基于光纤实测温度数据的浇筑仓内混凝土温度场重构方法与流程

1.本发明涉及浇筑仓内混凝土温度场计算技术领域，具体涉及一种基于光纤实测温度数据的浇筑仓内混凝土温度场重构方法。


背景技术：

2.特高拱坝施工期混凝土温控防裂问题是长期存在的一个技术难题，如：丰乐、紧水滩、小湾等均在施工期出现不同程度的温度裂缝。裂缝的出现将直接影响大坝的承载力和耐久力，要通过修补以恢复坝体结构的整体性是十分困难的。为有效预防温度裂缝的产生，需要掌握浇筑仓内混凝土温度应力的发展过程和分布规律。而分析温度应力状态的前提是获取浇筑仓内真实的温度场。
3.目前计算浇筑仓内混凝土温度场一般采用两种方法：
①
、通过埋设温度计实测温度来重构温度场；
②
、通过温度场仿真分析来获得温度场。前者通过在坝体埋设离散、零星的点式温度计，获取的温度数据较少，导致重构温度场与实际温度场有较大出入；后者在进行温度场仿真分析时，假定混凝土计算模型为各向同性热传导材料，在施工期一般不考虑混凝土水化度对温度历时曲线的影响，造成仿真结果与实际情况存在偏差。现有的温度场测试和仿真分析方法对准确计算浇筑仓内混凝土温度场均存在不足。因此，探究兼顾计算精度与运算效率的温度场计算方法以精确、高效地分析浇筑仓内混凝土温度场，非常具有研究意义与价值。
4.分布式光纤温度测温系统具有线监测和实时在线监测的测温优势，可快速、连续地监测光纤传感网络沿程的温度数据，能够为坝体温度场分析提供海量的实测温度数据，有效克服了点式温度计测温数据量少、数据离散等缺点。温度场重构是将坝段浇筑仓实时温度数据整合处理，通过建立样本点温度场重构模型，对浇筑仓温度进行空间与时间外延预测，以全面直观地反映坝体温度分布情况。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中温度场测试及仿真分析方法均存在计算结果难以真实反映浇筑仓内真实温度场的问题。本发明提供一种基于光纤实测温度数据的浇筑仓内混凝土温度场重构方法，该方法基于浇筑仓内线性埋设的有限空间上的光纤测温数据，实现整个浇筑仓内混凝土真实温度场的重构，使得施工技术人员能够准确掌握仓内真实温度场的分布规律。
6.本发明采取的技术方案为：
7.基于光纤实测温度数据的浇筑仓内混凝土温度场重构方法，包括以下步骤：
8.步骤一、获取浇筑仓施工过程信息和光纤测温基本信息，建立数据库，实现多源数据的分类存储与管理；
9.步骤二，通过数据查询方式，构建坝段
‑
仓位
‑
仓号
‑
测点编号
‑
测温时间
‑
测点温度之间的关联规则，实现任意光纤测点温度历时数据的快速查询；
10.步骤三，基于数据库中单个浇筑仓内所有光纤测点坐标信息，计算浇筑仓内任意点与同仓内所有光纤测点的空间距离，选取与该点空间距离最近的三个光纤测点，通过空间距离反比公式，计算三个光纤测点对该点混凝土温度的作用权重值；
11.步骤四，查询前述三个光纤测点的实测温度历时数据，分别选取与该点时间最近的温度，将三个光纤测点实测温度加权平均计算，得到该点重构温度。
12.步骤五，重复上述步骤三～步骤四，计算出整个浇筑仓内所有空间位置处的混凝土温度，从而实现浇筑仓内混凝土温度场的重构。
13.所述步骤一中，采用sql server平台建立分布式光纤温度关系sql数据库，创建索引表坝段信息表、仓位信息表、仓号信息表、测点信息表、测温时间信息表、温度数据信息表、浇筑信息表；将浇筑仓施工过程信息和光纤测温基本信息导入相关表中，实现对数据的分类存储，通过sql server平台对数据进行查询、定义、操作、控制，实现对多源数据的管理。
14.所述步骤一中，浇筑仓施工过程信息包括坝段、仓号、仓面轮廓、开仓时间、收仓时间、浇筑层厚。
15.所述步骤一中，光纤测温基本信息包括光纤测点编号、测点坐标、测温时间、测点温度。
16.所述步骤二中，每个光纤测点对应唯一的id号，id号的构成方式为：坝段号
‑
仓号
‑
光纤序号
‑
测点编号，从而保证温度数据与时间和空间信息形成一一对应的关系，基于这种对应关系，构建坝段
‑
仓位
‑
仓号
‑
测点编号
‑
测温时间
‑
测点温度之间的关联规则，通过sql语言数据查询功能，能够实现任意光纤测点温度历时数据的快速查询。
17.所述步骤三中，以浇筑仓内某点为例，通过坝段
‑
仓位
‑
仓号
‑
测点编号的关联规则，查询同浇筑仓内所有光纤测点的基本信息：测点编号，测点坐标，时间，温度；计算所有光纤测点与该点的空间距离d，公式如下：
18.d＝(dx
‑
x)
×
(dx
‑
x) (dy
‑
y)
×
(dy
‑
y) (dz
‑
z)
×
(dz
‑
z)
ꢀꢀ
(1)
19.式(1)中，(dx,dy,dz)为浇筑仓内某点坐标，(x,y,z)为光纤测点坐标；
20.选取与该点空间距离最近的三个光纤测点，通过空间距离反比公式，依次计算三个光纤测点对该点混凝土温度的作用权重值wi，公式如下：
[0021][0022]
式(2)中：d1,d2,d3分别为该点与三个光纤测点的空间距离。
[0023]
所述步骤四中，通过测点编号
‑
测温时间
‑
测点温度的关联规则，查询三个光纤测点的实测温度历时数据，在实测温度历时数据中分别选取与该点时间最近的实测温度，记作temp
i
(i＝1,2,3)，将三个光纤测点的实测温度与步骤三中的温度权加权平均计算，得到该点重构温度，具体如下：
[0024]
将三个光纤测点的实测温度与步骤三中的温度权加权平均计算，得到一个温度值t，公式如下：
[0025][0026]
该温度值t为该点重构温度。
[0027]
本发明一种基于光纤实测温度数据的浇筑仓内混凝土温度场重构方法，技术效果如下：
[0028]
1)该方法通过获取浇筑仓施工过程信息和光纤测温基本信息，建立施工期温度数据库，实现多源数据的分类存储与管理，为浇筑仓内温度场重构提供数据支撑。
[0029]
2)该方法综合考虑已知实测点的大小、相互关系和空间分布等几何特征,以及实测点与待计算点之间的空间位置关系后，通过空间插值方法计算浇筑仓内混凝土真实温度场，协助工程师们准确掌握仓内真实温度场的分布规律，为混凝土坝浇筑仓内精细化温度措施的拟定，以及现阶段智能温控目标的实现具有重要的指导意义和工程应用价值。
附图说明
[0030]
图1是本发明温度场重构方法流程图。
[0031]
图2是实施例中光纤温度数据库结构框图。
[0032]
图3是实施例中某浇筑仓2019/5/9 15:00混凝土温度场云图。
具体实施方式
[0033]
实施例：
[0034]
基于光纤实测温度数据的浇筑仓内混凝土温度场重构方法，流程图如图1所示，包括以下步骤：
[0035]
步骤1：获取浇筑仓施工过程信息(如坝段、仓号、仓面轮廓、开仓时间、收仓时间及浇筑层厚等)和光纤测温基本信息(如光纤测点编号、测点坐标、测温时间及测点温度等)，建立sql数据库，数据库结构如图2所示。
[0036]
步骤2:根据坝段
‑
仓位
‑
仓号
‑
测点编号
‑
测温时间
‑
测点温度之间的关联规则，实现任意光纤测点温度历时数据的快速查询。
[0037]
步骤3:以某浇筑仓内某点(9466.22，2723.27，583.00，2019/5/9 15:00)为例，计算其与仓内所有光纤测点的空间距离，取与该点空间距离最近的三个光纤测点依次为'dts19015
‑
47'，'dts19015
‑
48'，'dts19015
‑
46'，通过空间距离反比公式依次计算三个光纤测点对该点混凝土温度的作用权重值wi，分别为0.40，0.32，0.28。
[0038]
步骤4：查询'dts19015
‑
47'，'dts19015
‑
48'，'dts19015
‑
46'温度历时数据，在上述三个测点的实测温度历时数据中选取与时间点2019/5/9 15:00最近的实测温度，温度值分别为13.112℃，13.027℃，13.187℃，与步骤3中的温度权加权平均计算得到该点重构温度，为13.106℃。
[0039]
步骤5：重复上述步骤3
‑
步骤4，计算出2019/5/9 15:00时刻整个浇筑仓内所有空间位置处的混凝土温度，利用仓内点温度计实测数据对2019/5/9 15:00时刻浇筑仓内混凝土温度场重构结果进行修正，将重构结果绘制成二维温度场分布云图，如图3所示。