中云筑科技成果快報：承臺大體積混凝土澆筑智能溫控系統(tǒng)在G15品質創(chuàng)新工程中應用

2025年4月25日     綜合服務部

     混凝土承臺等大體積混凝土在其硬化過程中，水化反應釋放大量熱量，導致內部溫度急劇升高，加大內外溫差，易導致混凝土開裂等缺陷。因此，為保證混凝土澆筑質量，需對澆筑和硬化過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建工程承臺大體積混凝土澆筑工程品質，某某單位 聯合東南大學與江蘇中云筑智慧運維研究院開發(fā)了大體積混凝土澆筑智能溫控系統(tǒng)，可實現遠程線上大體積混凝土溫度智能控制和管理。系統(tǒng)以“精準感知、智能決策、快速執(zhí)行”為核心理念，主要由“數據感知層”“數據傳輸層”“決策控制層”和“執(zhí)行機構層”四個模塊構成。

    數據感知層：由高精度分布式溫度傳感器、電磁式流量計及壓力計等遠程智能監(jiān)測傳感器構成，通過線上平臺可實現大體積混凝土關鍵區(qū)域溫度分布、各管路流量及壓力等參數的精確實時監(jiān)測，溫度精度達±0.3℃，流量和壓力檢測精度為±1.0%和±1.6%，如圖1所示。

    數據傳輸層：通過4G/5G技術實現高頻數據回傳，傳輸延遲控制在50 ms以內，確保海量數據的穩(wěn)定交互。

    決策控制層：根據大體積混凝土溫度控制規(guī)范及混凝土結構特征，開發(fā)了混凝土溫度智能調控算法和軟件；基于模糊PID算法與LSTM深度學習模型的雙重驅動，同步處理實時數據與歷史經驗，模糊PID系統(tǒng)基于溫差、溫度變化速率等參數動態(tài)調節(jié)冷卻水流量，其控制方程中的比例、積分、微分系數根據溫差變化率自適應優(yōu)化；LSTM模型則通過歷史數據訓練，預測未來溫度場演變趨勢，提前觸發(fā)預防性調控指令。

    執(zhí)行機構層：通過變頻及分流等關鍵技術實現單泵精確調控各支路水流分配，從而控制承臺不同部位的溫度及其梯度。同時，還能實現數據動態(tài)采集到流量自動調控的全流程智能化管理，滿足規(guī)范及設計要求的降溫控制要求。

    本系統(tǒng)在升溫和降溫整個過程中起到了良好的溫度控制效應，具有突出的技術創(chuàng)新：1）采用智能溫控系統(tǒng)，通過“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)行機構，攻克了傳統(tǒng)溫控中數據滯后、調控粗放的難題，實現了溫度場“準確感知、分鐘級響應”的精準控制；2）智能系統(tǒng)通過控制溫升速率與降溫梯度，定向增強局部冷卻強度，顯著降低溫度應力峰值和梯度，降低了混凝土開裂風險；3）相較于傳統(tǒng)定流量冷卻模式，智能系統(tǒng)通過動態(tài)調節(jié)水泵功率與閥門開度，減少無效循環(huán)能耗，環(huán)保效益和質量提升效果突出。