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摘要：新浇混凝土在养护前后随着湿度的变化混凝土表面颜色差异明显。随着智能技术的发展，图像采集及智能分析技术已较为成熟，且得到了普及。通过自动采集新浇混凝土表面图像信息，计算机感知图像中混凝土表面颜色差异，智能化判断混凝土表面湿度是否达标，再将湿度是否达标的判定节能转换为控制养护系统工作的控制信号，自动控制布置在结构上的喷淋养护系统工作，以此方式进行闭环控制的养护系统，实现对混凝土表面的“无死角监控”与智能养护，在提高养护质量的同时，大幅度节约人力资源及水资源。

关键词：智能养护；图像感知；混凝土养护

混凝土在浇筑完成后，其表面水分会迅速蒸发，内部水分迅速扩散，如不及时养护将导致胶凝体中水泥颗粒无法充分水化转化为稳定的结晶，从而降低黏结力，其结果将导致混凝土表面片状或粉状脱落，严重影响混凝土强度[1][2]。混凝土不及时养护，水分会过早蒸发产生较大收缩变形，导致早期干缩裂缝大幅度增加，严重影响混凝土的耐久性，特别是对抗渗性能的影响较大。

针对混凝土的养护难题，业内也已采用了一些较好的养护技术。一种是在结构上安装喷头并根据经验值或统计值进行定时养护，这种养护技术降低了劳动力需求，但受湿度、温度、风速等的影响，定时时间需人为把握，容易造成漏养护，且养护频率高于需求时会造成水资源浪费[3]。另一种是在新浇混凝土表面安装湿度传感器，根据监测到的湿度数据控制养护系统进行工作，这种养护技术能够实现实时监测并控制养护策略，但因传感器仅能监测较小范围混凝土面的湿度，或增加传感器数量将大幅增加成本，使得这种方式具有养护覆盖面小的缺点，容易造成漏养护[4]。

1、智能养护系统原理

混凝土智能喷淋养护系统的研发遵循“全面感知、真实分析、实时控制、持续优化”的智能建造闭环控制设计理念。首先需要完成控制策略的设计，然后需选定图像采集与感知设备，接下来需对喷淋硬件及控制系统进行设计，接下来需根据需养护结构特点完成各设备的布置，最后进行系统运行并根据应用情况不断改进系统。

2、控制策略设计

系统的控制策略按照智能建造闭环控制设计理念进行设计，安装与需养护结构周围的图像采集装置以既定时间间隔采集混凝土面图像，图像经感知算法处理后输出为湿度数据并与湿度阈值比较，湿度判定信号传输至控制系统控制特定部位电磁阀启闭完成喷淋启闭动作，实现循环运转，然后在系统应用过程中不断收集反馈信息优化系统设计，实现系统的持续改进。系统控制策略示意图见图1所示。

3、图像设备选用

图像颜色识别技术已在工业自动化监控、物流仓储监测等领域得到了广泛应用，数字比色仪能够高效完成图像颜色识别功能。本课题拟选用监控云台实现图像采集功能，选用数字比色仪实现图像信息向湿度信号的识别转化功能。

4、喷淋硬件及控制系统设计

喷淋硬件设施拟选用DN镀锌钢管为主管道、PＥ软管为支管，配备喷淋头，各接头选用装配式接头，便于周转，喷淋系统启闭采用电磁阀控制。

混凝土智能养护控制的过程为：

（1）图像采集装置以间隔T＝5min的频率采集需养护混凝土面图像，传输至比色仪。

（2）比色仪对每个采集周期的图像进行比色，低于95％湿度色值则发出开启控制信号，电磁阀打开进行养护，反之则发出关闭控制信号，电磁阀关闭终止养护。

（3）计数器记录图像采集次数n，n×T＜养护期则系统继续工作，n×T≥养护期则关闭系统，养护结束。

（4）系统接入监测电路。遇发出控制信号后电磁阀动作与控制信号不一致，自动报警。连续5次发出开启控制信号，自动报警。

5、系统现场布设

根据拟养护结构结构特点，布置喷淋养护管路，调试喷淋装置水雾能够覆盖全部需养护结构外表面。布置图像采集装置，调试装置使其能够监测到需养护结构全部外表面。根据需养护混凝土结构特征，在比色仪中设置阈值。

6、总结

混凝土智能喷淋养护系统能够有效解决目前混凝土养护普遍采用的人力养护模式所固有的人为因素影响大、养护及时性保证率低等痛点，同时有效解决了业内所采用的自动喷淋等模式所具有的易造成漏养护及水资源浪费的缺陷，能够在保证混凝土养护质量的同时达到节约劳动力及节水的效果。系统工具式、装配化的设计，使其对目前大部分结构体系均具有较高的适应性。可快速周转的特性能够大幅度降低项目的应用成本。持续优化的设计理念，可以使系统借助各项监测信息进行系统优化升级，保持技术的先进性与适用性。可以预见，因混凝土智能喷淋养护系统适用性强、可靠度高、周转率高，高度契合劳动力与水资源节约的行业普遍诉求，再加上当前业内所采用的人力养护模式规模大的客观条件，本系统的推出是对混凝土传统养护方式的一种有益变革，必将引起业内的广泛关注与积极应用。

参考文献

[1]李聪，秦长金，袁东辉，等.基于BIM的绿色施工管理系统[J].施工技术，2017，46（S2）：1198-1202.

[2]朱旻，孙晓辉，陈湘生，等.地铁地下车站绿色高效智能建造的思考[J/OL].隧道建设（中英文）：1-11.

[3]李聪，袁东辉，陆杰，等.基于BIM的智能地磅管理系统[J].施工技术，2017，46（S2）：1175-1177.

[4]黄涛.智能自动喷淋养生系统在大型集中预制场上的应用[J].公路，2017，62（12）：187-189.