一种基于Wi-Fi的大体积混凝土温度监测系统及施工方法与流程

本发明涉及建筑施工监测技术领域，具体涉及一种基于wi-fi的大体积混凝土温度监测系统及施工方法。

背景技术：

现今在采用传统技术进行大体积混凝土测温检测时，检测温度数据的传输大多采用有线方式，部分采用gprs的方式。上述方式存在以下不足：

1.有线方式需要布设通信网路，一般采用预埋线的形式。这会带来的线材成本居高问题且施工过程不方便部署。施工现场条件复杂，也会出现线缆断路等情况，这会极大得影响检测的稳定性。而且线路过长会产生信号衰减，所以有线传送一般需要在现场布置检测室，这会增加工作量。

2.gprs方式的适用性不强，只能应用于最后的数据转发。施工现场通过有线方式将测温终端采集的温度数据，发送并汇总到一个数据集中设备，然后由这个设备通过gprs发送出去。这种方式可以避免人员现场检测的麻烦，但是数据的汇总过程依然是依靠线缆。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种基于wi-fi的大体积混凝土温度监测的系统及施工方法。实现大体积混凝土测温数据的大范围、多测点、长距离、异地检测，检测保证实时性、准确性、有效性、稳定性和灵活性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于wi-fi的大体积混凝土温度监测系统，包括温度采集终端和温度数据集中器以及温度监控中心，温度采集终端和温度数据集中器通过wi-fi进行双向通信，温度数据集中器将数据发送到温度监控中心；所述温度采集终端置于混凝土表面，包括mcu、传感器连接端口、可配置端口、存储单元和供电模块；mcu通过传感器连接端口与多条混凝土预埋线相连，每条混凝土预埋线上并联多个温度传感器，然后将采集的数据整理、封包再利用wi-fi发送出去或存放在存储单元中；所述温度数据集中器包括独立的mcu、wi-fi模块、显示模块、输入键盘、终端连接端口、外网连接端口、存储单元和供电模块；独立的mcu与wi-fi模块、显示模块、输入键盘、终端连接端口、外网连接端口、存储单元和供电模块连接，wi-fi模块连接温度采集终端，终端连接端口提供有线方式连接温度采集终端，外网连接端口接入网络与温度控制中心通信。

所述温度采集终端和温度数据集中器的mcu采用带wi-fi功能的soc模块。

所述温度采集终端的温度传感器采用ds18b20温度传感器。

所述温度采集终端的传感器连接端口连接1-4条混凝土预埋线，每条混凝土预埋线上采用点对点连接或者总线式连接方式并联1-8个温度传感器。

所述温度采集终端的存储单元采用tf卡或eeprom。

所述温度数据集中器的存储单元采用tf卡。

所述温度监控中心为一台pc机或服务器或平板设备。

所述温度采集终端和温度数据集中器的供电模块可以连接市电，也可以通过电池供电。

所述一种基于wi-fi的大体积混凝土温度监测系统的施工方法，包括如下步骤：

①混凝土浇筑前，按技术规范在现场安装布置好温度传感器，并对每只温度传感器编号，要求每100m²浇灌层布3个采样点，采样点布置呈梅花形；每个采样点在垂直混凝土浇筑表面的方向，向下布置预埋数据线；

②按技术规范安装好冷却装置；

③混凝土浇筑后，用户根据测量混凝土表面和内部温度传感器的采样点差值，设定混凝土内部温度报警上下限；

④混凝土内部温度超过报警限后，本系统会发出报警信号；

⑤混凝土养护结束后，只需在混凝土表面剪断温度传感器的外引线即可。

所述步骤①中每台温度采集终端可挂接8条预埋数据线，那么在500m²浇灌层范围内需安装一台温度采集终端。

本发明的优点和经济效果是：

1、本发明通过采用温度采集终端的总线式连接，降低了成本。

2、利用带wi-fi功能的soc模块作为mcu，打破了传统的mcu连接wi-fi模块与温度传感器的形式。温度数据集中器设置了多种数据收集模式，极大地丰富了系统的应用场景，同时既对集中的数据进行本地存储，又通过互联网将其发送到温度监控中心。

附图说明

图1为本发明的系统示意图；

图2为本发明温度采集终端的结构框图；

图3为本发明温度数据集中器的结构框图；

图4为本发明的整体结构示意图。

图中：1-温度采集终端2-温度数据集中器3-温度监控中心11-具有mcu的wi-fi模块12-传感器连接端口13-可配置端口14-存储单元15-供电模块21-独立的mcu22-wi-fi模块23-显示模块24-输入键盘25-终端连接端口26-外网连接端口27-存储单元28-供电模块

具体实施方式

为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。需要说明的是，本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本发明的保护范围。

一种基于wi-fi的大体积混凝土温度监测系统，包括温度采集终端和温度数据集中器以及温度监控中心，温度采集终端和温度数据集中器通过wi-fi进行双向通信，温度数据集中器将数据发送到温度监控中心；所述温度采集终端置于混凝土表面，包括mcu11、传感器连接端口12、可配置端口13、存储单元14和供电模块15；mcu11通过传感器连接端口12与多条混凝土预埋线相连，每条混凝土预埋线上并联多个温度传感器，然后将采集的数据整理、封包再利用wi-fi发送出去或存放在存储单元14中；所述温度数据集中器包括独立的mcu21、wi-fi模块22、显示模块23、输入键盘24、终端连接端口25、外网连接端口26、存储单元27和供电模块28；独立的mcu21与wi-fi模块22、显示模块23、输入键盘24、终端连接端口25、外网连接端口26、存储单元27和供电模块连接，wi-fi模块连接温度采集终端1，终端连接端口25提供有线方式连接温度采集终端1，外网连接端口26接入网络与温度控制中心通信。

所述温度采集终端和温度数据集中器的mcu采用带wi-fi功能的soc模块。

所述温度采集终端的温度传感器采用ds18b20温度传感器。

所述温度采集终端的传感器连接端口连接1-4条混凝土预埋线，每条混凝土预埋线上采用点对点连接或者总线式连接方式并联1-8个温度传感器。

所述温度采集终端的存储单元14采用tf卡或eeprom。

所述温度数据集中器的存储单元14采用tf卡。

所述温度监控中心3为一台pc机或服务器或平板设备。

所述温度采集终端和温度数据集中器的供电模块28可以连接市电，也可以通过电池供电。

所述一种基于wi-fi的大体积混凝土温度监测系统的施工方法，包括如下步骤：

1)混凝土浇筑前，按技术规范在现场安装布置好温度传感器，并对每只温度传感器编号(用户定义编号并对应传感器的内部id)。一般要求每100m²浇灌层布3个采样点，采样点布置呈梅花形。每个采样点在垂直混凝土浇筑表面的方向，向下布置预埋数据线(本系统每台温度采集终端可挂接8条预埋数据线，那么在500m²浇灌层范围内只需安装一台温度采集终端。可节省垂直布线劳动强度)；

2)按技术规范安装好冷却装置；

3)混凝土浇筑后，用户根据测量混凝土表面和内部温度传感器的采样点差值，设定混凝土内部温度报警上下限。本系统提供单点采集、单线采集、单网采集、全网采集、定时采集五种方式，定时采集间隔时间用户可自行设置。

4)混凝土内部温度超过报警限后，本系统会发出报警信号。

5)混凝土养护结束后，只需在混凝土表面剪断温度传感器的外引线即可。本系统中采用的温度传感器为一次性耗材，相对细小，埋于混凝土内部，不会影响混凝土浇筑质量。本系统中单片机将温度传感器采集到的温度实时传递给计算机进行监控，并实时地以温度曲线形式显示，也可生成报表并打印，非常直观。

本发明终端功能配置的实现模式上的多样性。温度采集终端可以设置必要的输入与输出装置，比如：键盘和屏幕。这种方式适用于供电能力充足的场景——施工现场可以为终端提供市电接入。而在市电接入困难的情况下，为了提高终端在独立电池供电支持下的使用周期，其wi-fi模块应该在大部分时间处于低功耗的休眠状态，因此终端也要支持通过接口连接配置设备——一种独立的带键盘和液晶屏的装置，进行相关配置的方式。

本发明温度采集终端可以进行定时温度采集或者温度数据集中器发送采集命令后进行采集的工作方式，并且定时温度采集的时间间隔可以设置。终端在不采集温度数据时能够及时进入休眠模式，降低其功耗，延长电池使用寿命。

本发明温度数据集中器能够对于温度检测数据进行整合、存储、管理与分析。

本发明温度采集终端能够对其温度检测值进行本地保存。这种方式也便于实现单点测温的部署，同时增强了数据的可靠性。

如图1所示，该系统包括：温度采集终端1、温度数据集中器2和温度监控中心3。温度采集终端1和温度数据集中器2通过wi-fi相互通信。温度采集终端通过预埋线以总线式连接测温点上的温度传感器-ds18b20，终端采集大体积混凝土各测温点的温度，并将数据整理、封包并通过wi-fi发送到温度数据集中器2。集中器在利用公网或自组网络将数据发送到温度监控中心3。温度监控中心3为一台pc机或服务器或平板设备。

如图2所示，所述温度采集终端包括：具有mcu的wi-fi模块11、传感器连接端口12、可配置端口13、存储单元14和供电模块15。供电模块15可以直接连接市电(现场允许的情况下)也可以通过电池供电。wi-fi模块11通过传感器连接端口12与预埋线相连，预埋线以总线式并联最多8个ds18b20，然后将数据整理、封包在利用wi-fi发送出去。为了提高可靠性，采集的数据也保留在本地，存放在存储单元14中。存储单元14可以采用tf卡或eeprom。

如图3所示，所述温度数据集中器包括：独立的mcu21、wi-fi模块22、显示模块23、输入键盘24、终端连接端口25、外网连接端口26、存储单元27和供电模块28。供电模块28建议连接市电(现场允许的情况下)，也可以通过电池供电(由于功耗较高，不能保证长时间待机)。wi-fi模块连接温度采集终端1，终端连接端口25提供额外的有线方式连接温度采集终端1，提高系统的兼容性和灵活性。外网连接端口26负责接入internet。而存储单元27使用tf卡并设置文件系统，这样可以将整个项目监测中的数据整合并存储为固定的文件格式。独立的mcu21负责控制集中器各个模块，而显示模块23和输入键盘24为用户提高io控制。

如图4所示，温度采集终端通过预埋线连接ds18b20温度传感器。连接方式可以采用点对点连接或者总线式连接(不超过8个温度传感器)。wi-fi模块定期或受控地采集温度数据，通过无线网络发送给本网段的ap。在监测的混凝土范围较大时，以200m(wi-fi信号的最佳距离)为界限划分子网络，网络交接处布置终端，其wi-fi模块设置为ap+sta模式，起到网关的角色，连接相邻的两个子网，进行数据通信中转。

具体实施例1：

一种基于wi-fi的大体积混凝土温度监测系统的施工方法，包括如下步骤：

温度采集终端布置于混凝土表面，传感器连接端口12可连接最多四条预埋线。预埋线可采用抗压、防腐蚀的线材，每条线上最多可连接八个传感器。其具体实施过程如下：

1)混凝土浇筑前，按技术规范在现场安装布置好温度传感器，并对每只温度传感器编号(用户定义编号并对应传感器的内部id)。一般要求每100m²浇灌层布3个采样点，采样点布置呈梅花形。每个采样点在垂直混凝土浇筑表面的方向，向下布置预埋数据线(本系统每台温度采集终端可挂接8条预埋数据线，那么在500m²浇灌层范围内只需安装一台温度采集终端。可节省垂直布线劳动强度)；

2)按技术规范安装好冷却装置；

3)混凝土浇筑后，用户根据测量混凝土表面和内部温度传感器的采样点差值，设定混凝土内部温度报警上下限。本系统提供单点采集、单线采集、单网采集、全网采集、定时采集五种方式，定时采集间隔时间用户可自行设置。

4)混凝土内部温度超过报警限后，本系统会发出报警信号。

5)混凝土养护结束后，只需在混凝土表面剪断温度传感器的外引线即可。本系统中采用的温度传感器为一次性耗材，相对细小，埋于混凝土内部，不会影响混凝土浇筑质量。本系统中单片机将温度传感器采集到的温度实时传递给计算机进行监控，并实时地以温度曲线形式显示，也可生成报表并打印，非常直观。

本发明所要求保护的范围并不仅限于上述实施例，本领域的技术人员很容易根据上述描述对本发明的技术方案稍作改动而达到同样的技术效果，其皆属于本发明的保护范围。