[發明專利]一種用于混凝土中鋼筋腐蝕狀態的智能監測系統及方法

有效

• 申請號: 202110473091.0
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113188984B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 林旭梅;胡川;朱廣輝;朱文杰;唐旭;秦臻
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 青島潤集專利代理事務所(普通合伙) 37327
• 代理人: 趙以芳

本發明提供一種用于混凝土中鋼筋腐蝕狀態的智能監測系統及方法，包括宏電池傳感器、溫度傳感器、云端服務器和本地PC端軟件，宏電池傳感器內設置主控芯片，宏電池傳感器用于信號采集的若干測量陽極和氧化鈦陰極嵌入混凝土中，溫度傳感器的感溫探頭嵌入混凝土中，溫度傳感器串聯接入主控芯片的主控電路中，宏電池傳感器的信號采集模塊通過GPRS無線數據通信模塊連接云端服務器，云端服務器內設置存儲模塊和上位機自動分類判別軟件，上位機自動分類判別軟件具有數據庫和深度殘差神經網絡算法模塊，云端服務器和本地PC端軟件通過網絡形成數據傳輸聯接。本發明利用深度殘差神經網絡算法，建立自動辨別鋼筋混凝土腐蝕程度的智能系統。

技術領域

本發明屬于建筑結構監測技術領域，特別是一種用于混凝土中鋼筋腐蝕狀態的智能監測系統及方法。

背景技術

海水是一種含有侵蝕性鹽類的強電解質溶液，架駐在海洋環境中的鋼筋混凝土建筑工程在漫長服役期里容易遭受破壞，海水中氯離子等微元素的侵入導致混凝土的碳化及內部鋼筋的腐蝕，腐蝕后的鋼筋體積不斷膨脹，產生的擴張應力導致碳化的混凝土產生裂縫，進一步加劇海水中侵蝕離子的滲透，加速對海洋環境下建筑物的破壞，其中，混凝土內部鋼筋的腐蝕是造成建筑物耐久性失效的主要因素，因此建立一套能實時監測混凝土中鋼筋腐蝕特征數據，并根據腐蝕特征數據自動辨別混凝土結構服役狀態的系統極為重要，能夠輔助參考制定耐久性防護預案來確保海洋工程安全運營。

國內外鋼筋混凝土建筑均面臨耐久性失效問題，近年來隨著中國海洋強國戰略的提出，沿海地區鋼筋混凝土海洋工程正蓬勃興起，但諸多海洋工程處于裸露未經保護的狀態，如跨海大橋，海底隧道，港口碼頭等建筑直接曝露在嚴酷的海洋腐蝕環境下，混凝土結構建筑物腐蝕損傷不僅使之安全堪憂，修補維護產生的腐蝕損傷成本亦高昂。

目前，對混凝土中鋼筋腐蝕監測方式眾多，基于宏電池原理開發的宏電池傳感器，由于其既能承受嚴酷海洋環境負荷，又能較為準確地反應鋼筋的服役狀態，因此在實際工程中應用最為廣泛。

宏電池傳感器監測系統通過測量陽極和氧化鈦陰極之間的腐蝕電位和腐蝕電流，可檢測單個鋼質陽極的銹蝕情況；通過周期性測量相鄰陽極之間的電解質阻抗，可以確定混凝土內部濕度的分布；內置的溫度傳感器，可感知測量混凝土內部環境溫度。

現階段存在的問題是溫濕度宏電池測得的電化學參數產生一定影響，各腐蝕特征之間存在相互耦合關聯，每次測量結果需要依賴專家經驗來判定腐蝕程度，難以部署在常規終端設備上。

發明內容

本發明的目的是針對現有的技術存在上述問題，提出了一種能夠根據宏電池嵌入式檢測設備實時上傳入云端數據庫的腐蝕特征數據，利用嵌入上位機程序的殘差神經網絡算法自動對混凝土中鋼筋的腐蝕狀態進行辨別分類的用于混凝土中鋼筋腐蝕狀態的智能監測系統及方法。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：一種用于混凝土中鋼筋腐蝕狀態的智能監測系統，包括宏電池傳感器、溫度傳感器、云端服務器和本地PC端軟件，所述宏電池傳感器內設置主控芯片，所述宏電池傳感器用于信號采集的若干測量陽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采集模塊通過GPRS無線數據通信模塊連接所述云端服務器，所述云端服務器內設置存儲模塊和上位機自動分類判別軟件，所述上位機自動分類判別軟件具有數據庫和深度殘差神經網絡算法模塊，所述云端服務器和所述本地PC端軟件通過網絡形成數據傳輸聯接。