一種基于wsn混凝土鋼筋腐蝕度的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)線監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于WSN混凝土鋼筋腐蝕度的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]混凝土的耐久性問(wèn)題已是當(dāng)今土木工程領(lǐng)域的重大問(wèn)題，而鋼筋銹蝕是影響混凝土耐久性的重要因素。從國(guó)家安監(jiān)局官網(wǎng)獲悉，最近5年，全國(guó)至少有17座大橋發(fā)生垮塌，造成傷亡近300人，其中，鋼筋腐蝕引起的混凝土破壞相當(dāng)普遍。
[0003]目前，半電池電位法、線性極化法、交流阻抗法、宏電池腐蝕電流法等電化學(xué)方法已成為國(guó)內(nèi)外研宄鋼筋腐蝕度的熱點(diǎn)方法，但是這些方法都尚未實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)連續(xù)監(jiān)測(cè)，而大體積混凝土需要測(cè)量部位多并且需要長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)，因此測(cè)試人員的工作量相當(dāng)大。美國(guó)Texas大學(xué)利用電磁振蕩電路實(shí)現(xiàn)了混凝土鋼筋腐蝕電信號(hào)的無(wú)線傳輸，但是傳輸距離有限，且信號(hào)易受干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于WSN混凝土鋼筋腐蝕度的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，本發(fā)明不但有效解決了傳統(tǒng)的半電池電位法、線性極化法、交流阻抗法、宏電池腐蝕電流法等電化學(xué)方法監(jiān)測(cè)鋼筋腐蝕度不能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)連續(xù)監(jiān)測(cè)，而且工作量大的問(wèn)題，而且有限解決了傳統(tǒng)利用電磁振蕩電路進(jìn)行無(wú)線傳輸，導(dǎo)致信號(hào)易受干擾的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種基于WSN混凝土鋼筋腐蝕度的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括多個(gè)傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，嵌入式網(wǎng)關(guān)以及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)中心組成，，傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)布設(shè)在混凝土結(jié)構(gòu)測(cè)試區(qū)的各個(gè)測(cè)試點(diǎn)，采集大型混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕電位值并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送給協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)將收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，再通過(guò)WCDMA或Internet通信方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，最后監(jiān)測(cè)管理中心對(duì)接受到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和分析，并在上位機(jī)軟件上顯示混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕數(shù)據(jù)。
[0006]本發(fā)明進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是:
所述傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)由傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、無(wú)線通信模塊和電源模塊組成；
所述傳感器模塊包括鋼筋腐蝕監(jiān)測(cè)探頭、A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，鋼筋腐蝕監(jiān)測(cè)探頭通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器與處理器模塊連接；
所述的處理器模塊包括微處理器、存儲(chǔ)器；
所述的無(wú)線通信模塊為RF射頻收發(fā)器。
[0007]本發(fā)明進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是:
所述嵌入式網(wǎng)關(guān)包括無(wú)線收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及無(wú)線通信模塊構(gòu)成；所述的數(shù)據(jù)處理模塊包括微處理器和存儲(chǔ)器構(gòu)成。
[0008]本發(fā)明進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是:
所述傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)，傳感器節(jié)點(diǎn)在預(yù)定的檢測(cè)時(shí)間內(nèi)工作，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定檢測(cè)時(shí)間時(shí)，激活傳感器節(jié)點(diǎn)并初始化，采集數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)處理并發(fā)送后，系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)入休眠狀態(tài)，等待下次預(yù)定檢測(cè)時(shí)間。
[0009]本發(fā)明進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是:
所述數(shù)據(jù)處理模塊采用8051微處理器構(gòu)成。
[0010]本發(fā)明進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是:
所述無(wú)線收發(fā)模塊采用CC2530芯片；所述數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)模塊由ARM9微處理器和存儲(chǔ)器組成，其中ARM9微處理器采用S3C2440A芯片；所述無(wú)線通信模塊采用基于GSM MAP核心網(wǎng)，UUTRAN為無(wú)線接口的WCDMA技術(shù)。
[0011]本發(fā)明進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是:
所述鋼筋腐蝕監(jiān)測(cè)探頭采用全固態(tài)二氧化錳參比電極作為混凝土鋼筋腐蝕監(jiān)測(cè)探頭。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn):
一、本發(fā)明采用工程耐受性強(qiáng)的全固態(tài)二氧化錳參比電極作為混凝土鋼筋腐蝕監(jiān)測(cè)探頭，采用CC2530芯片作為無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的射頻收發(fā)模塊，組建基于Zig Bee的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線監(jiān)測(cè)鋼筋腐蝕電位值，然后通過(guò)WCDMA和Internet將處理過(guò)的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心，實(shí)現(xiàn)混凝土鋼筋腐蝕度信息的無(wú)線、實(shí)時(shí)傳輸；
二、本發(fā)明遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心的上位機(jī)界面采用圖形化軟件LabVIEW進(jìn)行設(shè)計(jì)。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的上位機(jī)顯示界面可以實(shí)時(shí)顯示采集到的混凝土中鋼筋的腐蝕電位，并將其進(jìn)行處理和存儲(chǔ)，不同的電位值范圍對(duì)應(yīng)著鋼筋不同的銹蝕程度，通過(guò)不同顏色的指示燈亮滅情況，以便提醒工作人員；
三、本發(fā)明采用的ARM9微處理器選擇三星公司基于ARM920T內(nèi)核的S3C2440A，該芯片擁有高性能低功耗的優(yōu)點(diǎn)，且具有優(yōu)越的信號(hào)處理和控制能力。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明嵌入式網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明傳感器軟件設(shè)計(jì)流程圖；
圖5為本發(fā)明嵌入式網(wǎng)關(guān)軟件設(shè)計(jì)流程圖；
圖6為本發(fā)明上位機(jī)監(jiān)測(cè)軟件設(shè)計(jì)流程圖；
圖7為本發(fā)明實(shí)施例一的試件結(jié)構(gòu)圖；
圖8為本發(fā)明實(shí)施例一的腐蝕電位評(píng)估鋼筋腐蝕狀態(tài)表；
圖9為本發(fā)明實(shí)施例一的試件腐蝕電位測(cè)試結(jié)果；
圖10為本發(fā)明實(shí)施例一的試件腐蝕測(cè)試結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1、2、3、4、5、6所示，本發(fā)明包括多個(gè)傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，嵌入式網(wǎng)關(guān)以及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)中心組成，，傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)布設(shè)在混凝土結(jié)構(gòu)測(cè)試區(qū)的各個(gè)測(cè)試點(diǎn)，采集大型混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕電位值并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送給協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)將收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，再通過(guò)WCDMA或Internet通信方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，最后監(jiān)測(cè)管理中心對(duì)接受到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和分析，并在上位機(jī)軟件上顯示混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕數(shù)據(jù)；所述傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)由傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、無(wú)線通信模塊和電源模塊組成；所述傳感器模塊包括鋼筋腐蝕監(jiān)測(cè)探頭、A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，鋼筋腐蝕監(jiān)測(cè)探頭通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器與處理器模塊連接；
所述的處理器模塊包括微處理器、存儲(chǔ)器；所述的無(wú)線通信模塊為RF射頻收發(fā)器；所述嵌入式網(wǎng)關(guān)