[发明专利]用于混凝土分区网格化温湿度智能调控的系统和方法

权利要求书

1.用于混凝土分区网格化温湿度智能调控的系统的控制方法，其特征在于，用于混凝土分区网格化温湿度智能调控的系统包括多温度介质补偿源、可换向多联循环管网、网格传感器组、混凝土强度监测装置、湿度节点调控单元、节点介质供应管路和控制机构，控制机构采用决策机；

所述控制方法包括以下步骤：

步骤1：采集各个混凝土分区的混凝土强度数据以及混凝土分区各个混凝土网格的混凝土湿度、温度、应力数据；根据混凝土强度监测装置确定混凝土实时强度数值；

步骤2：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3：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4：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5：根据各个混凝土分区的可换向多联循环管网的介质温度需求，计算最优的介质补偿源的介质温度，作为多温度介质补偿源的适温介质箱的调控目标温度，并分别确定低温介质箱、高温介质箱的介质温度，控制多温度介质补偿源运行；

步骤6：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，决策机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，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，实现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7：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8：计算混凝土网格的温度应力和湿度应力，依据混凝土网格内的混凝土强度确定网格内混凝土抗裂的应力允许最大值，考量温湿耦合效应并结合混凝土强度，确定各混凝土网格的湿度调控目标；

步骤9：控制湿度节点调控单元，向湿度调控的混凝土网格进行定向湿度扩散，实施混凝土网格的湿度调控；

步骤10：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，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，减小混凝土体的湿度梯度和温度梯度，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。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，针对仿真分析的第i个时刻，在大坝混凝土分区区域Γ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：

f_TH-i＝w_TΔT_ij+w_HΔH_ij (18)

式中f_TH-i表示i时刻子区域j温度增量、湿度增量的加权和，ΔT_ij为i时刻子区域j的温度增量；ΔH_ij为i时刻子区域j的湿度增量；w_T、w_H分别表示温度增量、湿度增量的权重因子，w_T+w_H＝1

温度增量与湿度增量对区域j的共同作用为应变，采用式(19)消除温度、湿度增量之间量纲的影响，假定温度应变与湿度应变均为线性关系，则有：

求得温度增量与湿度增量的权重因子；

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，需搜索i时刻混凝土分区区域Γ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：

F_i＝Min{f_TH-1，f_TH-2，f_TH-3...f_TH-n} (20)

式中n为混凝土分区区域Γ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：

F_e＝Min{F₀，F₁，F₂...F_m} (21)

即该调控策略的控制效果变量F_e越大，调控过程引起的负应变越小，控制效果越好。