一種多源供電式混凝土溫度智能控制系統的製作方法

2023-06-25 15:51:11

本發明屬於混凝土施工監控技術，具體涉及一種多源供電式混凝土溫度智能控制系統。

背景技術：

混凝土做為一種工程中最常用的材料，其裂縫的產生將會對工程質量造成不可挽回的損失，同時影響建築物的安全性能，而溫度做為其裂縫產生的一種重要因素，不間斷觀測溫度變化從而採取適當措施保證溫度的變化是一種預防裂縫產生的重要措施，而工地供電的不穩定往往造成儀器監控的間斷，從而溫控不及時造成不可挽回的損失，尤其是一些偏遠地區的電力系統更加不穩定，嚴重影響正常施工。

技術實現要素：

發明目的：本發明的目的在於解決現有技術中存在的不足，提供一種多源供電式混凝土溫度智能控制系統，是一種能夠滿足施工現場複雜的工作環境而設定的可持續性供電系統，同時遠程智能傳輸數據、定時控制儀器開關的低能耗、高自動化、穩定簡易的監測系統。

技術方案：本發明所述的一種多源供電式混凝土溫度智能監測系統，包括依次連通的智能切換多電源供電模塊、多通道微電腦數據採集模塊和無線中繼通訊模塊，所述智能切換多電源供電模塊包括太陽能電池板、太陽能控制器、第一蓄電池、穩壓器、第二蓄電池和UPS控制器，所述太陽能電池板安裝於空曠無遮擋區域，收集光能轉換為電能，並通過太陽能控制器將電能轉換為化學能儲存於第一蓄電池中；所述220V交流電經穩壓器穩壓後輸送至UPS控制器；所述第二蓄電池連接UPS控制器的正負端子，UPS控制器通過正負端子用220V交流電為第二蓄電池充電，充滿自動斷開，並且UPS控制器將所供電源統一逆變成12V電流為多通道微電腦數據採集模塊與無線中繼通訊模塊供電；所述多通道微電腦數據採集模塊包括自動定時控制開關、微電腦數據採集儀、若干溫度探頭和現場監控系統，所述自動定時控制開關用以定時控制儀器電流的供給；所述溫度探頭與現場監控系統分別傳輸電阻信號與視頻信號至微電腦數據採集儀，微電腦數據採集儀實時存儲所接收信號，然後再將數據傳輸至無線中繼通訊模塊；所述無線中繼通訊模塊包括CDMA模塊和室內分析預警系統，所述CDMA將從微電腦數據採集儀接收的信號通過CDMA模塊傳輸給指定上位機，通過安裝於上位機上的室內分析預警系統軟體進行實時監控。

進一步的，所述第一蓄電池和第二蓄電池均採用12V40AH的蓄電池，該蓄電池經為微電腦數據採集儀供電70個小時，可以確保儀器可工作到市電恢復，其中，U為電池電壓、I為電池容量、0.8為放電係數、0.9為逆變器轉換功率。

進一步的，所述UPS控制器採用12伏工頻純正弦波逆變器，其功率為1000W，UPS控制器分別與第二蓄電池、太陽能控制器和220V交流電連接；UPS控制器優先將220V交流電逆變為12V電源為多通道微電腦數據採集模塊供電，同時為第二蓄電池充電並充滿自停；在施工現場不方便接交流電源或施工澆築需要臨時切斷交流電源時，UPS控制器自動切換到使用第一蓄電池供電，在長期切斷交流電源，並且施工現場因霧霾或持續陰雨天導致太陽能蓄電池供電不足時，UPS控制器自動切換至第二蓄電池作為備用電池供電。

進一步的，所述220V交流電與UPS控制器之間，以及UPS控制器與微電腦數據採集儀之間均設有斷電報警器，採用移動數據卡發送信號，當斷電時立即向監控人員手機發送簡訊提示。

進一步的，所述太陽能板的尺寸為1580×800×40mm，通過太能控制器對第一蓄電池進行充電，第一蓄電池對UPS控制器進行供電。

進一步的，所述自動定時控制開關為微電腦數據採集儀的供電進行定時開關，以此來減小電耗，提高設備可持續時間；所述微電腦數據採集儀的核心為樹莓派，並採用樹莓派系統專用現場監控系統，將實時現場情況傳輸至監控室。

進一步的，所述上位機採用PC，上位機中安有室內分析預警系統，溫度預警採用自編matlab程序分析採集數據，並畫出溫度曲線，溫度超出溫控標準時，實時報警，由分析人員反饋給施工單位，以便採取相應溫控措施。

有益效果：與現有技術相比，本發明具有以下優點：

(1)本發明能夠在施工現場因澆築等情況斷電時，自動切換成太陽能蓄電池供電，在長期切斷交流電源，並且施工現場因霧霾或持續陰雨天導致太陽能蓄電池供電不足時，自動切換至備用蓄電池，從而保證儀器持續穩定工作，具有可使用的多個供電電源；

(2)本發明兩個不同位置的斷電報警器能夠在線路斷電/通電時，及時向監控人員反饋，從而與施工現場人員溝通及時排除問題；使用更加安全可靠；(3)本發明的UPS控制器輸出交流電為微電腦數據採集儀供電時，首先通過穩自動定時控制開關，從而定時開關儀器採集特定時間點溫度數據，極大避免了過多無用數據採集及能源損耗；

(4)本發明通過CDMA模塊向上位機傳輸溫度數據及現場情況，上位機通過自編matlab程序分析採集數據並實現實時預警，更快捷的採取溫控措施，防止溫度過高產生裂縫等危害。

綜上所述，本發明能夠保證即使正常市電斷電時間過長，整個系統也能持續工作，幾個供電電源可切換使用，整個監控系統更加穩定有效。

附圖說明

圖1為本發明的整體結構示意圖；

圖2為實施例中監測的浙江某船閘閘室牆混凝土溫度成果圖；

圖3為實施例中浙江某船閘閘室牆混凝土傳感器布置圖。

具體實施方式

下面對本發明技術方案進行詳細說明，但是本發明的保護範圍不局限於所述實施例。

如圖1所示，本發明的一種多源供電式混凝土溫度智能監測系統，包括依次連通的智能切換多電源供電模塊、多通道微電腦數據採集模塊和無線中繼通訊模塊，智能切換多電源供電模塊包括太陽能電池板、太陽能控制器、第一蓄電池、穩壓器、第二蓄電池和UPS控制器，太陽能電池板安裝於空曠無遮擋區域，收集光能轉換為電能，並通過太陽能控制器將電能轉換為化學能儲存於第一蓄電池中；220V交流電經穩壓器穩壓後輸送至UPS控制器；第二蓄電池連接UPS控制器的正負端子，UPS控制器通過正負端子用220V交流電為第二蓄電池充電，充滿自動斷開，並且UPS控制器將所供電源統一逆變成12V電流為多通道微電腦數據採集模塊與無線中繼通訊模塊供電；多通道微電腦數據採集模塊包括自動定時控制開關、微電腦數據採集儀、若干溫度探頭和現場監控系統，自動定時控制開關用以定時控制儀器電流的供給；溫度探頭與現場監控系統分別傳輸電阻信號與視頻信號至微電腦數據採集儀，微電腦數據採集儀實時存儲所接收信號，然後再將數據傳輸至無線中繼通訊模塊；無線中繼通訊模塊包括CDMA模塊和室內分析預警系統，CDMA將從微電腦數據採集儀接收的信號通過CDMA模塊傳輸給指定上位機，通過安裝於上位機上的室內分析預警系統軟體進行實時監控，室內分析預警系統軟體通過Matlab自編程序分析採集數據，並畫出溫度曲線，溫度超出溫控標準時，實時報警。

實施例1：

本實施例為金華市船閘底板混凝土澆筑後溫度監控背景下所做的數據監測實例，為了獲取布置於底板中冷卻水管對混凝土溫度的影響，在冷卻水管周邊布置PT100溫度傳感器來監測混凝土溫度變化，利用本發明中的多源供電式混凝土溫度智能監測系統進行監測運行。

本實施例中的太陽能電池板尺寸為1580*800*40mm，且為單晶100W，在工地選取空曠採光效果好的地區，採取支架安裝，然後將該太陽能電池板按33°傾角正南正北方向布置於水平地面。太陽能輸出電流連接至太陽控制器，太陽能控制器的另一端與第一蓄電池相連為其充電。

本實施例中的溫度探頭採用PT100傳感器，其量程為-70℃～500℃，電線為鍍鉑鎳線，精度為0.15+0.002*|t|℃(其傳感器布置圖見圖3)；

第一蓄電池和第二蓄電池均採用風帆牌40AH免維護鉛酸蓄電池，有著長壽命、高容量等優點。

斷電報警器採用GSM簡訊電話報警器，尺寸為50*80*30mm，支持移動/聯通SIM卡，自身帶有電池，當220V交流電斷電時，通過自身電池供電發送簡訊報警。

自動定時控制開關採用CN102A小型秒空循環倒計時控制器，可以設置開5分鐘關20分鐘一直循環。

微電腦數據採集儀尺寸為195*240*110mm，機身有4個USB2.0接口、MicroSD卡插座、15路MPI CSI-2連接器，基本配置為新一代四核Cortex-A7處理器、1GB的RAM存儲器。

攝像頭通過數據線連接至微電腦數據採集儀的攝像頭15路MPI CSI-2連接器，同時將華為無線CDMA網卡插入USB插口，將採集到的數據即時發送到指定遠程上位機。

通過圖2看出，本實施例中，能夠快速有效實時監控混凝土的溫度信息和溫度變化。而本實施例中的溫度探頭布置如圖3所示，圖中的閘室牆為正視圖，閘室牆帶缺口的一側為閘室，對面一側為背水側；A和B為布位點，方向內表示溫度傳感器靠近船閘一側，外表示靠近背水側。

本發明溫度監測系統在金華船閘底板的使用，大大減少了因為斷電而造成的數據損失、節省成本、佔地空間小，同時提高了自動化程度和數據時效性。