罗汉杰
中冶南方都市环保工程技术股份有限公司 湖北武汉 430000
摘要：为完善建筑工程产业完整度，达到工程所需目标，对混凝土温度基于物联网原理，进行自动监控系统的研究设计，主要将系统分为硬件设计与软件设计，通过对硬件器材的选择，为软件设计奠定基础，主要选用CAN总线与DS18B20传感器进行硬件操作，在软件设计中，以设置采集分控虚拟站点为出发点，构建混凝土通水冷却参数预测模型，通过对参数的确定，构成系统软件监控平台，可以对混凝土的温度进行自动监控，通过实验论证该系统的优越性，相比于传统监测系统能够更准确地监测混凝土的温度。
关键词：物联网原理；温度监控系统；系统设计；混凝土温度；
中图分类号:TV544+.91 文献标识码:A
0引言
在工程项目中，混凝土的温度过高会造成整体产生裂缝现象，从而使整个墙体具有裂开的可能性，在进行工程建设过程中，需要对混凝土的温度进行严格把控，因此为实现混凝土温度的自动监控，本文基于物联网对混凝土温度自动监控系统进行了相关设计[1]，通过对硬件的选定，以CAN总线与DS18B20传感器作为硬件基础标准，基于硬件设施建立相应的软件工程，设置采集分控虚拟站点，每个站点轮流对混凝土的温度进行监控，以此为基础构建混凝土通水冷却参数预测模型，根据多种数据的输入，结合对应模型，构成系统软件监控平台，从而实现对混凝土的自动监控系统的目标。本文通过实验论证，本文设计的监控系统相比于传统的监控系统更具有准确性，同时能够自动进行混凝土温度的监测，减少相应的人工费用。
1硬件设计
1.1CAN总线
本文基于物联网进行混凝土温度监控系统的设计，硬件选用CAN总线进行线路布置，CAN总线主要是指现场的网络总线，其相比于大多数的现场通信网络总线相比，能够保证通信的质量，提高信息的可靠性。
CAN的接口芯片主要支持8位、16位的总线，其主要可以随意插在PC端上，能够构成分布式的系统模式，CAN总线主要应用于发动机管理系统、仪表设备、传感器等多种相关设备，将CAN总线与传感器进行连接，从而将传感器接收到的信号进行通讯传输，CAN总线能够满足工程施工的需要，能够将温度、流量、压力等多种信息进行传导，形成一个具有智能化的显示器。
CAN-BUS的标准值为ISO-11898，本文采用该标准值进行CAN总线的分布[2]。
1.2DS18B20传感器
DS18B20传感器主要是通过数字显示进行温度传感，能够将温度值准确地进行记录，具有3引脚TO-92的小体积模式的安装功能，方便安装与携带，能够贴近需要进行测温的物体，从而准确将温度进行实时记录。
DS12B20传感器的温度测量范围较大，能够测550-1300摄氏度范围内的温度，其自身能够承受高温，精准度达到9-12位A/D，具有较强的工作模式，本文将CAN总线与DS18B20传感器进行连接，通过物联网的工作原理，将两者的共同接口接到统一PC端上，以此进行实时温度信息的传送工作。
DS10B20传感器内部的工作原理如下图1所示。
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根据其不同接口对其进行CAN总线的安装，一个传感器能够连接多个接口，从而能够完成硬件部分的组装[3]。
2软件设计
2.1设置采集分控虚拟站点
运用物联网的原理，将网络线路分成多个模块，每个线路进行分控虚拟站点的设立，该虚拟站点能够对温度信息进行采集，相比于传统的采集方法，本文基于物联网的连接性原理，能够进行多次采集，每个站点进行一次采集，能够获取多组温度数据。
物联网将CAN总线与DS10B20传感器进行结合，其具有网络信息化的功能，能够将传感器传感到的信息进行记录，已经被记录过的信息就会储存在网络中，以便进行再次计算，而根据已经储存过的温度信息，混凝土的温度变化时会随之进行提示，从而达到了自动监测的效果，但是为提升监测到的温度的准确性，需要对其进行温度数据参数预测模型的构建，加强站点与模型之间的联系，从而提高准确度。
2.2构建混凝土通水冷却参数预测模型
在设置采集分控虚拟站点后，根据采集站点采集到的相关数据，进行混凝土通水冷却参数预测模型的构建，其主要根据以下步骤进行构建：
1、需要根据相关监测数据进行理论温度曲线与实际温度曲线的绘制，根据不同的曲线图进行数据库的输入，在数据库中加以储存[4]。
2、根据储存的数据不同的时间以及不同的峰值，对其进行分类总结，从而得出对应的参数模块。
3、对控制参数进行空间计算，例如每分钟内混凝土的通水量以及冷却时间，根据两者之间的关系进行相关计算。
4、根据流量监控设备，可以对混凝土内部的通水量进行自动估算，以此可以对温度进行预测，达到对温度准确度提高的目标。
由此构建混凝土通水冷却参数预测模型，能够提高对混凝土温度监控的准确值，加强监控管理。
2.3构成系统软件监控平台
通过连接混凝土通水冷却参数预测模型与采集虚拟站点之间的数据，能够构成系统软件监控平台，其主要以记录、储存、传送、更新四个步骤的平台模式进行开放，根据混凝土出机口、入仓、仓面等不同的层次进行分类，从而能够将温度控制的信息以多方面的形式进行展示，绘制成表的形式进行归纳总结[5]。
同时该平台还可对温度控制的数据进行分析和预警，当数据情况出现异常，平台会自动启动相关警报，能够避免相应的损失，减少混凝土温度过高而造成的裂缝情况的发生。
3实验论证分析
3.1实验准备阶段
本文设计的混凝土自动监控系统能够准确对混凝土内部的温度进行相关监测，自动对温度进行分析与汇报，本文设计的方法为实验A组，传统监控方法为实验B组，两组进行五组温控数据测试，与实际温度进行比较，最终计算其准确率。
3.2实验结论及分析
通过五组数据监控，实验A、B两组的实验数据如下表所示。
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如上表所示，其中实验A组所测温度相比于实验B组的温度更高，更贴近实际温度，准确率达到99.8%。
综上所述，本文基于物联网设计的混凝土温度自动监控系统对混凝土温度的监控结果具有更高的准确率。
4结束语
综上所述，本文分为硬件设计与软件设计，主要根据物联网的特性，结合混凝土温度的自身特点，根据工程所需要的要求进行系统设计，本文通过设置采集分控的虚拟站点，对混凝土温度进行实时监控，将监测到的信息进行实时输送，构建混凝土通水冷却参数的预测模型，根据模型的相关输出值，构成了系统软件监控平台，从而从硬件、软件两方面相结合，实现了对混凝土温度的自动监控系统的设计。本文通过实验论证设计的系统方案相比于传统的混凝土检测方法更具有准确性，能够实时监测到混凝土的温度。
参考文献
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[2]范志勇,王振红,黄涛,刘有志等. 混凝土坝智能监控系统研发及在高海拔大温差地区的应用[J]. 中国水利水电科学研究院学报,2020,18(02):136-142.
[3]张国新,郑爱武,迟福东,庞博慧等. 数字黄登大坝混凝土温控智能监控系统的开发和应用[J]. 水利水电技术,2019,50(06):108-114.
[4]康学云,徐文冰,郭佳嘉,张思. 南京长江第五大桥大体积混凝土温度裂缝智能控制技术研究[J]. 施工技术,2019,48(17):24-27+84.
[5]王建帮,李振谦,唐德胜. 数字智能化监控系统在阿尔塔什大坝工程质量管理中的应用[J]. 水利建设与管理,2019,39(08):1-4+13.
作者介绍：
姓名：罗汉杰（1987.07.06），性别：男，籍贯：湖北，民族：汉，学历：硕士研究生，职称：工程师，职务：信息开发技术人员，研究方向：物联网、工业互联网。