混凝土標準養護室溫濕度智能監控系統的設計與應用

張 陽

（陜西省建筑科學研究院 710082 西安）

    房屋建筑工程中混凝土試件必須在標準養護室里進行標準養護后才能送檢，其強度值作為混凝土工程質量檢驗評定的重要依據。經試驗證明，溫度和濕度是對混凝土試件強度發展起決定作用的兩大因素，溫濕度偏差越小，強度值數據的可比性就越好。國家建設部與質監局頒布的最新標準為與ISO試驗方法一致，對標準養護室內的溫濕度控制提出了更嚴格的要求。市面上現有的養護室控制儀因測點單一化，監測精度不高，數據記錄不規范，無法根據現場環境和空間大小做到立體化溫濕度監測，更難以做到準確地、智能化地控制加熱和增濕設備進行溫濕度補償從而達到標準養護室恒溫恒濕狀態。本文擬對現有混凝土標準養護室存在問題及如何實現溫濕度智能化監控系統進行了研究和設計，以滿足最新標準和實際要求。

1、現有混凝土標準養護室監控設備現狀及存在問題

    根據要求房屋建筑和市政基礎設施工程以及混凝土生產企業都須在施工、生產現場建立標準養護室。但現有標準養護室卻存在許多問題, 主要在溫濕度監控方面。其原因是由于養護室面積較大，也無法做到全封閉，室內各空間區域的溫度和濕度是不一致的，而現有養護室設備僅單一地監測一組溫濕度數值。當設備進行加熱增濕時：一是現有控制器顯示的溫濕度不能真正反應養護室內部的溫濕度變化，也無法準確地反應空間各層面和區域溫濕度變化過程，不能做到智能化地進行加熱和加濕量化補償控制；二是在養護過程中，容易受到外界環境干擾和自身熱濕控制不均衡等因素影響，不能科學地保證所養護試件的質量；三是在養護室科學管理方面，難以保證工作人員規范操作，也難以保證時限內溫濕度穩定。

2、混凝土標準養護室溫濕度智能監控系統設計

    2.1 功能設計

    1.根據標準養護室不同空間大小，能夠對室內進行立體化多點測量，實現養護室溫度和濕度數據多路實時采集，并能直觀顯示在液晶屏上。

    2.設置標準養護室需控制的溫度和濕度上下限值，根據實時采集的溫濕度數據和設定的溫濕度上下限值進行計算。遇超溫濕度上下限值情況時能報警提示并智能控制空調出風口和增濕設備的噴淋口進行溫度或濕度補償，以滿足標準養護室的溫濕度控制在要求的范圍內。

    3. 設定時間周期，能自動記錄各采集點的溫度、濕度及時間，并將已記錄的溫度和濕度數據繪制成監測變化曲線，提供數據歷史查詢功能和自動生成記錄報告，也能保存至用戶指定的外部移動存儲器上，便于用戶數據分析和報告打印。

    2.2 硬件組成

    系統按模塊設計，可分為溫濕度測量模塊、溫度調控模塊、濕度調控模塊、數據存儲及顯示模塊、PC機通信模塊（硬件模塊組成見圖1）。主要硬件以低能耗單片機為控制核心，針對混凝土標準養護室的實驗環境特點，采用防水型高精度數字式溫濕度一體傳感器SHT10、STC89C52單片機、LCD12864液晶顯示器，結合智能溫濕度傳感器單總線技術、單片機和上位機通信的MODBUS RTU協議等，保證長期使用的穩定性和數據通信采集的準確性、可靠性。

    2.3 工作流程

    該系統可完成溫濕度數據采集、存儲、顯示、控制以及與上位機PC計算機進行通信。溫濕度數據采集通過基于485單總線的數字溫濕度傳感器來完成。采集數據經單片機處理后，對每個采集點通過LCD12864模塊實時顯示，如遇超過設置溫濕度上下限值，單片機能智能控制加熱與增濕器的啟動和停止，使混凝土標準養護室保持在設定的溫濕度狀態。單片機不斷將采集到的數據通過RS232傳送給計算機，由計算機完成各溫濕度值、日期和時間的存儲及繪制數據曲線圖和打印，以便實驗人員對溫濕度值的變化規律進行統計和分析。

    2.4 溫濕度監測布點和溫濕度設備工作點安裝應用

    混凝土標準養護室溫濕度智能監控儀應放置在養護室外面和方便實驗人員觀察操作處，并根據養護室空間大小，選用功率不同的空調和加濕器。現以20至40平方的標準養護室為例，以圖2所示將室內平面空間初步劃分為編號為I～IV的四個區域， abcde處為放置溫濕度一體傳感器，ABCD處安裝空調設備出風口，12345處安裝增濕設備的噴淋點。

3、結語

    實驗結果證明，混凝土標準養護室溫濕度智能監控系統能夠將標準養護室的溫度控制在20±2℃，相對濕度控制在≥95%以上，完全滿足國家規范的要求。該系統取得很好的效果，與現有的養護室控制器相比，其優點突出表現在：做到了溫濕度監測準確和各個區域溫濕度能均勻控制。特別是多方位布點監測和多個加熱增濕工作點，做到了智能量化溫濕度補償，保證了養護室內各個角落都有充足的飽和水氣，室內上下部溫差小，分散均勻，節約水電能耗消耗，并減少了人員勞動強度。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)