[發(fā)明專利]一種用于混凝土中鋼筋腐蝕狀態(tài)的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110473091.0
• 申請(qǐng)日: 2021-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN113188984B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林旭梅;胡川;朱廣輝;朱文杰;唐旭;秦臻
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N17/00
• 分類號(hào): G01N17/00;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 青島潤(rùn)集專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37327
• 代理人: 趙以芳

1.一種用于混凝土中鋼筋腐蝕狀態(tài)的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括宏電池傳感器、溫度傳感器、云端服務(wù)器和本地PC端軟件，所述宏電池傳感器內(nèi)設(shè)置主控芯片，所述宏電池傳感器用于信號(hào)采集的若干測(cè)量陽(yáng)極和氧化鈦陰極嵌入混凝土中，所述溫度傳感器的感溫探頭嵌入混凝土中，所述溫度傳感器串聯(lián)接入所述主控芯片的主控電路中，所述宏電池傳感器的信號(hào)采集模塊通過GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)通信模塊連接所述云端服務(wù)器，所述云端服務(wù)器內(nèi)設(shè)置存儲(chǔ)模塊和上位機(jī)自動(dòng)分類判別軟件，所述上位機(jī)自動(dòng)分類判別軟件具有數(shù)據(jù)庫(kù)和深度殘差神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模塊，所述云端服務(wù)器和所述本地PC端軟件通過網(wǎng)絡(luò)形成數(shù)據(jù)傳輸聯(lián)接；

所述宏電池傳感器的信號(hào)采集模塊采用STM32F103單片機(jī)作為主控芯片，所述STM32F103單片機(jī)具有用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的ADC，采用阻抗轉(zhuǎn)換芯片AD5933對(duì)阻抗進(jìn)行采集；所述GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)通信模塊采用M26通信模塊與控制模塊通過RS485通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸接收；所述上位機(jī)自動(dòng)分類判別軟件包括數(shù)據(jù)記錄模塊，系統(tǒng)評(píng)估模塊，并采用ACCESS2010數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)軟件對(duì)上傳入所述云端服務(wù)器的特征數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)管理；深度殘差神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型共二十層，其輸入網(wǎng)絡(luò)層具有21個(gè)神經(jīng)元，中間由六個(gè)雙跳躍殘差模塊堆疊而成，其中第一、二、三個(gè)雙跳躍殘差模塊中每個(gè)網(wǎng)絡(luò)層的神經(jīng)元數(shù)為128個(gè)，第四、五、六個(gè)雙跳躍殘差模塊中各網(wǎng)絡(luò)層神經(jīng)元個(gè)數(shù)為64個(gè)，對(duì)于前19層網(wǎng)絡(luò)層，每一層網(wǎng)絡(luò)輸出均使用Relu函數(shù)激活，其輸出網(wǎng)絡(luò)層由3個(gè)神經(jīng)元構(gòu)成，由softmax激活函數(shù)分類輸出。

2.如權(quán)利要求1所述的用于混凝土中鋼筋腐蝕狀態(tài)的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機(jī)自動(dòng)分類判別軟件的執(zhí)行程序采用C#語(yǔ)言編寫。

3.如權(quán)利要求1所述的用于混凝土中鋼筋腐蝕狀態(tài)的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度傳感器使用PT1000熱電阻進(jìn)行采集。

4.一種用于混凝土中鋼筋腐蝕狀態(tài)的智能監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)、使用高精度阻抗轉(zhuǎn)換芯片AD5933對(duì)阻抗進(jìn)行采集，STM32F103單片機(jī)發(fā)射信號(hào)來激勵(lì)外部復(fù)阻抗，外部阻抗的響應(yīng)信號(hào)由STM32F103片上ADC進(jìn)行采樣；宏電池傳感器監(jiān)測(cè)出陽(yáng)極相對(duì)氧化鈦陰極的7路電壓值，7路電流值，各個(gè)陽(yáng)極間6路交流阻抗信號(hào)，1路溫度信號(hào)，共21個(gè)特征數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集模塊化，將所采集宏電池傳感器的電壓、電流和阻抗信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，每次的數(shù)據(jù)采集進(jìn)行5次采集結(jié)果的均值濾波，采集完成后通過RS485總線將數(shù)據(jù)匯總到STM32F103單片機(jī)內(nèi)部flash存儲(chǔ)單元；溫度傳感器的電阻值隨溫度變化而發(fā)生變化，通過ADC轉(zhuǎn)換得到的電壓值，計(jì)算得到溫度傳感器當(dāng)前的電阻值，查表得到當(dāng)前的溫度值，此溫度值由主控芯片直接采集獲取；

2)、主控芯片將全部信號(hào)采集數(shù)據(jù)結(jié)果匯總，而后將匯總數(shù)據(jù)打包傳輸給GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)通信模塊，經(jīng)過GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)通信模塊將采集到的全部特征數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程發(fā)送至云端服務(wù)器；

3)、云端服務(wù)器接收到特征數(shù)據(jù)之后進(jìn)行數(shù)據(jù)協(xié)議解析和輸出處理，然后存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中；本地PC端軟件通過網(wǎng)絡(luò)將特征數(shù)據(jù)從云端服務(wù)器中獲取到之后，按照試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換關(guān)系，將得到的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成實(shí)際的物理信號(hào)量，并對(duì)上傳入云端服務(wù)器的特征數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)管理。

5.如權(quán)利要求4所述的用于混凝土中鋼筋腐蝕狀態(tài)的智能監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，在步驟1)中，STM32F103單片機(jī)通過ADG708多路開關(guān)來分時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)宏電池傳感器的7路開路電壓、7路短路電流進(jìn)行采集。