高速公路混凝土预制件智能喷淋养生控制系统

高速公路混凝土预制件智能喷淋养生控制系统

杨明明,任兴鹏

河南省公路工程局集团有限公司,郑州 450000

摘要：智能自动化喷淋养生控制系统通过时间设定、温湿度传感器采集每个混凝土预制件养生区的温度和湿度,将该数值上传至监控室中的服务器。该控制系统可进行智能分析和决策,自动发布控制指令,实现了智能化全自动喷淋养生。

关键词：混凝土预制件;智能化;喷淋养生;

混凝土构件预制生产过程中,采用人工洒水方式进行混凝土构件养生是最为便捷和经济的传统方法,但有时因为混凝土构件尺寸大,加之受操作者质量意识及工作态度影响,时常出现养护不到位、不彻底现象。在天气炎热时为多片大跨径预制梁洒水养生,需要同时配备多人进行养护,否则梁表面水分蒸发过快,起不到最佳保湿养生效果。尤其是在夜间混凝土构件缺水时,人工操作起来困难较大,洒水养护效果不是很好,大部分都存在没有按规范要求使混凝土构件在养生期内始终处于湿润状态的情况,很容易出现混凝土表面收缩裂纹现象,致使混凝土强度达不到设计要求。针对上述情况,本文提出的智能自动化喷淋养生控制系统通过温湿度传感器采集每个养生区的温度和湿度,将该数值上传至控制室的自动喷淋养生控制系统进行分析决策,自动发布控制指令,实现智能化全自动喷淋养生。

1需求分析

(1)通过软件系统、控制设备以及传感设备等信息化手段,对混凝土预制构件实现全自动、智能化喷淋养生管控;

(2)整个混凝土构件预制区有多个控制区,根据预制件养生需求,系统自动实现分单元的喷淋作业,其中空心板梁的养生是按每台座独立控制,喷淋的同时还需保障不影响邻边台座的预制工作。

(3)预制区通过人工确定需养生的区域/点,系统接受指令,给出30s的延时,养生区域/台座设置声光报警,发出报警信号,在无人为干预下自动将自动在30s后实现该区域/点的自动喷淋作业,报警停止。

(4)系统能自动通过传感器对需喷淋养生的混凝土预制件指标参数进行检测,反馈给数据监控中心进行分析决策,或通过系统设定喷淋的开始时间、持续时间、间隔时间、养生周期等参数,实现自动远程发布控制指令,实现全自动、智能化养生管控。

2系统组成及原理

智能喷淋养生控制系统主要有:智能自动喷淋养生管理系统、无线温湿度传感器、无线接收主机、电动阀门、声光报警器、本地控制器和以太网串口转换器等组成。正常工作时,具备智能感应和定时两大功能,控制系统根据设定好的喷淋循环的总持续时间和等待时间开始工作,并自动采集温湿度数据,反馈给数据监控中心进行分析决策,实现智能化、自动化。

该系统的测控原理是,无线温湿度传感器悬挂在混凝土预制件表面,检测表面温度和湿度,通过无线通信方式将数据发送至无线接收主机,无线接收主机再通过以太网接口将数据上传至监控室的服务器。服务器根据检测到的温湿度进行分析产生控制指令,通过以太网串口转换器发送至本地控制器驱动声光报警器和电磁阀门。另外,本地控制器也可以直接读取无线接收主机的温湿度数据,在断网或服务器故障情况下依然能实现自动喷淋养生,充分保障了混凝土预制件的质量安全。

每个喷淋养生单元安装无线温湿度传感器、电磁阀门和声光报警器等各1个,当要进行喷淋养生时,操作人员通过本地控制面板操作确定喷淋作业或监控中心通过视频监控的方式确定喷淋作业,并在智能自动喷淋养生管理系统的模拟平面图上找到该单元号,设置喷淋参数,包括喷淋时间、喷淋间隔时间和温湿度阀值,然后启动第一次的喷淋作业,声光报警器报警提醒工作人员离开喷淋养生单元(系统可设定延时启动时间),随后,关闭报警器启动电动阀门进行喷淋养生,系统根据之前设置的喷淋时间和之前采集的养生单元温湿度进行分析决定喷淋时间。喷淋时间结束后关闭电动阀门完成一次喷淋周期,接下来,系统实时采集当前养生单元温湿度或根据系统设定值决定下次喷淋间隔时间。智能自动喷淋养生管理系统上的模拟平面图实时显示各喷淋养生单元的状态,喷淋养生结束后,软件模拟平面图上用显著颜色标注提示操作人员。

2.1无线温湿度传感器

无线温湿度传感器采用内置电池供电方式,悬挂在混凝土预制件表面,测量表面的温湿度值,3min上传一次数据可以连续使用3年,免布线,温湿度传感器的防水等级为IP65,户外和喷淋区使用不需要采取专门防护措施。

2.2无线接收主机

无线接收主机主要功能是接收无线温湿度传感器的数据,并通过以太网和RS485总线将数据上传。一台无线接收主机最多可以连接32个无线温湿度传感器,通信距离最大为800m。

2.3本地控制器

每个本地控制器有16路继电器输出,分别控制8个电动阀门和8个声光报警器。控制板带有RS485和RS232通信接口各一个,分别用于与服务器和无线接收主机通信。

2.4以太网串口转换器

为了实现本地控制器和智能自动喷淋养生管理系统的通信,采用以太网串口转换器将本地控制器的RS232串口转换为以太网接口,内嵌TCP/IP协议栈,多种配置方式和多种工作模式,使串口数据通过以太网透明传输。以太网串口转换器最多可以接4路RS232串口,每路串口映射成网络协议的不同端口。

3系统功能及工作流程

3.1系统功能

本系统分为两种启动作业模式:本地控制启动第一次作业模式、监控中心智能自动喷淋养生管理系统启动第一次作业模式。

系统采用单元控制,自动根据喷淋需求调整喷淋用水和喷淋单元,以适应不同区域、数量预制构件养生的需要。

系统通过远程监控中心智能自动喷淋养生管理系统设置喷淋开始时间、喷淋时间、间隔时间、持续时间、总养生周期等参数实现喷淋,也可通过本地控制设备实施喷淋,需养生的单元除开始第一次喷淋的确认须人工干预外,系统从供水到工作完毕,整个过程基本实现智能化、自动化的喷淋养生过程,养护效果极佳;

系统采取按单元定时加智能感应综合控制方式实现自动喷淋。即通过系统设定的时间参数实施喷淋作业,同时还将通过传感设备对温度、湿度等指标进行检测,反馈给数据监控中心进行分析决策,决定在喷淋间隔时间内是否需要补充喷淋,系统可自动远程发布控制指令,实现自动化、智能化、全天候、全湿润、无遗漏养生标准养生管控。

3.2工作流程

现场工作人员根据需要喷淋的单元通过本地控制面板确定第一次的开始喷淋,信号上传至数据监控中心,管理软件提示喷淋作业处理信息,现场声光报警器发出报警信号,系统开始倒计时30s,若无人干预,倒计时结束后,报警停止,系统将自动确认并实施该单元的第一次喷淋作业;或通知监控中心工作人员通过智能自动喷淋养生管理系统进行第一次开始喷淋,现场声光报警器发出报警信号,15s后报警停止,系统自动开始实施第一次的喷淋作业。在该单元的后续的每一次的喷淋作业时,系统都会有15s的声光报警,并在报警结束后实施喷淋。

4结语

本文提出的混凝土预制件智能自动化喷淋养生控制系统作为高速公路预制场实现信息化与智能化的一项重要实施内容已经在具体项目上实施,实施结果表明相对于以往的人工喷淋养生方式,该系统的实施实现了自动化、智能化、全天侯、全湿润、无遗漏养生标准,达到了最佳保湿养生效果,节约了人工成本,提高了管理效能,对今后高速公路预制梁场的信息化与智能化建设有良好的借鉴作用。

参考文献

[1]黄涛.智能自动喷淋养生系统在大型集中预制场上的应用[J].公路,2017,62(12):187-189.

[2]吴忠,张伟伟.高速公路混凝土预制件智能自动喷淋养生控制系统的研究与应用[J].交通世界,2017(22):52-53.