[发明专利]一种大坝廊道温湿风在线监测及智能控制系统

说明书

本发明提供一种大坝廊道温湿风在线监测及智能控制系统，包括数据采集及温湿风控制硬件系统、云平台系统和人机查询与控制界面。该系统可以实时在线监测廊道内小气候变化，包括廊道内温度、湿度和风速，并将采集的数据通过无线网络传输至云端以供查询及决策，通过超声波加湿器、入口封闭预警等手段动态调控廊道内小气候。本系统能及时有效地进行廊道内温湿度风速的动态监控，降低廊道开裂风险，同时减少人力成本。

技术领域

本发明属于水利水电技术领域，具体涉及一种大坝廊道温湿风在线监测及智能控制系统。

背景技术

对大型水电枢纽来说，确保主体建筑物大坝混凝土质量至关重要。水工混凝土表面或特殊细部结构开裂不仅会影响工程结构的外观与正常运行，还影响工程长期安全及耐久性。在实际大坝建设运行过程中，大坝廊道是容易产生裂缝的部位之一。廊道开裂的原因有混凝土凝结时间、结构约束或变化导致的应力集中、环境温度、湿度和风速变化引起的附加应力等。其中廊道内小环境的温度、湿度和风速直接影响廊道混凝土本身强度的增长及外荷载的作用，是廊道混凝土防裂的重要工序。

传统的大坝廊道小环境控制方法为人工定期测量，人工喷水养护，人工把门值守，该方式不仅耗费大量人力物力，还存在数据采集不连续，调控不及时，数据不透明等诸多缺陷。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的目的在于提供一种大坝廊道温湿风在线监测及智能控制系统，包括数据采集及温湿风控制硬件系统、云平台系统和人机查询与控制界面。该系统可以实时在线监测廊道内小气候变化，包括廊道内温度、湿度和风速，并将采集的数据通过无线网络传输至云端以供查询及决策，通过超声波加湿器、入口封闭预警等手段动态调控廊道内小气候。本系统能及时有效地进行廊道内温湿度风速的动态监控，降低廊道开裂风险，同时减少人力成本。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种大坝廊道温湿风在线监测及智能控制系统，所述系统包括数据采集及温湿风控制硬件系统、云平台系统和人机查询与控制界面，各部分通过无线或有线网络相连。

进一步地，所述数据采集及温湿风控制硬件系统布设于廊道内，包括温度传感器、湿度传感器、风速传感器、超声波加湿器、引线及集成控制柜组成。

进一步地，所述温度传感器、湿度传感器、风速传感器采用站立式或壁挂式按需分布于廊道各区域，通过引线接入集成控制柜，可实时监测廊道内温度、湿度、风速数据。

进一步地，所述云平台系统通过无线或有线网络一端连接所述集成控制柜，一端连接人机查询与控制界面平台，从而完成对廊道温度、湿度、风速数据的实时采集、传输、储存和数据分析，同时执行多场闭环控制流程。

进一步地，所述数据分析算法以实时采集的廊道不同时刻、不同区位的温度、湿度、风速监测数据作为输入，通过建立廊道的几何模型，基于计算流体动力学基本理论，内嵌现有CFD软件，执行仿真计算，生成廊道内温度场、湿度场和风速场的分布。基本计算公式包括：

(1)热传导方程(Fourier's Law)：

式中，T为温度值；t为时间变量；a为热扩散系数；ρ为密度；c为比热容；为微元体单位体积的内部热源发热功率。

(2)湿度扩散方程(Fick's second law)：

式中，h为相对湿度值；t为时间变量；D(h)为混凝土湿度扩散系数。

(3)气体运动方程(Navier-Stokes equation)：

式中，u为流体速度；p为流体压力；ρ为流体密度，μ是流体动力粘度。