[發(fā)明專利]一種適用于混凝土壩中后期通水的優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410687359.0
• 申請日: 2014-11-25
• 公開（公告）號(hào): CN104499486A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃耀英;譚超;白雪;蘇超;徐佰林
• 申請（專利權(quán)）人: 三峽大學(xué)
• 主分類號(hào): E02D15/02
• 分類號(hào): E02D15/02;G05B19/418
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所42103
• 代理人: 吳思高

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一種適用于混凝土壩中后期通水的優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)，用于混凝土壩中后期通水優(yōu)化調(diào)控。

背景技術(shù)

混凝土壩中后期水管冷卻問題是一個(gè)重要而復(fù)雜的問題。以往對混凝土水管冷卻的安排比較簡單，控制手段單一，要么造成通水資源浪費(fèi)，要么難以避免混凝土產(chǎn)生裂縫。近年關(guān)于混凝土通水冷卻自動(dòng)控制系統(tǒng)陸續(xù)已有一些報(bào)導(dǎo)，例如，《混凝土智能冷卻通水系統(tǒng)》(CN201010228838.8)根據(jù)測控裝置采集的溫度、流量信號(hào)以及開度信息，然后實(shí)施對電動(dòng)控制閥的開度控制，調(diào)節(jié)通水流量和通水水溫。《通水智能溫度控制試驗(yàn)系統(tǒng)》(CN201220419409.3)在新澆筑倉內(nèi)埋設(shè)數(shù)字溫度傳感器，在進(jìn)出水管上安裝一體流溫控制裝置，根據(jù)能量守恒和傳熱學(xué)原理確定實(shí)時(shí)通水流量，采用最高溫度、溫度變化率和異常溫度的控溫原則，建立了大體積混凝土通水冷卻智能溫度控制方法與系統(tǒng)。《大體積混凝土通水冷卻自動(dòng)控制儀器設(shè)備的研制》(中國大壩協(xié)會(huì)2013學(xué)術(shù)年會(huì)暨第三屆堆石壩國際研討會(huì))研發(fā)了一套大壩混凝土內(nèi)部溫度、冷卻水溫、冷卻水流量等信息的實(shí)時(shí)采集以及冷卻水流量的自動(dòng)控制的儀器設(shè)備，并在魯?shù)乩娬鹃_展了實(shí)用研究。《大體積混凝土冷卻通水智能控制系統(tǒng)研制與應(yīng)用》(三峽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013)采用通斷式通水方式進(jìn)行混凝土壩通水冷卻，并在錦屏一級(jí)拱壩中開展了應(yīng)用研究，該通水方式設(shè)定通水流量不變，當(dāng)通水時(shí)間達(dá)到設(shè)定通水時(shí)間，自動(dòng)停止通水。

總的來說，相對于傳統(tǒng)依靠人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行通水調(diào)節(jié)，流量調(diào)節(jié)式和通水控制式通水方式能夠有效的控制混凝土降溫過程中的指標(biāo)，完成通水任務(wù)。尤其是自動(dòng)通水系統(tǒng)設(shè)備的研制，給混凝土壩現(xiàn)場通水冷卻提供了較大的方便。雖然通斷控制式通水方案原理簡單，工作量少，具有較好的工程使用價(jià)值，但該通水方式控制手段仍顯單一，且通水流量和通水時(shí)間的設(shè)定仍過多依靠通水經(jīng)驗(yàn)。由于流量調(diào)節(jié)式通水方案對混凝土溫度的控制較為精細(xì)，降溫曲線也相對平滑，效果顯著，但是工作量偏大。而且無論是通斷式通水方式還是流量式通水方式，在這些混凝土通水冷卻自動(dòng)控制系統(tǒng)中均尚未引入優(yōu)化算法，仍然難以避免造成通水資源浪費(fèi)以及避免降溫速率過快。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有混凝土通水冷卻自動(dòng)控制系統(tǒng)中尚未引入優(yōu)化算法，難以避免造成通水資源浪費(fèi)，本發(fā)明提供一種適用于混凝土壩中后期通水的優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)，將優(yōu)化算法引入混凝土壩中后期通水優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)，從通水措施可行域空間中，優(yōu)選獲得當(dāng)前最優(yōu)的通水措施，實(shí)時(shí)調(diào)控未來若干天的通水冷卻。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種適用于混凝土壩中后期通水的優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)，包括埋設(shè)在混凝土壩內(nèi)部的冷卻水管、用于測量混凝土溫度的溫度計(jì)，冷卻水管連接通水控制回路，通水控制回路連接控制電路系統(tǒng)，控制電路系統(tǒng)連接人機(jī)接口，以及中后期通水措施優(yōu)化調(diào)控方法；

所述通水控制回路包括兩個(gè)輸入水源、兩個(gè)出水口以及帶各種電氣執(zhí)行機(jī)構(gòu)的雙回路通水結(jié)構(gòu)；

所述控制電路系統(tǒng)用于對通水控制回路實(shí)時(shí)控制和測量通水回路狀態(tài)；

所述人機(jī)接口為帶觸摸屏的LCD，用于輸入控制參數(shù)和回顯系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。

所述通水控制回路包括分別安裝在混凝土壩進(jìn)水口、出水口的溫度計(jì)T1、溫度計(jì)T2；

混凝土壩進(jìn)水口通過電磁閥K3連接出水口一；

混凝土壩出水口通過電磁閥K6連接出水口二；

電磁閥K3通過電磁閥K4、電磁閥K5連接電磁閥K6，電磁閥K4、電磁閥K5分別通過流量計(jì)連接比例閥，所述比例閥分別連接電磁閥K1、電磁閥K2，電磁閥K1、電磁閥K2分別安裝在輸入水源一、輸入水源二上。

所述雙回路通水結(jié)構(gòu)用于進(jìn)行固定流向通水和定期改變流流向通水。

所述控制電路系統(tǒng)包括STM32單片機(jī)，

STM32單片機(jī)連接多個(gè)繼電器，多個(gè)繼電器分別獨(dú)立連接每一個(gè)電氣執(zhí)行機(jī)構(gòu)；

STM32單片機(jī)連接電流輸入AD采集模塊，AD采集模塊用于采集混凝土壩進(jìn)水口、出水口的水溫、流速和比例閥輸出的反饋信號(hào)；

STM32單片機(jī)連接恒流源模塊，恒流源模塊用于產(chǎn)生控制比例閥的電流信號(hào)；

STM32單片機(jī)連接用于遠(yuǎn)距離通信的RS-485接口；

STM32單片機(jī)連接RS-232接口。

所述人機(jī)接口采用帶觸摸屏7寸工業(yè)級(jí)PS-LCD。

所述冷卻水管為塑料水管或者金屬水管。

一種混凝土壩中后期通水冷卻優(yōu)化調(diào)控方法，包括以下步驟：