[发明专利]智能温控大坝和温度调控方法

权利要求书

1.智能温控大坝，包括坝体(1)，其特征在于，还包括依次连接的实时感应机(2)、决策支持系统和快速调控机(3)，所述快速调控机(3)包括多个工控机(31)、多个温度补偿源(32)、可变拓扑结构管网(33)和无线基站(34)，所述可变拓扑结构管网(33)包括网格化的多个多通控制单元(331)，所述温度补偿源(32)、无线基站(34)分别与工控机(31)连接，所述多通控制单元(331)经无线网络与无线基站(34)连接；所述可变拓扑结构管网(33)设置在坝体(1)中；所述实时感应机(2)包括温度传感器(21)组成的温度传感器网、湿度传感器(22)组成的湿度传感器网、应力传感器(23)组成的应力传感器网、应变传感器(24)组成的应变传感器网和数据处理器，所述温度传感器网、湿度传感器网、应变传感器网、应力传感器网分别和数据处理器连接；所述决策支持系统包括存储在决策支持系统服务器上的智能决策机、规则生成系统、仿真与实时展示系统、知识库和模型库，还包括存储在数据库服务器上的数据库；所述数据处理器分别与数据库服务器、决策支持系统服务器连接；所述工控机(31)与决策支持系统服务器连接；所述数据库服务器与大坝施工系统、天气预报系统、大坝运行系统连接；

所述可变拓扑结构管网(33)为立体连通性网络，立体连通性网络中管道相互交汇处设有网格节点，所述网格节点为多通控制单元(331)；所述可变拓扑结构管网(33)设置有多个开口，开口与温度补偿源(32)连接；所述可变拓扑结构管网(33)通过控制相邻网格节点之间的连通性进而控制其拓扑结构；

所述多通控制单元(331)包括介质容腔、温度传感器、控制器、无线收发模块、多个电控阀和加热装置；所述多通控制单元(331)设置有多个开口，介质容腔靠近开口端设置电控阀，电控阀的控制端与控制器连接；所述加热装置设置于介质容腔周围，加热装置控制端与控制器连接；温度传感器、无线收发模块分别与控制器连接。

2.根据权利要求1所述的智能温控大坝，其特征在于，所述模型库包括混凝土坝表面热交换模型、混凝土坝导热模型、混凝土坝湿度场模型、混凝土温湿耦合模型、可变拓扑结构管网模型、规则评估模型；所述混凝土坝表面热交换模型的因素包括温度、湿度、风速、保护层厚度、混凝土强度等级；所述混凝土坝导热模型的因素包括温度、湿度、龄期、水灰比、骨料参数；所述混凝土坝湿度场模型的因素包括温度、龄期、压力梯度、水分含量梯度。

3.根据权利要求2所述的智能温控大坝，其特征在于，所述混凝土温湿耦合模型采用混凝土中的湿迁移方程、大坝施工期混凝土中的热迁移方程和大坝运行期混凝土中的热迁移方程对混凝土大坝中的湿度场、温度场以及温湿耦合现象进行描述；

所述混凝土中的湿迁移方程为

式中τ为时间，T是混凝土温度，表示向量微分算子，w是混凝土相对湿度，代表单位体积混凝土中湿分重量与单位体积饱和混凝土中湿分重量之比；D_m、D_T分别为质扩散系数和热质扩散系数；

所述大坝施工期混凝土中的热迁移方程为：

其中ρ_d为混凝土的干密度，c_p是混凝土中包括骨架和孔隙水的单位骨架质量的总比热容，λ_e是名义导热系数，包括骨架的导热能力和孔隙水在非宏观迁移下的导热能力，Q(τ,T)为单位体积内混凝土的水化热，它是混凝土龄期和温度的函数；

所述大坝运行期混凝土中的热迁移方程为：