混凝土温度自动测控装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种自动控制装置，尤其涉及一种混凝土温度自动测控装置。


背景技术：

2.目前，在大体积混凝土施工中，需要定时测量混凝土内部和表面温度，而混凝土浇筑时和浇筑后需要在混凝土浇筑块中通一定量的冷却水来控制混凝土温度峰值和温降速率，为实现上述目的往往需要对冷却水流量和温度进行调整；为了保证混凝土浇筑块在空间上散热均匀，也需要定时对上述冷却水的进口和出口的调换。但是，上述操作需要人工实现，不仅耗时耗力，由于施工人员素质良莠不齐，也往往会出现操作不及时、不恰当的问题。
3.目前也缺乏对冷却水进出水温度进行测量的有效装置。现有的类似自动装置硬件成本太高，不便于大量推广应用。因此，改进大体积混凝土温度测控的自动化系统和降低系统成本是一个有待解决的问题。


技术实现要素：

4.实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种便利调节冷却水流量和流向的混凝土温度自动测控装置。
5.技术方案：本实用新型所述的混凝土温度自动测控装置，包括冷水机，所述冷水机与混凝土浇筑块之间通过两条输水管路连接形成循环回路，所述输水管路上设有用于改变输水管路内水流方向的自动换向装置。
6.优选地，所述自动换向装置包括设置于一条输水管路上的三通阀、设置于另一条输水管路上与所述三通阀连通的第一三通管道连接件，所述三通阀上连接有用于控制三通阀的关闭方向从而控制冷却水流向的无线继电器。
7.优选地，所述混凝土浇筑块和换向装置之间设有用于测量冷却水温度的温度测量装置。
8.优选地，所述温度测量装置包括设置于输水管路上的三通管道连接件，所述三通管道连接件内设有用于监测冷却水温度的温度传感器。
9.优选地，所述三通管道连接件上设有带螺纹闷头，钢管穿过带螺纹闷头伸入到三通管道连接件内，所述温度传感器置于钢管内。
10.优选地，所述混凝土浇筑块和换向装置之间设有用于调节冷却水流量的流量调节装置。
11.优选地，所述流量调节装置包括设置于输水管路上用于测量冷却水流量的流量表、用于控制输水管路导通程度的电磁阀，所述电磁阀上连接有用于控制电磁阀的无线继电器。
12.优选地，还包括用于控制无线继电器的启闭从而控制冷却水的流量及流向的计算机。
13.优选地，还包括用于将混凝土结构温度和冷却水温度上传至云端的数据测量上传
装置。
14.有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下突出效果：1、主要用于大体积混凝土温度测量和控制工作，改进了现有大体积混凝土温度和冷却水温度的测量以及冷却水流量和流向控制；2、代替了现有设备系统的plc或集成电路板，大幅降低了整个系统的成本；3、解决了施工现场的布线难题，提高了温度测量及控制的精度和频率。
附图说明
15.图1为本实用新型的结构示意图；
16.图2为本实用新型的一种冷却水换向装置示意图；
17.图3为本实用新型的另一种冷却水换向装置示意图；
18.图4为本实用新型的冷却水温度测量装置剖面图；
19.图5为本实用新型的无线继电器与电磁阀接线示意图；
20.图6为本实用新型的系统操作界面示意图。
具体实施方式
21.下面结合说明书附图对本实用新型技术方案做进一步说明。
22.如图1所示，本实用新型公开了一种混凝土温度自动测控装置，包括冷水机 1，冷水机1与混凝土浇筑块6之间通过两条输水管路连接形成循环回路，输水管路上设有用于改变输水管路内水流方向7的自动换向装置。
23.自动换向装置包括两个第一直角三通管道连接件3和两个三通阀4以及四根水管。四根水管用于将第一直角三通管道连接件3和三通阀4连接起来，将冷却水进出口水管连接至上述装置，通过控制三通阀4的关闭方向来控制冷却水的流向。第一直角三通管道连接件3，呈t形构造可连接三根输水管；三通阀4，可连接三根输水管，电路启闭时各有一路输水管接通；输水管，用于三通阀4和第一直角三通管道连接件3相连。两个第一直角三通管道连接件3在循环回路上相对设置，即分别在冷水机1的进出水口两侧，两个三通阀4分别与相对的两个第一直角三通管道连接件3连接。三通阀4上连接有无线继电器8，用于实现三通阀4电路启闭，从而控制不同水管接通，进而实现冷却水流向更换。
24.在混凝土浇筑块6和换向装置之间设有用于测量冷却水温度的温度测量装置5，优选靠近混凝土浇筑块6一侧。温度测量装置5包括温度传感器和螺纹闷头15以及第二三通管道连接件16，第二三通管道连接件16为第二直角三通管道连接件16。螺纹闷头15通过螺纹17安装在第二直角三通管道连接件16上，螺纹17与第二直角三通管道连接件16匹配，可旋转安装至三通管道连接件16，使所带钢管14延伸至第二直角三通管道连接件16内部，将冷却水管连接至第二直角三通管道连接件16的剩余两个进出口。螺纹闷头15内插入有钢管14，钢管14伸入到第二直角三通管道连接件16内，温度传感器置于钢管14内。钢管 14为双层钢套管，温度传感器的分辨率由传统的0.125℃提高为0.0625℃，双层钢套管用于保护温度传感器。温度传感器型号为ds18b20，置于带钢管14螺纹闷头15所带钢管14中，通水后三通中充满冷却水，钢管14与冷却水充分接触，实现水温测量。
25.混凝土浇筑块6和换向装置之间设有用于调节冷却水流量的流量调节装置，优选靠近冷水机1一侧。流量调节装置包括设置于输水管路上用于测量冷却水流量的流量表、用
于控制输水管路导通的电磁阀18，电磁阀18上通过铜丝电缆9 连接有用于控制电磁阀18的无线继电器8。电磁阀18开启电路接通后阀门转动开启，电磁阀18关闭电路接通时阀门转动关闭，上述启闭电路断开后转动操作停止，故电磁阀18与无线继电器8连接后，继电器可以通过控制电路启闭来控制电磁阀启闭程度，从而控制冷却水流量。
26.还包括用于将冷却水温度上传至云端的数据测量上传装置10，通过三芯铜丝电缆11与温度传感器连接，用于测量混凝土及冷却水温度数据并上传至云端。还包括用于控制无线继电器8的启闭从而控制冷却水的流量及流向的计算机。它可以放置在距离施工现场较远的办公地点，能够接收并处理温度数据，能够通过程序算法输出指令控制无线继电器8的启闭，从而控制冷却水的流量和流向，能够显示操作界面。
27.混凝土温度探头埋设至混凝土浇筑仓中并连接至温度数据测量上传装置，由该数据测量上传装置采集大体积混凝土施工期温度并上传至云端，经无线电信号 12传输至pc端13，由pc端13程序自动下载后进行处理。
28.如图2所示，为冷却水换向装置，将无线继电器8与电源连接，并将三通阀 4与无线继电器8连接；通过冷却水换向装置将混凝土浇筑块6和冷水机1连接起来，此时为换向前三通阀4状态和水流方向7；图3位换向后三通阀4状态和水流方向7。
29.如图4所示，为冷却水温度测量装置5，将温度传感器通过三芯铜丝电缆9 与温度数据上传装置10连接，并将冷却水温度测量装置5通过水管连接在混凝土浇筑块6和换向装置之间且靠近混凝土浇筑块6一侧。
30.如图5所示，为冷却水流量调节装置中无线继电器8与电磁阀的接线方式，将无线继电器8与电源通过铜丝电缆连接，并将电磁阀与无线继电器8通过铜丝电缆连接，具体连接方式为：
31.(1)在无线继电器8上，零线端与继电器公共端a 19连接、继电器公共端 a 19与继电器公共端b 21连接；
32.(2)电磁阀关闭电路零线与继电器常开端a 20连接、电磁阀开启电路零线与继电器常开端b 22连接、电磁阀火线与继电器电源火线端24连接；
33.(3)继电器8电源火线端24、继电器电源零线端23分别与220v电源火线端25与220v电源零线端26连接；
34.将冷却水流量调节装置通过水管连接在冷水机1和换向装置之间且靠近冷水机1一侧。
35.在温度探头、冷却水温度测量装置5、温度数据上传装置10、无线继电器8、冷却水换向装置、冷却水流量调节装置完毕后，将控制无线继电器8的信号发射器与pc端13通过usb转rs232数据线连接，pc端13开机。
36.如图6所示，运行程序显示操作界面，点击“采集”按钮，系统运行，大体积混凝土温度自动测控装置开始运行。
37.上述装置的工作过程为：通过pc端13下载温度数据判断机制对温度数据进行分析，控制冷却水流量调节装置；
38.上述判断机制是判断混凝土结构的温降速率，若实际温降速率
△
t未处于目标范围[a,b]内，则调整冷却水流量为目标流量为q
新
；
[0039]
上述目标流量q
新
的计算公式为：
[0040]
q
新
＝q
旧
/(
△
t j)*(j (a b)/2)；
[0041]
其中，j＝θ(n 1)
‑
θ(n)，θ(x)为混凝土绝热温升计算公式；a,b分别是目标温降速率的上下限值，单位是℃/h；n代表混凝土的龄期，单位是h；q
新
、q
旧
分别为目标流量和前时刻流量。
[0042]
目标流量通过冷却水流量调节装置调整实现：pc端13控制相关无线继电器8启闭若干时间，从而控制电磁阀启闭电路接通若干时间，进而控制电磁阀将冷却水流量调整至目标流量。
[0043]
本装置较传统的测控装置优势在于：从控制水管的根数来看，在此装置中，每台pc机可控制256台无线继电器，每台无线继电器可控制4根水管，即每台 pc机控制水管的上限为1024根；而传统的plc或集成电路板，每台机器控制的水管数大多为4
‑
6根，远远低于本装置。从成本来看，每台无线继电器的成本为600
‑
800元，单根水管的控制成本为150元左右；而传统的plc或集成电路板的成本为3000元以上，每根水管的控制成本为600元左右。从测量精度与频率来看，本装置采用的温度传感器测量分辨率为0.0625℃，测量控制频率可实现 1h一次；而传统的plc或集成电路板使用的传感器分辨率为0.125℃，测量控制频率多为3h一次。从布置难度来看，本装置控制信号采取无线传输，省却了大量的仪器搬动和线路布置所带来的时间成本。从数据整理来看，本装置可于系统运行时记录温度、流量等历史数据并加以处理形成历时曲线图并可直接于pc端查看；传统的plc或集成电路板需将数据记录在存储卡中，需人工拷贝至pc端且数据简陋需二次整理，费时费力。