申请/专利权人：宜昌天宇科技有限公司

申请日：2021-07-16

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN114541400B

主分类号：E02D15/02

分类号：E02D15/02;E02D17/18;E02D33/00;G05D27/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2022.06.14#实质审查的生效;2022.05.27#公开

摘要：本发明涉及提高大坝温湿度调控效率的系统，包括包括多温度介质补偿源、可换向多联循环管网和控制机构；控制机构根据各个混凝土分区的温湿度调控的的介质温度需求，进行大坝湿度、温度、应力、应变分布的仿真分析，确定最优的介质补偿源的介质温度；决策机根据实时采集的温度、湿度、应力数据，推理分析得到控制决策结论，控制多温度介质补偿源、可换向多联循环管网和湿度节点调控单元运行。本发明实现了快速向大坝各混凝土分区快速提供温湿度调控所需的温度介质，对不同部位混凝土分区的主动、引导式、双向温度调控和不同部位混凝土分区内部的湿度调控，实现了对超大体积混凝土结构体的温湿度网格化、个性化、精准化、自动化控制。

主权项：1.提高大坝温湿度调控效率的系统，其特征在于，包括多温度介质补偿源（1）、可换向多联循环管网（2）和控制机构；多温度介质补偿源（1）包括低温介质箱（101）、高温介质箱（102）、适温介质箱（103）、制冷机（104）、第一换热器（105）、第二换热器（106）、外置介质加热器（107）和补偿源控制器，低温介质箱（101）经第一降温循环管路（108）与第一换热器（105）的低温介质管路连接，第一换热器（105）的制冷剂管路与制冷机（104）连接；第一换热器（105）的低温介质管路的输出端经电磁阀与适温介质箱中的第二换热器（106）的输入端连接，第二换热器（106）的输出端与低温介质箱（101）连接；适温介质箱（103）与外置介质加热器（107）的适温介质加热管路连接；适温介质箱（103）经介质传输管路（109）与高温介质箱（102）连接；高温介质箱（102）与外置介质加热器（107）的高温介质加热管路连接；高温介质箱（102）的外侧设有风冷散热器（110），高温介质箱（102）与风冷散热器的介质散热管路连接；可换向多联循环管网（2）包括多个布设在分区混凝土体中的温度调控管路（201），温度调控管路（201）的输入端分别经第一两位两通电磁阀（202）、第二两位两通电磁阀（203）与多温度介质补偿源（1）的介质输出口、介质回收口连接，温度调控管路（201）的输出端分别经第一两位两通电磁阀（202）、第二两位两通电磁阀（203）与多温度介质补偿源（1）的介质回收口、介质输出口连接；可根据温度调控需要，控制第二两位两通电磁阀（203）导通，第一两位两通电磁阀（202）关断，温度调控管路（201）中调控介质从输出端向输入端流动，即实现温度调控管路（201）的输入端、输出端的互换；控制机构根据各个混凝土分区的温度、湿度调控的介质温度需求，进行大坝湿度、温度、应力、应变分布的仿真分析，确定最优的介质补偿源的介质温度和介质容量，包括低温介质箱的介质温度、适温介质箱的介质温度和高温介质箱的介质温度；各个混凝土分区的可换向多联循环管网的输入端分别经比例阀与多温度介质补偿源的低温介质箱、适温介质箱、高温介质箱的输出端连接，控制机构根据多温度介质补偿源连接的各个混凝土分区的温度调控需求和多温度介质补偿源的低温介质、适温介质、高温介质的不同供应能力，分别确定输入各个可换向多联循环管网的高温介质、适温介质、低温介质的流量比例；以大坝混凝土相同的混凝土配合比制作试验混凝土体，并在其中布置混凝土强度监测装置，采集计算试验混凝土体处于不同龄期时混凝土强度监测装置的信号接收器接收信号的能量与发射信号能量的比值并拟合出能量比值与混凝土强度的曲线方程，根据实时采集计算的各仓位分区混凝土的强度监测装置数据，结合能量比值计算得到各仓位分区混凝土实施强度数值；所述系统的控制方法，包括以下步骤：步骤1：利用有限元计算大坝的湿度分布场、温度分布场、应力分布场；步骤2：根据温度分布场的温度梯度以及混凝土分区的混凝土强度，确定各个混凝土分区的调控目标温度；步骤3：根据各个混凝土分区的调控目标温度，确定用于混凝土分区温度调控的可换向多联循环管网的介质温度；步骤4：控制多温度介质补偿源运行；步骤5：控制多温度介质补偿源向各混凝土分区的可换向多联循环管网输出需求温度的介质，进行多混凝土分区的可换向多联循环管网中介质的快速高效循环；步骤6：对各个混凝土分区的可换向多联循环管网的介质进行二次温度调节，并控制介质流量，对混凝土分区进行温度调控；步骤7：实施各混凝土分区的混凝土网格的湿度调控；步骤8：实时计算混凝土体的温度分布场、湿度分布场以及应力分布场，计及温湿耦合效应并结合混凝土龄期，确定各混凝土网格的湿度调控目标，将采集的数据输入决策机，根据决策机的决策结果，对混凝土分区温度控制和混凝土网格的湿度控制进行实时调整，减小混凝土体的温度梯度和湿度梯度，控制湿度应变增量、温度应变增量以及湿度、温度引起的应力增量，防止混凝土体出现裂纹；控制机构利用仿真系统进行大坝湿度、温度、应力、应变分布的仿真分析；针对控制机构的仿真系统仿真分析的第i个时刻，在大坝混凝土分区区域内，其子区域j内的温度增量、湿度增量为目标，建立目标函数： （18）式中为i时刻子区域j的温度增量；为i时刻子区域j的湿度增量；、温度增量、湿度增量的权重因子， 1混凝土的抗压强度远大于抗拉强度，温湿度增量共同引起的负应变较为不利，搜索i时刻混凝土分区区域内由温湿度增量共同造成的最大负应变情况下的目标函数作为效用函数： （20）式中为混凝土分区区域内子区域的数量；根据仿真结果，求调温过程中所有时刻的效用函数值，取整个过程中效用函数的最小值为最不利情况，并以该值来评价调控效果： （21）变量越大，调控过程引起的负应变越小，控制效果越好。

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