基于北斗云技術(shù)的風(fēng)電承臺溫控系統(tǒng)研究

時磊

摘要：針對海上風(fēng)電高樁承臺混凝土裂縫控制難度大的問題，開發(fā)了基于北斗云技術(shù)的大體積混凝土溫控系統(tǒng)。經(jīng)現(xiàn)場使用，溫控系統(tǒng)運行效果良好，有效控制了海上風(fēng)電高樁承臺混凝土裂縫的產(chǎn)生，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：海上風(fēng)電;大體積混凝土;北斗;云技術(shù);溫度控制系統(tǒng)

高樁承臺結(jié)構(gòu)是海上風(fēng)電基礎(chǔ)的重要結(jié)構(gòu)形式，海上風(fēng)電承臺大體積混凝土結(jié)構(gòu)具有尺寸大、質(zhì)量要求高、海上施工、質(zhì)量控制難度大等特點。同時，海上風(fēng)電承臺混凝土強度等級高，膠凝材料用量大，水化熱散熱條件差，大量的水化熱聚集在混凝土內(nèi)部，混凝土結(jié)構(gòu)極易因為溫度應(yīng)力產(chǎn)生開裂，給工程造成極大的危害[1]。

常規(guī)大體積混凝土溫控檢測是檢驗大體積混凝土內(nèi)部溫度的一種便捷、直觀的技術(shù)手段。但是由于海上風(fēng)電工程所處的特殊地理環(huán)境，傳統(tǒng)的大體積混凝土溫控檢測方式受到諸多客觀因素限制[2]，迫切需要一種新的溫控手段來滿足海上風(fēng)電承臺施工的技術(shù)需求。

1 承臺自動溫控系統(tǒng)介紹

某海上風(fēng)電項目承臺工程采用表面蓄水深度15cm內(nèi)通循環(huán)冷卻水的方式養(yǎng)護（循環(huán)冷卻水管布置要求見下圖），鋼套箱外側(cè)模板采用巖棉保溫。并按計算及測溫結(jié)果及時調(diào)整水深和冷卻水流速，將溫差控制在25℃內(nèi)，每1米溫度梯度控制在15℃內(nèi)。

混凝土表面溫度、薄膜下面溫度及養(yǎng)護水溫測溫采用溫度計，內(nèi)部測溫采用智能巡檢儀測溫，測溫片共設(shè)置3組（因承臺基礎(chǔ)是圓臺形狀），每組埋設(shè)深度分別為上表面下0.1m、中部、底板（底模）上0.1m，在澆注前埋設(shè)。傳統(tǒng)測溫方式為混凝土澆搗后12小時開始人工測溫，升溫階段每2小時用測溫儀測量一次混凝土內(nèi)溫度及大氣溫度，降溫階段每8小時測一次，做好記錄，技術(shù)負責(zé)人及時審閱，隨時控制混凝土內(nèi)外溫差不大于25℃。每米溫度梯度不大于15℃。當(dāng)內(nèi)外溫差或溫度梯度接近規(guī)范限值時，及時報警并立即采用應(yīng)急措施，防止混凝土出現(xiàn)溫度裂縫。該測溫方式費時費力，而且測量精度差，時效性低。

由于受海上交通及供電等因素影響，傳統(tǒng)的人工測溫方式不適合海上承臺施工。考慮到海上施工通訊問題，為保證數(shù)據(jù)實時和準確性，經(jīng)過方案必選，研發(fā)了基于北斗衛(wèi)星通訊的承臺養(yǎng)護監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)除具備常規(guī)測溫儀的所有功能外，還可以通過北斗衛(wèi)星GPRS信號將測溫數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫朔?wù)器，施工人員可以通過安裝在手機或PC上的軟件，查看實時測溫數(shù)據(jù)，并可下載溫度變化報表;同時，該系統(tǒng)可根據(jù)溫度變化自動調(diào)節(jié)循環(huán)冷卻水流量，并對溫度異常情況報警，提醒施工人員針對溫度異常及時采取控制措施。

2 溫控系統(tǒng)功能介紹

承臺溫控系統(tǒng)是采集設(shè)備終端與遠端云數(shù)據(jù)服務(wù)一體的一套專業(yè)化操作系統(tǒng)，采集終端將溫度數(shù)據(jù)以及水冷循環(huán)控制裝置運行狀態(tài)實時發(fā)送到云數(shù)據(jù)服務(wù)器上，由服務(wù)器存儲溫度數(shù)據(jù)，操作員可以根據(jù)溫度的變化情況，遙控承臺水冷系統(tǒng)的啟停。另外，自動控制部分也可按照設(shè)定的溫度響應(yīng)規(guī)則，自動實現(xiàn)承臺溫度的控制。

2.1 數(shù)據(jù)采集

每個承臺安裝一套溫控終端設(shè)備，設(shè)備由傳感器、采集器、北斗數(shù)據(jù)傳輸模塊、電源組成，測控終端負責(zé)采集溫度數(shù)據(jù)和溫度中控，采集終端采集數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)封裝打包通過北斗數(shù)傳模塊發(fā)送到遠端云數(shù)據(jù)服務(wù)器。云數(shù)據(jù)服務(wù)器通過接收端北斗數(shù)傳模塊接收各個承臺發(fā)來的數(shù)據(jù)。服務(wù)器將采集得到的數(shù)據(jù)按照承臺編號進行存儲，同時以圖表形式展現(xiàn)在監(jiān)控界面，如圖3。

2.2 監(jiān)控參數(shù)設(shè)置

承臺養(yǎng)護過程中，要嚴格防止?jié)仓幕炷粮魈帨囟瓤刂茀?shù)超出限定范圍。在溫度監(jiān)控過程中，設(shè)定溫度控制值和溫度上限值并伴隨聲光報警提示，使得在溫度參數(shù)在突破上限值前，施工人員能夠即時采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧?/p>

在承臺混凝土澆筑過程中，需要實時監(jiān)控混凝土入模溫度，若入模溫度過高，則進行降溫處理;澆筑完畢進入升溫階段時，需實時監(jiān)控各測溫點最高溫度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫度上升過快時，系統(tǒng)自動聲光報警提示施工人員采取降溫措施;在降溫階段，通過檢查內(nèi)外部溫差，設(shè)定降溫速率預(yù)警，當(dāng)發(fā)現(xiàn)降溫過快時，自動聲光報警提示施工人員采取保溫措施，降低混凝土降溫速率。

2.3 冷卻系統(tǒng)遠程控制

在養(yǎng)護過程中，操作員可以根據(jù)采集得到的承臺溫度，發(fā)送控制指令到測控終端，測控終端開啟或閉合其上的控制繼電器操縱冷卻水泵和水閥啟動或停止從而達到遠程水冷控制。

2.4 測溫報告輸出

當(dāng)承臺養(yǎng)護工作完成后，系統(tǒng)可自動生成養(yǎng)護報告。報告中的內(nèi)容可根據(jù)呈報需要進行設(shè)置。調(diào)整好后選擇打印就可以按需要輸出到打印機或PDF文件。

3 結(jié)語

通過采用基于北斗云數(shù)據(jù)技術(shù)的海上承臺溫控系統(tǒng)能有效地解決海上風(fēng)電施工過程中由于遠離陸域，供電、交通不便等各項不利因素所帶來的負面影響，可有效監(jiān)控混凝土溫度變化，為施工過程提供準確的預(yù)警信號，協(xié)助施工人員實施嚴格的保溫、保濕養(yǎng)護等綜合技術(shù)措施。經(jīng)現(xiàn)場驗證，該系統(tǒng)有效控制了海上風(fēng)電高樁承臺混凝土裂縫的產(chǎn)生，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻：

[1]鄒輝.大體積海上風(fēng)機基礎(chǔ)混凝土水管冷卻溫度場有限元分析[J].可再生能源，2013，31（5）：56-60.

[2]汪發(fā)紅，張國志，雷宇芳，等.海洋環(huán)境下大體積混凝土溫控防裂措施研究[J].公路，2006，（9）：97-100.

（作者單位：中國電建集團山東電力建設(shè)有限公司）