摘要：高拱坝混凝土温控是一项系统工程，其中混凝土内部温度监测是其中的关键环节，及时取得温度数据指导冷却通水工作显得尤为重要，采用自动化监测系统可以保证温度数据采集及传输的及时性。
关键词：高拱坝；温控；自动化监测系统；设计与施工
高拱坝施工期的混凝土温度应力问题已经越来越引起人们重视[1]，温度荷载作为拱坝的一项主要荷载，对拱坝的应力、稳定及变形有较大的影响[2]。而温度荷载可以通过人为的通水冷却等温控工作进行改变。温控工作其中重要的一个环节是混凝土内温度数据的采集、整理和反馈，也就是温度监测。温度监测数据的及时和准确性将影响到冷却通水工作的质量，采用温度自动化监测系统可以确保温度数据的及时性和准确性。
一、设计原则
1、整个系统的设计统筹考虑，设备选型应有一定的先进性及可行性，宜采用开放型、分布式数字网络，模块化结构，便于系统升级、扩充、改组和维护。
2、整个系统具有高性价比，主要采集设备、采集软件和通讯网络等能够利用工程现有安全监测的设备和网络的尽量利用现有条件。考虑到经济性，宜使用与运行期永久安全监测系统相同的设备、采集软件。
3、系统应稳定、可靠，具有较高的安全性，并已在类似工程中被大量应用过。
4、系统应能够全天候24小时工作，适应当地各种气候条件，并且能够确保在蓄电池供电的状态下连续工作2天以上。
5、系统的监测数据方便输出和管理，数据的及时性和安全性满足工程要求。
二、系统设计方案
1、温度传感器及其电缆选型
埋设在混凝土内的温度传感器精度应满足工程温度控制要求，具有长期稳定性，便于自动化施工和测量。常见类型主要有铜电阻、铂电阻、DS18B20数字式温度计。
由于水工混凝土施工的高强度影响，温度计的电缆应选择耐久性较好的专用水工监测电缆。
2、自动化系统构成与选型
由于易受交叉施工的影响,系统宜采用分布式结构，主要由现场测站、通讯网络、后方监测管理中心组成。
现场测站的数据采集单元应有相应的除湿防潮等功能以满足现场环境要求。应设置有不间断电源以保证数据的连续性。
系统通信方式应根据现场施工条件选择，要满足安全、可靠、及时的要求。
系统的供电电源应稳定可靠，有过压保护、过流保护和接地保护措施。为防浪涌和防雷，应配置电子精密稳压器，稳压器的功率应满足监测系统最大功率需求。自动化系统结构图如下：
三、系统施工方案
1、温度计布置方案
为监测和分析高拱坝上下游坝体混凝土温差，每仓上下游同一高程宜各埋设安装一支温度计，为监测同一浇筑仓不同高程混凝土温差，宜在每两层冷却水管中间各布置一支，具体布置原则应参照工程现场要求。
2、数据采集单元布置方案
仓面施工条件往往很恶劣，数据采集单元宜尽量布置在坝体廊道内，采集单元之间采用通信电缆连接。温度计电缆采用预埋的方法引入廊道，温度计安装后即与仓面预埋电缆对接，对接后的廊道内观测端就近接入数据采集单元。预埋的温度计电缆数量应根据大坝下一廊道具备自动化条件时，大坝所能达到的浇筑高程范围内应安装的温度计数来确定，一般为预防电缆损坏，电缆数量需多预埋20%，这部分多预埋电缆如未使用可以做为下一层廊道自动化监测电缆继续使用。
数据采集单元的数量根据每个采集模块的通道数来确定，如下所示：
a、模块数=温度计数/每个模块的通道数；
b、数据采集单元箱=模块数/每个单元箱所能容纳的模块数。
数据采集单元与采集模块的总采购数量可考虑温度计的数据采集周期（一般温度计在相应灌区接缝灌浆完后即可停止数据采集）以重复利用。
3、安装施工方案
廊道内的供电电缆、通信电缆等采用简易方式进行牵引即可，但要注意避免与施工电路混合牵引。
由于采用预埋的方式，仓面的预埋电缆较多，可根据电缆的多少加工相应规格的钢筋电缆立柱进行垂直牵引。预埋电缆的两端应事先编号，以方便与仓内温度计对接时在廊道内的检查和查找。预埋电缆与温度计对接前采用万用表进行电缆的完好检查。
温度计就近接入数据自动化采集设备以减少电缆牵引量和日常维护工作。为方便施工，数据采集单元箱在廊道内的安装位置一般距廊道底板1.2米~1.5米。
温度计般应在埋设后的8小时内及时接入系统，系统的数据采集频率根据现场的数据通信速度决定，数据采集频率过密将会影响模块的数据上传服务器。
四、结语
高拱坝实现温度的自动采集具有以下意义：
（1）实现数据自动化采集，能够对大坝内部温度进行实时不间断的监测，更加全面具体了解混凝土温升与冷却过程。
（2）能进行高精确度、高频次监测，减少人工观测的强度，便于工程管理的标准化、规范化、数字化。便于及时地对资料进行整理分析，提高工作效率。
（3）通过及时准确的混凝土内部温度数据来指导冷却通水，实现对混凝土内部温度的控制，建立高效的联动机制，避免因温度控制不到位造成混凝土裂缝和强度降低，确保工程质量。
参考文献
[1]张宇鑫.高拱坝混凝土温度控制优化设计研究[J].水利水电技术，2003，34（4）.
[2]陶丛丛.施工期混凝土拱坝温度监测资料分析[J].水电能源科学，2010，28（1）.
论文作者:胡迪忠
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/16
标签：电缆论文; 温度计论文; 温度论文; 混凝土论文; 廊道论文; 数据采集论文; 单元论文; 《基层建设》2018年第30期论文;