基于北斗云技術的風電承臺溫控系統研究

時磊

摘要：針對海上風電高樁承臺混凝土裂縫控制難度大的問題，開發了基于北斗云技術的大體積混凝土溫控系統。經現場使用，溫控系統運行效果良好，有效控制了海上風電高樁承臺混凝土裂縫的產生，具有廣闊的市場應用前景。

關鍵詞：海上風電;大體積混凝土;北斗;云技術;溫度控制系統

高樁承臺結構是海上風電基礎的重要結構形式，海上風電承臺大體積混凝土結構具有尺寸大、質量要求高、海上施工、質量控制難度大等特點。同時，海上風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部，混凝土結構極易因為溫度應力產生開裂，給工程造成極大的危害[1]。

常規大體積混凝土溫控檢測是檢驗大體積混凝土內部溫度的一種便捷、直觀的技術手段。但是由于海上風電工程所處的特殊地理環境，傳統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電承臺施工的技術需求。

1 承臺自動溫控系統介紹

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

混凝土表面溫度、薄膜下面溫度及養護水溫測溫采用溫度計，內部測溫采用智能巡檢儀測溫，測溫片共設置3組（因承臺基礎是圓臺形狀），每組埋設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。傳統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溫度及大氣溫度，降溫階段每8小時測一次，做好記錄，技術負責人及時審閱，隨時控制混凝土內外溫差不大于25℃。每米溫度梯度不大于15℃。當內外溫差或溫度梯度接近規范限值時，及時報警并立即采用應急措施，防止混凝土出現溫度裂縫。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，為保證數據實時和準確性，經過方案必選，研發了基于北斗衛星通訊的承臺養護監控系統。該系統除具備常規測溫儀的所有功能外，還可以通過北斗衛星GPRS信號將測溫數據傳輸到云端服務器，施工人員可以通過安裝在手機或PC上的軟件，查看實時測溫數據，并可下載溫度變化報表;同時，該系統可根據溫度變化自動調節循環冷卻水流量，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 溫控系統功能介紹

承臺溫控系統是采集設備終端與遠端云數據服務一體的一套專業化操作系統，采集終端將溫度數據以及水冷循環控制裝置運行狀態實時發送到云數據服務器上，由服務器存儲溫度數據，操作員可以根據溫度的變化情況，遙控承臺水冷系統的啟停。另外，自動控制部分也可按照設定的溫度響應規則，自動實現承臺溫度的控制。

2.1 數據采集

每個承臺安裝一套溫控終端設備，設備由傳感器、采集器、北斗數據傳輸模塊、電源組成，測控終端負責采集溫度數據和溫度中控，采集終端采集數據后將數據封裝打包通過北斗數傳模塊發送到遠端云數據服務器。云數據服務器通過接收端北斗數傳模塊接收各個承臺發來的數據。服務器將采集得到的數據按照承臺編號進行存儲，同時以圖表形式展現在監控界面，如圖3。

2.2 監控參數設置

承臺養護過程中，要嚴格防止澆筑的混凝土各處溫度控制參數超出限定范圍。在溫度監控過程中，設定溫度控制值和溫度上限值并伴隨聲光報警提示，使得在溫度參數在突破上限值前，施工人員能夠即時采取適當的控制措施。

在承臺混凝土澆筑過程中，需要實時監控混凝土入模溫度，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，需實時監控各測溫點最高溫度，當發現溫度上升過快時，系統自動聲光報警提示施工人員采取降溫措施;在降溫階段，通過檢查內外部溫差，設定降溫速率預警，當發現降溫過快時，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 冷卻系統遠程控制

在養護過程中，操作員可以根據采集得到的承臺溫度，發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

當承臺養護工作完成后，系統可自動生成養護報告。報告中的內容可根據呈報需要進行設置。調整好后選擇打印就可以按需要輸出到打印機或PDF文件。

3 結語

通過采用基于北斗云數據技術的海上承臺溫控系統能有效地解決海上風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，可有效監控混凝土溫度變化，為施工過程提供準確的預警信號，協助施工人員實施嚴格的保溫、保濕養護等綜合技術措施。經現場驗證，該系統有效控制了海上風電高樁承臺混凝土裂縫的產生，具有廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1]鄒輝.大體積海上風機基礎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]汪發紅，張國志，雷宇芳，等.海洋環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有限公司）