GPRS DTU海工鋼結(jié)構(gòu)遠程智能防腐監(jiān)測系統(tǒng)

　　1、引言

　　海水是具有很強腐蝕性的電解質(zhì)，海上鋼結(jié)構(gòu)處于海洋的腐蝕環(huán)境中，受到的破壞是非常大的。海洋環(huán)境的腐蝕問題是與海洋開發(fā)相伴而來的重要問題之一。全世界每年因腐蝕造成經(jīng)濟損失達6 000億～12 000億美元，占各國國民生產(chǎn)總值之和的2%～4%，是綜合自然災害(即地震、臺風、水災等)損失總和的6倍。由于海洋環(huán)境腐蝕的特殊性，造成的危害主要有：資源、材料和間接能源的巨大浪費;明顯地縮短材料使用壽命;災害性事故的隱患，可能會造成人身傷亡和巨大的經(jīng)濟損失;污染海洋環(huán)境。鋼結(jié)構(gòu)以其優(yōu)良的物理、機械及施工性能，在海港工程中得到越來越廣泛的應用，對海工鋼結(jié)構(gòu)腐蝕狀況的監(jiān)測，是保證海港工程正常作業(yè)、消除安全隱患、減少甚至杜絕事故的重要工作之一，因此顯得十分重要。

　　腐蝕監(jiān)測是海工鋼結(jié)構(gòu)防腐的重要組成部分，但長期以來并未得到足夠重視。近年來，我國海上鋼結(jié)構(gòu)腐蝕問題日益突出，腐蝕帶來的嚴重經(jīng)濟損失甚至安全事故使人們愈感棘手。當人們努力尋找防腐蝕有效途徑時，腐蝕監(jiān)測作為防腐的基礎工作得到了人們的重視。海洋腐蝕是一個漸進的過程，常規(guī)檢測由于在時間上的不連續(xù)性，會帶來報警不及時的問題。只有連續(xù)的腐蝕狀態(tài)自動監(jiān)測才能從根本上解決這一問題?；贕PRS DTU的遠程監(jiān)控系統(tǒng)為解決這一問題提供了很大的幫助。

　　2、系統(tǒng)組成

　　隨著無線通訊技術(shù)的發(fā)展，為腐蝕監(jiān)測提供了有力的技術(shù)支持。通用分組無線業(yè)務(GPRS)是一種新型的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，以國家公眾移動網(wǎng)的GPRS業(yè)務為傳輸手段，大大的降低了系統(tǒng)的建網(wǎng)成本，而且可靠性高，網(wǎng)絡覆蓋范圍廣，布點方便，擴容簡單，組網(wǎng)迅速，維護費用低廉。通過GPRS服務，數(shù)據(jù)采集終端設備可以借助手機無線通信網(wǎng)絡接人主機，進行數(shù)據(jù)交換。如圖1所示，基于GPRS的腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)主要由3部分組成：遙測站的數(shù)據(jù)采集終端、監(jiān)控中心、GPRS傳輸網(wǎng)絡。

　　2.1、系統(tǒng)功能及原理

　　GPRS智能遠程遙測系統(tǒng)的作用原理是：監(jiān)控中心的電腦通過無線通信模塊，借助GPRS傳輸網(wǎng)絡向數(shù)據(jù)采集終端的無線數(shù)傳終端(DTU)下達讀數(shù)指令。按照監(jiān)控中心的指令，終端的無線數(shù)傳終端DTU指示智能電位測量模塊進行即時電位測量并將結(jié)果再通過GPRS傳輸網(wǎng)絡傳回監(jiān)控中心。該系統(tǒng)的主要功能歸納起來有：①數(shù)據(jù)接收處理：實時接收遙測點鋼管樁的保護電位并進行合理判斷;②應答查詢：定時或手動查詢鋼管樁的陰極保護情況;⑧數(shù)據(jù)庫管理：原始、歷史數(shù)據(jù)庫的形成、檢索、查詢等;④數(shù)據(jù)輸出：可通過顯示器、打印機、繪圖儀等設備輸出電位統(tǒng)計圖;⑤聯(lián)網(wǎng)通訊：可實現(xiàn)多計算機通訊。系統(tǒng)在受到強烈電磁干擾時，能夠自動恢復正常工作，減少用戶的維護工作量。

　　2.2、監(jiān)控中心

　　監(jiān)控中心由無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊和PC機兩部分組成。無線模塊為遠方設備的監(jiān)視、控制、遠程抄表等應用提供數(shù)據(jù)傳輸通道。它既可以采用中國移動通信公司提供的GPRS網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸，也可以采用短消息(SMS)的方式進行數(shù)據(jù)傳輸。用戶可以根據(jù)實際情況選用GPRS通道或者SMS通道，并且可以隨時在上述兩通道間進行切換。

　　2.3、數(shù)據(jù)采集終端

　　數(shù)據(jù)采集終端根據(jù)需要安裝于各測點，分別采集保護電位的信息。終端軟件實現(xiàn)各模塊的初始化、監(jiān)控中心IP地址和端口設置、通訊任務、狀態(tài)監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理等功能。程序采用模塊化設計，由數(shù)據(jù)采集模塊與無線模塊兩部分組成，兩模塊之間以RS232協(xié)議進行串行通信。數(shù)據(jù)采集模塊對現(xiàn)場保護電位進行測量，并把測量結(jié)果傳送到無線模塊，再經(jīng)由無線模塊通過無線網(wǎng)絡傳送到數(shù)據(jù)處理中心。

　　主要硬件設備GPRS DTU：

　　工業(yè)級GSM/GPRS MODEM JY-MD：

　　工業(yè)級GSM/GPRS MODEM JY-MD，是一款基于移動GSM/GPRS網(wǎng)絡平臺，內(nèi)嵌工業(yè)級GSM/GPRS無線模塊的撥號上網(wǎng)設備。產(chǎn)品特別針對工業(yè)現(xiàn)場的復雜環(huán)境而設計,通過 RS-232或 RS-485接口. 使用簡單的AT命令交互界面，這樣用戶面對的是基于串口通訊的 AT指令接口，可以完成端到端的可靠數(shù)據(jù)通信。

　　標準RS232或RS485接口;

　　(1)、支持標準的AT指令;

　　(2)、支持短消息、撥號方式進行數(shù)據(jù)傳輸;

　　(3)、工業(yè)級電源： DC7V~DC30V，內(nèi)置電源反向保護;

　　(4)、工業(yè)級無線模塊：內(nèi)嵌德國西門子無線模塊，抗干擾強，傳輸穩(wěn)定;

　　(5)、金屬外殼：采用金屬外殼，防輻射，抗干擾;防雷設計;符合電力安規(guī)要求;

　　(6)、所有無線模塊都有通過CGD認證或者FCC認證或者CE認證。

　　監(jiān)控軟件界面：

　　左側(cè)設備列表顯示出當前在線和離線設備的信息，當設備聯(lián)網(wǎng)后，將從“離線設備列表”進入“在線設備列表”，設備長時間不在線將從“在線設備列表”進入“離線設備列表”;

　　右上角顯示設備編號、用戶名稱、聯(lián)系人、運行日期、系統(tǒng)服務到期日期、電話、傳真、手機、地址、SIM卡號等信息;

　　左上角顯示腐蝕狀態(tài)指數(shù);

　　窗口下面實時顯示腐蝕狀態(tài)指數(shù)等曲線;

　　中部文字提示當前設備登陸時間，采集回傳數(shù)據(jù)的最后時間;

　　歷史記錄

　　1、用戶可以根據(jù)時間段來搜索歷史記錄;

　　2、歷史記錄將以曲線形式繪制在窗口上面，歷史記錄可以以列表的形式顯示在窗口下面，通過歷史記錄可以查看設備運轉(zhuǎn)狀態(tài)和相關(guān)趨勢;

　　3、同時查詢的歷史記錄可以導出為excel表格;

　　這種基于移動通信無線網(wǎng)絡的無線遙測系統(tǒng)具有高精度、高可靠性、超遠距離傳輸、低功耗、自動化程度高、網(wǎng)絡覆蓋面積廣、方便靈活的特點，可靠進行數(shù)據(jù)測量的概率接近100%，系統(tǒng)完全達到了預期功能。

　　3、結(jié)束語

　　基于GPRS DTU的腐蝕遠程監(jiān)控系統(tǒng)集成了先進的無線移動通信技術(shù)以及電子計算機技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對海工鋼結(jié)構(gòu)腐蝕情況的遠程監(jiān)測，為海工鋼結(jié)構(gòu)腐蝕災害預警系統(tǒng)提供了技術(shù)支持，在全國海洋鋼結(jié)構(gòu)工程腐蝕災害監(jiān)測領域具有很高的推廣價值。