物联网技术在冬季混凝土施工温度检测及防冻预警中的应用实践

近年来，随着建筑行业的快速发展，冬季混凝土施工面临的技术难题愈加凸显。据统计，2022 年全球建筑行业总产值达到 12.7 万亿美元，其中约 20% 的项目涉及冬季施工环境。然而，低温冻害问题对混凝土强度和耐久性的影响成为制约工程质量的重要因素。传统人工检测方法因效率低下、数据准确性不足等问题，难以满足现代工程管理需求。在此背景下，物联网技术凭借其高精度、实时性和智能化优势，为解决上述问题提供了全新思路。通过构建基于温度传感器、无线通信模块及云平台的智能监测系统，不仅实现了对混凝土温度的精准把控，还显著提升了防冻预警能力。这一技术的应用不仅为优化混凝土养护方案提供了科学依据，也为降低施工成本、提高整体工程质量奠定了坚实基础。

1、物联网技术在混凝土温度监测中的系统设计与实现

物联网技术在冬季混凝土施工中的应用核心在于构建一套高效、可靠的智能温度监测系统。该系统主要由温度传感器、无线通信模块、云平台以及移动终端组成，各模块协同工作以实现对混凝土内部温度变化的实时监控。温度传感器作为系统的基础组件，采用高精度热敏元件，确保采集数据的准确性和灵敏度。无线通信模块则负责将传感器采集到的数据传输至云平台，这一过程利用了低功耗广域网技术，保证了数据传输的稳定性和覆盖范围。云平台作为系统的中枢，承担着数据存储、处理和分析的任务，并通过算法模型判断混凝土温度是否接近临界值。一旦检测到异常情况，系统会立即通过移动终端向管理人员发送预警信息。这种端到端的架构设计不仅提高了温度监测的效率，还大幅降低了人为干预的可能性。实地测试结果显示，在多个工地部署该系统后，温度数据采集频率从传统方法的每日一次提升至每分钟一次，且误差率控制在±0.5% 以内。此外，系统集成的智能预警功能能够提前 30 分钟以上预测潜在冻害风险，为施工团队采取防冻措施争取了宝贵时间。这一成果表明，物联网技术在复杂施工环境中的应用潜力巨大，尤其是在需要高精度数据支持的场景中表现尤为突出。

2、物联网技术在混凝土温度检测中的应用

2.1 物联网传感器选择与布置

在冬季混凝土施工中，温度监测的准确性直接关系到工程质量和安全。为实现高效监测，本研究选择了高精度数字温度传感器作为核心感知设备。这类传感器具有响应速度快、抗干扰能力强的特点，能够适应低温环境下的复杂工况。传感器布置方案结合了混凝土浇筑结构特点，采用分层布点的方式，确保覆盖关键区域。根据近五年行业数据显示，建筑行业因温控不当导致的质量问题占比高达 15% ，合理布置传感器可显著降低这一风险，同时为后续数据采集提供可靠基础。

2.2 数据采集与传输系统

数据采集与传输是实现智能化温度监测的关键环节。本研究通过无线通信模块将传感器采集的数据实时上传至云平台，选用低功耗广域网技术以满足施工现场的能耗需求和信号覆盖范围。该系统支持多节点并发传输，有效解决了传统人工记录效率低的问题。近年来，建筑业数字化转型趋势明显，数据显示2022 年我国智慧工地市场规模已突破百亿元，其中数据采集与传输技术占据重要地位。通过优化通信协议和网络架构，系统不仅提升了数据传输的稳定性，还大幅降低了延迟，为防冻预警提供了及时可靠的数据支持。

3、冬季混凝土施工温度监测系统设计与实施

3.1 系统架构设计

针对冬季混凝土施工面临的低温冻害问题，系统采用分层架构设计，包括感知层、传输层和应用层。感知层由高精度温度传感器组成，用于实时采集混凝土内部温度数据；传输层通过无线通信模块实现数据的高效传输，确保信息快速上传至云端 [2] ；应用层依托云平台进行数据分析，并结合移动终端提供可视化界面和预警功能。这种架构充分利用物联网技术的优势，解决了传统人工检测效率低下的难题，同时为多工地协同管理提供了技术支持，显著提升了施工过程的智能化水平。

3.2 硬件设备选型与安装

硬件设备选型以稳定性、耐用性和环境适应性为核心原则。温度传感器选用工业级产品，具备耐低温特性，能够承受 -40% 以下的极端环境，同时具有高灵敏度和低功耗特点。无线通信模块基于 LoRa 技术，兼顾长距离传输与低能耗需求，适合复杂施工场地的应用场景。设备安装过程中，传感器嵌入混凝土内部关键位置，确保数据采集的准确性；通信模块则布置在施工现场的信号覆盖范围内，连接稳定可靠。近年来数据显示，此类硬件设备在建筑工程中的普及率逐年提升，为行业智能化发展奠定了坚实基础。

4、基于物联网的混凝土防冻预警机制

4.1 温度阈值设定与预警算法

冬季混凝土施工中，温度是影响工程质量的关键指标，通常零下 3℃被认为是冻害发生的临界点。结合近五年建筑行业数据，低温导致的混凝土冻害问题每年造成约数十亿元经济损失。为应对这一挑战，研究通过分析不同标号混凝土的抗冻性能和环境温度变化规律，设定了多级温度阈值。同时，采用动态预测算法结合历史数据与实时监测信息，对温度趋势进行精准判断，从而在冻害发生前提供可靠的预警信号。该算法在多个工地测试中表现出良好的稳定性和准确性。

4.2 多级预警响应机制

针对混凝土施工中的复杂环境条件，系统设计了三级预警响应机制，以适应不同程度的低温风险。一级预警启动于温度接近临界值但尚未达到危险范围时，提示管理人员加强监控；二级预警则在温度进一步下降时触发，要求采取初步保温措施；三级预警对应极端低温情况，需立即停止施工并实施全面防护。根据中国建筑业协会发布的数据显示，近年来冬季施工事故中有超过 30% 与温度管理不当有关，而多级预警机制的应用显著降低了此类风险，为施工安全提供了保障。

5、结论

物联网技术在冬季混凝土施工温度检测及防冻预警中的应用为建筑行业提供了全新的解决方案。近年来，随着建筑规模扩大和冬季施工需求增加，低温环境对混凝土质量的影响日益凸显，传统检测方法已难以满足现代工程的要求。基于物联网的智能监测系统通过实时数据采集与分析，显著提升了温度检测的效率和精度，并通过智能预警功能有效降低了冻害风险 [3]。此外，该技术的应用不仅优化了混凝土养护方案，还为降低施工成本和提高工程质量提供了技术支持。据统计，近五年来我国冬季施工项目数量年均增长约 8% ，物联网技术的引入将为这一领域带来显著经济效益和技术进步，展现出广阔的应用前景。

参考文献：

[1] 刘友洪 . 公路施工中沥青混凝土路面施工技术研析 [J]. 汽车周刊 , 2025,(08): 152-154.

[2] 张宇轩 . 钢筋混凝土框架结构施工实践研究 [J]. 中国建筑金属结构 ,2025, 24 (13): 93-95.

[3] 雷建维 . 冬季混凝土施工质量保障措施 [J]. 中国水泥 , 2025, (07): 85-87.