中云筑科技成果快報(bào)：承臺(tái)大體積混凝土澆筑智能溫控系統(tǒng)在G15品質(zhì)創(chuàng)新工程中應(yīng)用

2025年4月25日     綜合服務(wù)部

     混凝土承臺(tái)等大體積混凝土在其硬化過(guò)程中，水化反應(yīng)釋放大量熱量，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇升高，加大內(nèi)外溫差，易導(dǎo)致混凝土開裂等缺陷。因此，為保證混凝土澆筑質(zhì)量，需對(duì)澆筑和硬化過(guò)程中的溫度加以控制。

    為提升G15沈海高速寧波姜山至西塢段改擴(kuò)建工程承臺(tái)大體積混凝土澆筑工程品質(zhì)，某某單位 聯(lián)合東南大學(xué)與江蘇中云筑智慧運(yùn)維研究院開發(fā)了大體積混凝土澆筑智能溫控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程線上大體積混凝土溫度智能控制和管理。系統(tǒng)以“精準(zhǔn)感知、智能決策、快速執(zhí)行”為核心理念，主要由“數(shù)據(jù)感知層”“數(shù)據(jù)傳輸層”“決策控制層”和“執(zhí)行機(jī)構(gòu)層”四個(gè)模塊構(gòu)成。

    數(shù)據(jù)感知層：由高精度分布式溫度傳感器、電磁式流量計(jì)及壓力計(jì)等遠(yuǎn)程智能監(jiān)測(cè)傳感器構(gòu)成，通過(guò)線上平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)大體積混凝土關(guān)鍵區(qū)域溫度分布、各管路流量及壓力等參數(shù)的精確實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，溫度精度達(dá)±0.3℃，流量和壓力檢測(cè)精度為±1.0%和±1.6%，如圖1所示。

    數(shù)據(jù)傳輸層：通過(guò)4G/5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)高頻數(shù)據(jù)回傳，傳輸延遲控制在50 ms以內(nèi)，確保海量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定交互。

    決策控制層：根據(jù)大體積混凝土溫度控制規(guī)范及混凝土結(jié)構(gòu)特征，開發(fā)了混凝土溫度智能調(diào)控算法和軟件；基于模糊PID算法與LSTM深度學(xué)習(xí)模型的雙重驅(qū)動(dòng)，同步處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與歷史經(jīng)驗(yàn)，模糊PID系統(tǒng)基于溫差、溫度變化速率等參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)冷卻水流量，其控制方程中的比例、積分、微分系數(shù)根據(jù)溫差變化率自適應(yīng)優(yōu)化；LSTM模型則通過(guò)歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練，預(yù)測(cè)未來(lái)溫度場(chǎng)演變趨勢(shì)，提前觸發(fā)預(yù)防性調(diào)控指令。

    執(zhí)行機(jī)構(gòu)層：通過(guò)變頻及分流等關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)單泵精確調(diào)控各支路水流分配，從而控制承臺(tái)不同部位的溫度及其梯度。同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)采集到流量自動(dòng)調(diào)控的全流程智能化管理，滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求的降溫控制要求。

    本系統(tǒng)在升溫和降溫整個(gè)過(guò)程中起到了良好的溫度控制效應(yīng)，具有突出的技術(shù)創(chuàng)新：1）采用智能溫控系統(tǒng)，通過(guò)“感知-決策-執(zhí)行”閉環(huán)控制系統(tǒng)，融合分布式溫度傳感器、模糊PID算法與變頻執(zhí)行機(jī)構(gòu)，攻克了傳統(tǒng)溫控中數(shù)據(jù)滯后、調(diào)控粗放的難題，實(shí)現(xiàn)了溫度場(chǎng)“準(zhǔn)確感知、分鐘級(jí)響應(yīng)”的精準(zhǔn)控制；2）智能系統(tǒng)通過(guò)控制溫升速率與降溫梯度，定向增強(qiáng)局部冷卻強(qiáng)度，顯著降低溫度應(yīng)力峰值和梯度，降低了混凝土開裂風(fēng)險(xiǎn)；3）相較于傳統(tǒng)定流量冷卻模式，智能系統(tǒng)通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)水泵功率與閥門開度，減少無(wú)效循環(huán)能耗，環(huán)保效益和質(zhì)量提升效果突出。