保温装饰板及其智能制造方法与流程

本发明涉及保温装饰板，尤其涉及保温装饰板及其智能制造方法。

背景技术：

1、保温装饰板，又称为保温装饰一体板或一体板，是由保温材料和装饰面板复合而成的一种建筑外墙材料，这种板材在工厂预制成型，具有外墙保温和装饰的双重功能，保温装饰板的核心在于其保温层，常用的保温材料包括聚苯乙烯泡沫(eps)、挤塑聚苯乙烯泡沫(xps)、岩棉等，这些材料具有较低的导热系数，能够有效阻止热量传递，从而达到保温效果。

2、例如中国专利网公开的专利申请号为：201610622726.8，专利名称为：保温装饰板，包括保温层和装饰层，保温层与装饰层之间粘结固定；保温层包括复合材料层和保温芯块，复合材料层由上层和下层构成，上层与下层呈凹凸互补配合，且配合后内部形成密封的保温腔，保温芯块匹配装填于保温腔内；复合材料层设有沿周面环形设置的限位槽，限位槽分设在上层凸部的外侧面与下层凸部的外侧面；限位槽内设置限位件，通过限位件将上层与下层紧固。本发明不仅具有结构简单、制作成本低，保温效果好的优点，且具有回收重复利用的价值，适合作为建筑等领域的保温装饰板使用。

3、但是该装饰板的结构较为单一，主要由外层和内部的保温材料组成，其保温效果取决于内部保温材料的厚度，当环境温度出现改变时，其保温效果无法根据环境进行有效调节，影响保温材料的适用范围。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中装饰板的厚度受到生产影响限定的问题，而提出的保温装饰板及其智能制造方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、保温装饰板，包括保温板，所述保温板由上保温框架和下保温框架组成，所述上保温框架和下保温框架相互对称设置，所述上保温框架和下保温框架之间设置有连接条，所述连接条设置为向内侧收缩状，所述连接条能够通过折叠的方式进行收缩，所述上保温框架和下保温框架之间设置有保温材料，所述保温材料通过连接结构分别与上保温框架和下保温框架相互连接，所述连接结构能够调节上保温框架和下保温框架之间的间距。

4、作为本技术优选的技术方案，连接结构包括固定连接在下保温框架内部四角的套管，所述上保温框架顶部的四角均设置有螺栓组件，所述螺栓组件的底端依次贯穿上保温框架、保温材料并延伸至套管的内部，所述套管与螺栓组件螺纹连接。

5、作为本技术优选的技术方案，螺栓组件的表面固定连接有联动环，所述联动更换位于上保温框架的内部并与上保温框架的内表面相互贴合。

6、作为本技术优选的技术方案，保温材料包括套设在螺栓组件表面的连接框，所述连接框的内部设置有隔热层，所述连接框的左侧与右侧均设置有凹槽，所述连接条的内侧延伸至凹槽的内部。

7、作为本技术优选的技术方案，隔热层包括填充在连接框内部的保温棉，所述保温棉的顶部与底部均设置有位于连接框内部的纳米卷材，所述纳米卷材包裹在螺栓组件的表面，所述纳米卷材和保温棉之间设置有隔热树脂板。

8、作为本技术优选的技术方案，上保温框架的顶部固定连接有外层板，所述外层板的表面开设有收纳孔，所述螺栓组件位于收纳孔的内部。

9、作为本技术优选的技术方案，外层板的顶部设置有装饰板，所述装饰板的顶部设置有保护层。

10、保温装饰板的智能制造方法，包括以下步骤：

11、s1：准备上保温框架和下保温框架，确保它们相互对称，然后在连接框内部填充保温棉，并在其顶部和底部铺设纳米卷材，同时在纳米卷材和保温棉之间设置隔热树脂板，以增强隔热效果；

12、s2：将组合完毕的保温材料放置于上保温框架和下保温框架之间，使用螺栓组件，贯穿连接框和保温材料，将上保温框架与下保温框架初步连接，螺栓组件的底端贯穿上保温框架、保温材料并延伸至下保温框架内部的套管中，将螺栓组件与套管螺纹连接，确保连接的稳固性；

13、s3：当螺栓组件与套管连接完毕后，将连接条的内侧插入保温材料层连接框的凹槽中，使连接条能够固定并连接上保温框架和下保温框架，然后用户可以转动螺栓组件，螺栓组件通过螺纹在套管的内部水平移动并利用二者之间的间距推动上保温框架和下保温框架改变间距，上保温框架和下保温框架在移动过程中拉扯连接条，使连接条延伸伸展，从而达到扩大上保温框架和下保温框架之间保温内腔空间大小的作用；

14、s4：在上保温框架的顶部固定外层板，并确保外层板上开有收纳孔，以容纳螺栓组件，在外层板的顶部安装装饰板，根据设计要求进行定位和固定。

15、上述s3中，通过智能算法实时监测和分析上保温框架和下保温框架之间的间距调整过程，基于不同材料在不同温度下的膨胀和收缩情况，智能算法可以动态调整螺栓组件的移动距离，以确保保温腔的大小达到最佳效果，避免因过度调整导致的保温效果降低或材料损坏，其特征在于，包括以下步骤：

16、步骤一基于物理信息的神经网络模型的构建

17、1.基于物理信息的神经网络模型的设计

18、输入层：入层接受环境温度、湿度、材料应变物理数据

19、x＝[t，h，α，e，∈]

20、x为输入向量，t为环境温度，h为环境湿度，α为热膨胀系数，e为弹性模量，∈为材料应变；

21、隐藏层：神经网络的隐藏层使用非线性激活函数来捕捉输入变量之间的复杂关系

22、hi＝σ(wi·x+bi)

23、hi为神经网络第i个隐藏层的输出向量，σ为激活函数的符号，wi为这是第i个隐藏层的权重矩阵，x为输入向量，bi为第i个隐藏层的偏置向量；

24、输出层：输出层根据隐藏层的结果输出框架间距的最佳调整值δd＝fpinn(x)

25、δd为上保温框架与下保温框架之间的最佳间距调整值，fpinn为基于物理信息的神经网络模型的函数表示，x为输入向量；

26、2.模型训练

27、损失函数：损失函数由数据驱动损失和物理规律驱动损失组成

28、

29、为总损失函数，为数据驱动损失，λ为权重系数，为物理规律驱动损失；

30、数据驱动损失：采用均方误差来衡量模型预测值与真实值之间的误差

31、

32、为数据驱动的损失函数，n为样本数量，为平均操作符，为从i＝1到i＝n的所有样本的和，δdi为第i个样本的真实框架间距调整值，为第i个样本的预测框架间距调整值；

33、物理规律驱动损失：确保模型输出满足材料的物理规律

34、

35、为物理规律驱动的损失函数，σ为应力，e为弹性模量，∈为应变；

36、迭代优化：使用梯度下降来迭代更新模型参数，最小化损失函数

37、

38、θ为模型的参数向量，←为赋值运算符，η为学习率，为损失函数对参数θ的梯度；

39、步骤二自适应模糊控制算法的实现

40、1.模糊控制规则的定义

41、模糊控制系统的基本结构包括模糊化、规则推理、解模糊化三个部分；

42、模糊化：

43、(δt)＝tcurrent-tprevious

44、(δh)＝hcurrent-hprevious

45、(δt)为温度变化量，tcurrent为当前温度，tprevious为先前温度，(δh)为湿度变化量，hcurrent为当前湿度，hprevious为先前湿度；

46、模糊控制规则：

47、rulei：if(δtisai)and(δhisbi)then(δdisci)

48、rulei为第i条模糊控制规则，if为条件语句的开头，δt为温度变化量，is为判断符号，ai为第i条规则中温度变化量δt所属于的模糊集合，and为逻辑运算符，δh为湿度变化量，bi为第i条规则中湿度变化量δh所属于的模糊集合，then为条件成立系统将执行的输出，δd为框架间距的调整量，ci为第i条规则中框架间距调整量δd所对应的模糊集合；

49、解模糊化：

50、

51、δd为框架间距的调整量，为求和符号，为第i条模糊规则的输出模糊集合ci的隶属度，di为与第i条模糊规则相关的调整距离，为解模糊化的加权平均过程；

52、2.自适应调整机制

53、自适应调整机制公式：

54、

55、μa(x)为模糊集合a的隶属度函数，x为输入变量，ca为模糊集合a的中心值，σa为模糊集合a的宽度参数，为标准化的输入变量；

56、自适应调整通过动态改变ca和σa使控制规则适应当前环境：

57、ca←ca+α·δc

58、σa←σa+β·δσ

59、ca为模糊集合a的中心值，←为赋值运算符，α为自适应调整系数，δc为对模糊集合中心值ca的调整量，σa为模糊集合a的宽度参数，β为自适应调整系数，δσ为对模糊集合宽度参数σa的调整量；

60、3.实时控制与反馈

61、综合模糊规则和自适应调整机制，实时控制输出为：

62、δdfinal＝δdinitial+γ·(δdadapted-δdinitial)

63、δdfinal为最终螺栓组件的调整距离，δdinitial为初始模糊控制规则得到的调整距离，γ为控制权重，δdadapted为经过自适应调整后的调整距离；

64、步骤三吸血水蛭优化算法的应用

65、1.问题建模与优化目标

66、保温效果最大化：

67、maximizeeinsulation(d)＝finsulation(d，t，h)

68、maximize为优化目标运算符，einsulation(d)为保温效果函数，d为框架间距，t为环境温度，h为环境湿度，finsulation(d，t，h)为保温效果函数einsulation(d)的具体表示形式；

69、材料应力最小化：

70、minimizeσmaterial(d)＝fstress(d，α，e)

71、minimize为优化目标运算符，σmaterial(d)为材料应力函数，d为框架间距，α为材料的热膨胀系数，e为材料的弹性模量，fstress(d，α，e)为材料应力的具体函数形式；

72、螺栓组件磨损最小化：

73、minimizewbolt(d)＝fwear(d，δd，f)

74、minimize为优化目标运算符，wbolt(d)为螺栓组件的磨损量，d为框架间距，δd为每次调整的间距变化量，f为螺栓组件所受的力，fwear(d，δd，f)为磨损函数；

75、2.吸血水蛭优化算法的实现

76、初始化种群：

77、p0＝{x1，x2，…，xn}

78、p0为表示初始种群，x1，x2，...，xn为初始种群中的个体，n为种群的规模；

79、适应度评估：

80、f(xi)＝ω1·einsulation(xi)-ω2·σmaterial(xi)-ω3·wbolt(xi)

81、f(xi)为种群中第i个个体xi的适应度，ω1为与保温效果优化目标相关的权重，einsulation(xi)为保温效果函数，ω2为与材料应力最小化目标相关的权重，σmaterial(xi)为材料应力函数，ω3为与螺栓组件磨损最小化目标相关的权重，wbolt(xi)为螺栓组件磨损函数；

82、种群进化与变异：

83、xi′＝xi+λ·rand()·(xbest-xi)

84、xi′为变异后生成的新个体或候选解，xi为当前种群中的第i个个体或候选解，λ为步长因子，rand()为生成一个在[0，1]区间内的随机数函数，xbest为当前种群中适应度最高的个体或解，(xbest-xi)为最优个体与当前个体之间的差值向量；

85、迭代与收敛：

86、重复种群进化与变异的过程，直到适应度函数收敛，最终输出最优解xopt对应的框架间距dopt，确保在不同温度下保温腔的大小调整达到最优效果；

87、3.多目标优化

88、吸血水蛭优化算法(loa)在每次迭代中，考虑各个优化目标，并通过适应度函数进行综合评价，在多次迭代后，loa逐渐逼近最优解，最终得到一个满足保温效果最大化、材料应力和螺栓组件磨损最小化的最佳框架间距dopt；

89、步骤四系统集成与验证

90、1.集成系统架构

91、输入层：

92、x＝[t，h，d]

93、x为输入向量，t为环境温度，h为环境湿度，d为当前的框架间距；

94、基于物理信息的神经网络模型输出：

95、δdpinn＝fpinn(t，h，d)

96、δdpinn为基于物理信息的神经网络模型计算的建议调整量，fpinn为基于物理信息的神经网络模型，t为环境温度，h为环境湿度，d为当前的框架间距；

97、自适应模糊控制调整：

98、δdfuzzy＝ffuzzy(δdpinn，x)

99、δdfuzzy为经过模糊控制优化后的最终调整量，ffuzzy为模糊控制函数，δdpinn为基于物理信息的神经网络模型计算的建议调整量，x为输入向量；

100、吸血水蛭优化算法优化：

101、dopt＝loa(δdfuzzy，x)

102、dopt为经过优化后的最终框架间距调整值，loa为吸血水蛭优化算法，δdfuzzy为经过模糊控制优化后的最终调整量，x为输入向量；

103、2.集成测试公式

104、

105、etotal为系统的总误差，dopt为经过吸血水蛭优化算法优化后得到的最佳框架间距，dtarget为目标框架间距，δ为温度误差的权重系数，tactual为实际测量到的环境温度，tdesired为期望的理想环境温度，θ为湿度误差的权重系数，hactual为实际测量到的环境湿度，hdesired为期望的理想环境湿度；

106、3.性能评估

107、调整精度：测量实际框架间距dactual与目标间距dtarget之间的差距

108、eadjustment＝|dactual-dtarget|

109、eadjustment为调整误差，dactual为实际调整后的框架间距，dtarget为预期目标间距；

110、响应速度：测量系统从检测到环境变化到调整完毕所需的时间

111、tresponse＝tend-tstart

112、tresponse为系统响应时间，tend为调整完成时间，tstart为环境变化检测时间；

113、保温效果：评估调整后系统的保温效果，通过测量保温材料的热传导率k进行评估

114、

115、einsulation为保温效果的评价指标，κ为热传导率，为保温效果的反比计算。

116、与现有技术相比，本发明提供了保温装饰板及其制造方法，具备以下有益效果：

117、1、该保温装饰板及其制造方法，通过上保温框架、下保温框架以及可调节间距的连接结构组成保温装饰板，使得保温装饰板在制造、安装和维护过程中更加灵活，连接条设计为可向内折叠收缩，能够根据需要调整上保温框架和下保温框架之间的间距，适应不同厚度或形状的外墙需求。

118、2、该保温装饰板及其制造方法，通过设置保温材料，能够形成有效的保温隔热层，保温棉、纳米卷材和隔热树脂板等材料的组合使用，进一步增强了保温装饰板的保温隔热性能，有助于减少建筑能耗，提高能源利用效率。

119、3、该保温装饰板及其制造方法，通过设置套管与螺栓组件的螺纹连接方式组成连接结构，确保了上保温框架和下保温框架之间的稳固连接，同时，螺栓组件表面的联动环与上保温框架内表面的贴合设计，增加了连接的稳定性和可靠性，防止了因松动或脱落导致的安全隐患。

120、4、该保温装饰板及其制造方法，保温装饰板在工厂预制完成，现场安装时只需将螺栓组件旋入套管即可完成固定，大大简化了安装过程，提高了施工效率，此外，由于模块化设计，当保温材料需要更换或维修时，可以单独拆卸并更换相关部件，减少了维护成本和难度。

121、5、该保温装饰板及其制造方法，外层板和装饰板的设置不仅美化了建筑外观，还增加了保温装饰板的耐用性，装饰板顶部的保护层可以有效防止外部因素对装饰板的侵蚀和损害，延长了保温装饰板的使用寿命。

122、6、该保温装饰板及其制造方法，通过将基于物理信息的神经网络、自适应模糊控制系统和吸血水蛭优化算法集成到保温板制造设备的控制系统中，实现了智能化和自适应的框架间距调整过程。基于物理信息的神经网络模型基于环境温度、湿度和材料特性，精确预测并优化了保温材料的排列和组合；自适应模糊控制系统则通过实时调节控制参数，确保框架间距调整在不同环境条件下保持最佳状态；吸血水蛭优化算法进一步优化了调整过程，使得保温效果最大化，同时最小化材料应力和螺栓组件的磨损。通过多次集成测试和性能评估，系统展现出高精度的调整能力、快速响应的控制机制以及优异的保温效果，确保了在实际生产中能够稳定运行并达到预期的优化效果。这一技术方案不仅提高了保温装饰板的制造效率和品质，还大幅提升了专利的创新性和市场竞争力。

123、与现有技术相比，本发明提供的保温装饰板及其制造方法，具备显著的有益效果。首先，通过上保温框架、下保温框架以及可调节间距的连接结构，该保温装饰板在制造、安装和维护过程中表现出极高的灵活性。其独特的连接条设计可以向内折叠收缩，从而轻松调整上保温框架和下保温框架之间的间距，适应不同厚度或形状的外墙需求。其次，通过采用保温棉、纳米卷材和隔热树脂板等材料的组合使用，形成了卓越的保温隔热层，显著增强了建筑物的能效表现，有助于减少能耗，提升能源利用效率。此外，螺栓组件与套管的螺纹连接方式确保了框架之间的稳固连接，设计中的联动环进一步提高了连接的稳定性和安全性。工厂预制的模块化设计简化了现场安装步骤，提高了施工效率，并降低了后期维护成本。外层板和装饰板的美观设计不仅提升了建筑外观，还增加了板材的耐用性，延长了使用寿命。尤其重要的是，本发明引入了基于物理信息的神经网络、自适应模糊控制系统和吸血水蛭优化算法，实现了智能化和自适应的框架间距调整。该系统通过优化保温材料的排列、实时调节控制参数和精确优化调整过程，确保了保温效果的最大化，同时减少了材料应力和螺栓组件的磨损。多次集成测试表明，系统具备高精度、快速响应和优异的保温性能，显著提升了制造效率和产品质量，为本专利提供了强大的创新性和市场竞争力。

技术特征：

1.保温装饰板，包括保温板(1)，其特征在于，所述保温板(1)由上保温框架(2)和下保温框架(3)组成，所述上保温框架(2)和下保温框架(3)相互对称设置，所述上保温框架(2)和下保温框架(3)之间设置有连接条(4)，所述连接条(4)设置为向内侧收缩状，所述连接条(4)能够通过折叠的方式进行收缩，所述上保温框架(2)和下保温框架(3)之间设置有保温材料(5)，所述保温材料(5)通过连接结构(6)分别与上保温框架(2)和下保温框架(3)相互连接，所述连接结构(6)能够调节上保温框架(2)和下保温框架(3)之间的间距。

2.根据权利要求1所述的保温装饰板，其特征在于，所述连接结构(6)包括固定连接在下保温框架(3)内部四角的套管(7)，所述上保温框架(2)顶部的四角均设置有螺栓组件(8)，所述螺栓组件(8)的底端依次贯穿上保温框架(2)、保温材料(5)并延伸至套管(7)的内部，所述套管(7)与螺栓组件(8)螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的保温装饰板，其特征在于，所述螺栓组件(8)的表面固定连接有联动环(9)，所述联动更换位于上保温框架(2)的内部并与上保温框架(2)的内表面相互贴合。

4.根据权利要求2所述的保温装饰板，其特征在于，所述保温材料(5)包括套设在螺栓组件(8)表面的连接框(10)，所述连接框(10)的内部设置有隔热层(11)，所述连接框(10)的左侧与右侧均设置有凹槽(12)，所述连接条(4)的内侧延伸至凹槽(12)的内部。

5.根据权利要求4所述的保温装饰板，其特征在于，所述隔热层(11)包括填充在连接框(10)内部的保温棉(13)，所述保温棉(13)的顶部与底部均设置有位于连接框(10)内部的纳米卷材(14)，所述纳米卷材(14)包裹在螺栓组件(8)的表面，所述纳米卷材(14)和保温棉(13)之间设置有隔热树脂板(15)。

6.根据权利要求2所述的保温装饰板，其特征在于，所述上保温框架(2)的顶部固定连接有外层板(16)，所述外层板(16)的表面开设有收纳孔(17)，所述螺栓组件(8)位于收纳孔(17)的内部。

7.根据权利要求6所述的保温装饰板，其特征在于，所述外层板(16)的顶部设置有装饰板(18)，所述装饰板(18)的顶部设置有保护层(19)。

8.根据上述任意一条权利要求所述的保温装饰板的智能制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的保温装饰板的智能制造方法，其特征在于，所述s3采用智能算法实时监测和分析上保温框架(2)和下保温框架(3)之间的间距调整过程，基于不同材料在不同温度下的膨胀和收缩情况，智能算法可以动态调整螺栓组件(8)的移动距离，以确保保温腔的大小达到最佳效果，避免因过度调整导致的保温效果降低或材料损坏，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了保温装饰板及其智能制造方法，属于保温装饰板领域。保温装饰板及其制造方法，包括保温板，所述保温板由上保温框架和下保温框架组成，所述上保温框架和下保温框架相互对称设置，所述上保温框架和下保温框架之间设置有连接条，所述连接条设置为向内侧收缩状，所述连接条能够通过折叠的方式进行收缩，所述上保温框架和下保温框架之间设置有保温材料；本发明通过上保温框架、下保温框架以及可调节间距的连接结构组成保温装饰板，使得保温装饰板在制造、安装和维护过程中更加灵活，连接条设计为可向内折叠收缩，能够根据需要调整上保温框架和下保温框架之间的间距，适应不同厚度或形状的外墙需求。

技术研发人员：高正平,戴高乐,戴晓凰,高欣彤,崔文龙,王恒所
受保护的技术使用者：江苏乐通彩业科技发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5