一种基于wsn混凝土钢筋腐蚀度的远程无线监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线监测技术领域，具体涉及一种基于WSN混凝土钢筋腐蚀度的远程无线监测系统。
【背景技术】
[0002]混凝土的耐久性问题已是当今土木工程领域的重大问题，而钢筋锈蚀是影响混凝土耐久性的重要因素。从国家安监局官网获悉，最近5年，全国至少有17座大桥发生垮塌，造成伤亡近300人，其中，钢筋腐蚀引起的混凝土破坏相当普遍。
[0003]目前，半电池电位法、线性极化法、交流阻抗法、宏电池腐蚀电流法等电化学方法已成为国内外研宄钢筋腐蚀度的热点方法，但是这些方法都尚未实现实时动态连续监测，而大体积混凝土需要测量部位多并且需要长时间监测，因此测试人员的工作量相当大。美国Texas大学利用电磁振荡电路实现了混凝土钢筋腐蚀电信号的无线传输，但是传输距离有限，且信号易受干扰。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种基于WSN混凝土钢筋腐蚀度的远程无线监测系统，本发明不但有效解决了传统的半电池电位法、线性极化法、交流阻抗法、宏电池腐蚀电流法等电化学方法监测钢筋腐蚀度不能实现动态连续监测，而且工作量大的问题，而且有限解决了传统利用电磁振荡电路进行无线传输，导致信号易受干扰的问题。
[0005]本发明通过以下技术方案实现:
一种基于WSN混凝土钢筋腐蚀度的远程无线监测系统，其特征在于:所述监测系统包括多个传感器数据采集节点，嵌入式网关以及远程数据监测中心组成，，传感器数据采集节点布设在混凝土结构测试区的各个测试点，采集大型混凝土结构中钢筋的腐蚀电位值并对数据进行处理，然后将数据发送给协调器节点，协调器节点将收到的数据进行处理和分析，再通过WCDMA或Internet通信方式将数据发送到远程数据监控中心，最后监测管理中心对接受到的数据进行存储、处理和分析，并在上位机软件上显示混凝土结构中钢筋的腐蚀数据。
[0006]本发明进一步技术改进方案是:
所述传感器数据采集节点由传感器模块、数据处理模块、无线通信模块和电源模块组成；
所述传感器模块包括钢筋腐蚀监测探头、A/D转换器构成，钢筋腐蚀监测探头通过A/D转换器与处理器模块连接；
所述的处理器模块包括微处理器、存储器；
所述的无线通信模块为RF射频收发器。
[0007]本发明进一步技术改进方案是:
所述嵌入式网关包括无线收发模块、数据处理模块以及无线通信模块构成；所述的数据处理模块包括微处理器和存储器构成。
[0008]本发明进一步技术改进方案是:
所述传感器数据采集节点软件设计，传感器节点在预定的检测时间内工作，当到达预定检测时间时，激活传感器节点并初始化，采集数据，完成数据处理并发送后，系统继续进入休眠状态，等待下次预定检测时间。
[0009]本发明进一步技术改进方案是:
所述数据处理模块采用8051微处理器构成。
[0010]本发明进一步技术改进方案是:
所述无线收发模块采用CC2530芯片；所述数据处理存储模块由ARM9微处理器和存储器组成，其中ARM9微处理器采用S3C2440A芯片；所述无线通信模块采用基于GSM MAP核心网，UUTRAN为无线接口的WCDMA技术。
[0011]本发明进一步技术改进方案是:
所述钢筋腐蚀监测探头采用全固态二氧化锰参比电极作为混凝土钢筋腐蚀监测探头。
[0012]本发明与现有技术相比，具有以下明显优点:
一、本发明采用工程耐受性强的全固态二氧化锰参比电极作为混凝土钢筋腐蚀监测探头，采用CC2530芯片作为无线传感网络节点的射频收发模块，组建基于Zig Bee的无线传感网络，无线监测钢筋腐蚀电位值，然后通过WCDMA和Internet将处理过的数据发送到远程监测中心，实现混凝土钢筋腐蚀度信息的无线、实时传输；
二、本发明远程监测中心的上位机界面采用图形化软件LabVIEW进行设计。该监测系统的上位机显示界面可以实时显示采集到的混凝土中钢筋的腐蚀电位，并将其进行处理和存储，不同的电位值范围对应着钢筋不同的锈蚀程度，通过不同颜色的指示灯亮灭情况，以便提醒工作人员；
三、本发明采用的ARM9微处理器选择三星公司基于ARM920T内核的S3C2440A，该芯片拥有高性能低功耗的优点，且具有优越的信号处理和控制能力。
【附图说明】
[0013]图1为本发明系统结构示意图；
图2为本发明传感器数据采集节点结构示意图；
图3为本发明嵌入式网关结构示意图；
图4为本发明传感器软件设计流程图；
图5为本发明嵌入式网关软件设计流程图；
图6为本发明上位机监测软件设计流程图；
图7为本发明实施例一的试件结构图；
图8为本发明实施例一的腐蚀电位评估钢筋腐蚀状态表；
图9为本发明实施例一的试件腐蚀电位测试结果；
图10为本发明实施例一的试件腐蚀测试结构。
【具体实施方式】
[0014]如图1、2、3、4、5、6所示，本发明包括多个传感器数据采集节点，嵌入式网关以及远程数据监测中心组成，，传感器数据采集节点布设在混凝土结构测试区的各个测试点，采集大型混凝土结构中钢筋的腐蚀电位值并对数据进行处理，然后将数据发送给协调器节点，协调器节点将收到的数据进行处理和分析，再通过WCDMA或Internet通信方式将数据发送到远程数据监控中心，最后监测管理中心对接受到的数据进行存储、处理和分析，并在上位机软件上显示混凝土结构中钢筋的腐蚀数据；所述传感器数据采集节点由传感器模块、数据处理模块、无线通信模块和电源模块组成；所述传感器模块包括钢筋腐蚀监测探头、A/D转换器构成，钢筋腐蚀监测探头通过A/D转换器与处理器模块连接；
所述的处理器模块包括微处理器、存储器；所述的无线通信模块为RF射频收发器；所述嵌入式网关