GPRS DTU海工鋼結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程智能防腐監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

　　1、引言

　　海水是具有很強(qiáng)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(jì)損失達(dá)6 000億～12 000億美元，占各國(guó)國(guó)民生產(chǎn)總值之和的2%～4%，是綜合自然災(zāi)害(即地震、臺(tái)風(fēng)、水災(zāi)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(fèi);明顯地縮短材料使用壽命;災(zāi)害性事故的隱患，可能會(huì)造成人身傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失;污染海洋環(huán)境。鋼結(jié)構(gòu)以其優(yōu)良的物理、機(jī)械及施工性能，在海港工程中得到越來越廣泛的應(yīng)用，對(duì)海工鋼結(jié)構(gòu)腐蝕狀況的監(jiān)測(cè)，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(cè)是海工鋼結(jié)構(gòu)防腐的重要組成部分，但長(zhǎng)期以來并未得到足夠重視。近年來，我國(guó)海上鋼結(jié)構(gòu)腐蝕問題日益突出，腐蝕帶來的嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失甚至安全事故使人們愈感棘手。當(dāng)人們努力尋找防腐蝕有效途徑時(shí)，腐蝕監(jiān)測(cè)作為防腐的基礎(chǔ)工作得到了人們的重視。海洋腐蝕是一個(gè)漸進(jìn)的過程，常規(guī)檢測(cè)由于在時(shí)間上的不連續(xù)性，會(huì)帶來報(bào)警不及時(shí)的問題。只有連續(xù)的腐蝕狀態(tài)自動(dòng)監(jiān)測(cè)才能從根本上解決這一問題?；贕PRS DTU的遠(yuǎn)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(cè)提供了有力的技術(shù)支持。通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)是一種新型的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，以國(guó)家公眾移動(dòng)網(wǎng)的GPRS業(yè)務(wù)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(luò)覆蓋范圍廣，布點(diǎn)方便，擴(kuò)容簡(jiǎn)單，組網(wǎng)迅速，維護(hù)費(fèi)用低廉。通過GPRS服務(wù)，數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備可以借助手機(jī)無線通信網(wǎng)絡(luò)接人主機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。如圖1所示，基于GPRS的腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由3部分組成：遙測(cè)站的數(shù)據(jù)采集終端、監(jiān)控中心、GPRS傳輸網(wǎng)絡(luò)。

　　2.1、系統(tǒng)功能及原理

　　GPRS智能遠(yuǎn)程遙測(cè)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(luò)向數(shù)據(jù)采集終端的無線數(shù)傳終端(DTU)下達(dá)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(cè)量模塊進(jìn)行即時(shí)電位測(cè)量并將結(jié)果再通過GPRS傳輸網(wǎng)絡(luò)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(shí)時(shí)接收遙測(cè)點(diǎn)鋼管樁的保護(hù)電位并進(jìn)行合理判斷;②應(yīng)答查詢：定時(shí)或手動(dòng)查詢鋼管樁的陰極保護(hù)情況;⑧數(shù)據(jù)庫(kù)管理：原始、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的形成、檢索、查詢等;④數(shù)據(jù)輸出：可通過顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等設(shè)備輸出電位統(tǒng)計(jì)圖;⑤聯(lián)網(wǎng)通訊：可實(shí)現(xiàn)多計(jì)算機(jī)通訊。系統(tǒng)在受到強(qiáng)烈電磁干擾時(shí)，能夠自動(dòng)恢復(fù)正常工作，減少用戶的維護(hù)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(jī)兩部分組成。無線模塊為遠(yuǎn)方設(shè)備的監(jiān)視、控制、遠(yuǎn)程抄表等應(yīng)用提供數(shù)據(jù)傳輸通道。它既可以采用中國(guó)移動(dòng)通信公司提供的GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，也可以采用短消息(SMS)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。用戶可以根據(jù)實(shí)際情況選用GPRS通道或者SMS通道，并且可以隨時(shí)在上述兩通道間進(jìn)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(cè)點(diǎn)，分別采集保護(hù)電位的信息。終端軟件實(shí)現(xiàn)各模塊的初始化、監(jiān)控中心IP地址和端口設(shè)置、通訊任務(wù)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)處理等功能。程序采用模塊化設(shè)計(jì)，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(jìn)行串行通信。數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)電位進(jìn)行測(cè)量，并把測(cè)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(luò)傳送到數(shù)據(jù)處理中心。

　　主要硬件設(shè)備GPRS DTU：

　　工業(yè)級(jí)GSM/GPRS MODEM JY-MD：

　　工業(yè)級(jí)GSM/GPRS MODEM JY-MD，是一款基于移動(dòng)GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，內(nèi)嵌工業(yè)級(jí)GSM/GPRS無線模塊的撥號(hào)上網(wǎng)設(shè)備。產(chǎn)品特別針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜環(huán)境而設(shè)計(jì),通過 RS-232或 RS-485接口. 使用簡(jiǎn)單的AT命令交互界面，這樣用戶面對(duì)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(biāo)準(zhǔn)RS232或RS485接口;

　　(1)、支持標(biāo)準(zhǔn)的AT指令;

　　(2)、支持短消息、撥號(hào)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸;

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

　　(4)、工業(yè)級(jí)無線模塊：內(nèi)嵌德國(guó)西門子無線模塊，抗干擾強(qiáng)，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(shè)計(jì);符合電力安規(guī)要求;

　　(6)、所有無線模塊都有通過CGD認(rèn)證或者FCC認(rèn)證或者CE認(rèn)證。

　　監(jiān)控軟件界面：

　　左側(cè)設(shè)備列表顯示出當(dāng)前在線和離線設(shè)備的信息，當(dāng)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)后，將從“離線設(shè)備列表”進(jìn)入“在線設(shè)備列表”，設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間不在線將從“在線設(shè)備列表”進(jìn)入“離線設(shè)備列表”;

　　右上角顯示設(shè)備編號(hào)、用戶名稱、聯(lián)系人、運(yùn)行日期、系統(tǒng)服務(wù)到期日期、電話、傳真、手機(jī)、地址、SIM卡號(hào)等信息;

　　左上角顯示腐蝕狀態(tài)指數(shù);

　　窗口下面實(shí)時(shí)顯示腐蝕狀態(tài)指數(shù)等曲線;

　　中部文字提示當(dāng)前設(shè)備登陸時(shí)間，采集回傳數(shù)據(jù)的最后時(shí)間;

　　歷史記錄

　　1、用戶可以根據(jù)時(shí)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(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和相關(guān)趨勢(shì);

　　3、同時(shí)查詢的歷史記錄可以導(dǎo)出為excel表格;

　　這種基于移動(dòng)通信無線網(wǎng)絡(luò)的無線遙測(cè)系統(tǒng)具有高精度、高可靠性、超遠(yuǎn)距離傳輸、低功耗、自動(dòng)化程度高、網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積廣、方便靈活的特點(diǎn)，可靠進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量的概率接近100%，系統(tǒng)完全達(dá)到了預(yù)期功能。

　　3、結(jié)束語(yǔ)

　　基于GPRS DTU的腐蝕遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)集成了先進(jìn)的無線移動(dòng)通信技術(shù)以及電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)海工鋼結(jié)構(gòu)腐蝕情況的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，為海工鋼結(jié)構(gòu)腐蝕災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)提供了技術(shù)支持，在全國(guó)海洋鋼結(jié)構(gòu)工程腐蝕災(zāi)害監(jiān)測(cè)領(lǐng)域具有很高的推廣價(jià)值。