CN109269970A - 一种大气环境下金属材料腐蚀性在线监测信息系统 - Google Patents

一种大气环境下金属材料腐蚀性在线监测信息系统 Download PDF

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王高远
李颖
李卓林
陈亮
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张慧杰
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Abstract

本申请公开了一种大气环境下金属材料腐蚀性在线监测信息系统，包括：数据采集单元、传输模块和数据处理设备；数据采集单元通过大气数据采集模块及腐蚀数据采集模块采集相关数据；传输模块与数据采集单元连接，将接收到的所有数据传输给数据处理设备；数据处理设备包括移动端数据管理模块和网页端数据管理模块，用于对接收到的数据进行实时存储及处理。本申请不仅可以实时采集、存储大气环境下金属材料腐蚀性的相关数据、构建动态腐蚀数据库，而且可以通过数据处理设备上的内嵌算法对所采集到的大气数据和腐蚀数据进行实时处理及分析，并通过数据可视化的方式动态监测所考察金属材料腐蚀性的实时变化情况。

Description

一种大气环境下金属材料腐蚀性在线监测信息系统
技术领域
本申请属于腐蚀监测领域，具体涉及到大气环境下金属材料腐蚀性的在线监测。
背景技术
金属材料的腐蚀是指金属在周围介质(水，空气，酸，碱，盐，溶剂等)作用下产生损耗和破坏的过程。多国统计均表明，由于腐蚀所造成的损失占到国民生产总值的3％-5％，而大气环境下的腐蚀又占据了其中的一半以上，因此对大气环境下金属材料的腐蚀性进行监测是一项至关重要的工作，其对防腐材料的选择、服役寿命的预测、维护方法和维护周期的确定等都具有重要的支撑作用。
由于大气环境的腐蚀性是实时变化的，因此，对大气腐蚀性的评价也受到时间有效性的限制。准确的大气腐蚀性评价离不开大气腐蚀相关数据的实时采集与处理。然而，目前已有的腐蚀监测系统对所采集数据的处理大都存在滞后性，即时效性较差，对大气腐蚀性的评价也仅仅以腐蚀地图等形式展示，无法展示出大气腐蚀性的实时连续变化情况，这不利于研究金属材料在大气环境下的腐蚀规律，实用性较差。
上述缺陷是本领域技术人员期望克服的。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种大气环境下金属材料腐蚀性在线监测信息系统，不仅可以实时采集、存储相关数据，而且可形成动态腐蚀数据库，通过移动端及网页端数据管理平台进行实时处理与分析，并可视化展示各站点大气腐蚀性的动态连续变化过程。
本申请提供了一种大气环境下金属材料腐蚀性在线监测信息系统，包括：数据采集单元、传输模块、电源模块和数据处理设备；数据采集单元，与传输模块和电源模块连接，同步实时采集多种大气数据及腐蚀数据，并将采集到的大气数据和腐蚀数据发送给传输模块；
传输模块，与数据采集单元、电源模块和数据处理设备电连接，用于将接收到的大气数据和腐蚀数据传输给数据处理设备；
电源模块，与数据采集单元及传输模块电连接，用于为数据采集单元和传输模块供电；
数据处理设备，用于对接收到的大气数据和腐蚀数据进行实时处理。
具体地，数据采集单元包括大气数据采集模块、腐蚀数据采集模块、通道选择模块、高精度电压采集模块、主控模块和存储模块；
其中，大气数据采集模块，实时采集多种大气环境数据；
腐蚀数据采集模块，实时采集多台腐蚀设备的腐蚀数据；
通道选择模块，与大气数据采集模块及腐蚀数据采集模块连接，多路同步传输所采集到的大气和腐蚀数据；
高精度电压采集模块，与通道选择模块连接，调节腐蚀数据的采集精度；
主控模块，与电源模块、存储模块及传输模块连接，用于控制电源模块与数据采集单元的连接或断开；还用于根据常量误差对接收到的大气数据和腐蚀数据进行修正，并将修正后的大气数据和腐蚀数据传输给存储模块及传输模块；
存储模块，与主控模块连接，用于存储接收到的修正后的数据。
进一步地，所述高精度电压采集模块，通过调节不同档位来匹配不同型号的腐蚀设备，可实现腐蚀数据的高精度采集。
进一步地，所述数据采集单元中的大气数据采集模块同步采集温度、湿度、SO2和Cl-实时数据。
进一步地，所述腐蚀数据是大气腐蚀探针设备上的腐蚀电压。
进一步地，所述数据采集单元中腐蚀数据采集模块与腐蚀设备之间通过防尘、防水或防雷航空插头密封连接。
进一步地，所述传输模块用于对收到的大气数据和腐蚀数据进行解析，并通过无线通讯方式传输给数据处理设备；所述无线通讯方式包括短信、LTE或GSM模式。
进一步地，所述电源模块包括市电或太阳能电池板供电系统；所述太阳能电池板供电系统由太阳能电池板、直流交流转换器、锂电池组组成，锂电池组与数据采集单元和传输模块相连。
进一步地，所述数据处理设备通过移动端数据管理模块对接收到的所有数据进行实时存储、分析及可视化处理；所述数据管理模块是以LitePal开源库为基础构建的智能手机端软件系统。
进一步地，所述数据处理设备通过网页端数据管理模块对所接收到的所有数据进行实时存储、分析及可视化处理；所述网页端数据管理模块是基于Spring Boot框架搭建的网站管理系统。
本发明的有益效果为：
1)本发明可同时对多个地区的大气腐蚀相关数据进行实时采集、远程传输和存储，通过移动端和网页端数据管理平台上的内嵌算法对所采集的数据进行实时分析及可视化展示，可方便研究人员观察待监测区域内大气环境下金属材料腐蚀性的动态连续变化过程，对于相关研究人员掌握大气腐蚀性变化规律，以及对分布于该区域内重要在役设备的腐蚀安全评估起着重要作用。
2)数据采集单元中腐蚀数据采集模块与腐蚀设备之间通过防尘、防水、或防雷航空插头密封连接，可确保所采集数据的可靠性；
进一步地，电源模块采用市电及太阳能两种主、备用供电方式，在偶发断电情况下，太阳能电池板自启动为系统继续供电，可确保数据采集过程持续稳定进行；
进一步地，本发明可实现对大气腐蚀相关数据的长期采集，确保监测精度及可靠性，这对推动动态腐蚀数据库的建立及数据共享有重要意义。
附图说明
图1为本发明大气环境下金属材料在线监测信息系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。应注意的是下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，他们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。
参见图1，本发明提供了一种大气环境下金属材料腐蚀性在线监测信息系统，包括：数据采集单元、传输模块、电源模块和数据处理模块。
数据采集单元，与传输模块和电源模块连接，同步实时采集多种大气数据及腐蚀数据，并将采集到的大气数据和腐蚀数据发送给传输模块；
传输模块，与数据采集单元、电源模块和数据处理设备电连接，用于将接收到的大气数据和腐蚀数据传输给数据处理设备；
电源模块，与数据采集单元及传输模块电连接，用于为数据采集单元和传输模块供电；
数据处理设备，用于对接收到的大气数据和腐蚀数据进行实时处理。
具体地，本发明实例中所述的数据采集单元包括大气数据采集模块、腐蚀数据采集模块、通道选择模块、高精度电压采集模块、主控模块和存储模块；
其中，大气数据采集模块，同步采集温度、湿度、SO2和Cl-等多种大气环境实时数据；
腐蚀数据采集模块，实时采集多台大气腐蚀探针设备上的腐蚀电压数据，以直观地反映所考察金属材料在该大气环境下的腐蚀程度；
进一步地，所述腐蚀数据采集模块与腐蚀设备之间通过防尘、防水、防雷航空插头密封连接，以确保所采集腐蚀数据的可靠性；
通道选择模块，与大气数据采集模块及腐蚀数据采集模块连接，多路同步传输所采集到的数据；
具体地，本发明实施例中，所述通道选择模块采用4路采样，可实现挂载多台腐蚀数据传感器，收集更多腐蚀数据信息以确保所采集的腐蚀数据具有对比性；
高精度电压采集模块，与通道选择模块连接，，通过调节不同档位来匹配不同型号的腐蚀设备，可实现腐蚀数据的高精度采集；
主控模块，与电源模块、存储模块及传输模块连接，用于控制电源模块与数据采集单元的连接或断开；还用于根据常量误差对接收到的大气数据和腐蚀数据进行修正，并将修正后的大气数据和腐蚀数据传输给存储模块及传输模块；
存储模块，与主控模块连接，用于存储接收到的修正后的数据。
具体地，本发明实施例中，存储模块通过SD卡实时存储所接收到的数据以防止断电等意外造成数据丢失；
传输模块，与数据采集单元连接，对所接收到的数据进行解析，并通过无线通讯方式传输给数据处理设备；
具体地，本发明实施例中，所述传输模块的无线通讯方式包括短信、LTE、GSM模式；所述传输模块使用OkHttp开源库，调用函数发送HTTP请求并使用HttpUrl方式进行网络连接从而实现JSON格式数据的网络接收；
电源模块，用于为数据采集单元及传输模块供电；
具体地，本发明实施例中，提供市电及太阳能电池板两套主、备用供电系统为数据采集单元及传输模块供电。在偶发断电情况下，太阳能电池板自启动为系统继续供电，可确保数据采集过程持续稳定进行；所述太阳能电池板供电系统由太阳能电池板、直流交流转换器、锂电池组组成。
数据处理设备，对所接收到的所有数据进行实时存储、分析及可视化处理，包括权限管理模块、数据查询模块、数据管理模块以及数据分析模块；
进一步地，本发明实施例中，所述数据处理设备通过移动端及网页端数据管理平台对所采集的大气腐蚀相关数据进行实时存储、分析及可视化处理；
具体地，本发明实施例中，所述移动端数据管理平台是以LitePal开源库为基础构建的智能手机端软件系统。在数据可视化部分主要使用ScrollView、canvas以及point的自定义界面设计，可实现对相关数据的存储、查询、分析，并可按需显示大气腐蚀数据，将数据进行界面实时数字显示、数据长期趋势显示和数据短期实时显示；
具体地，本发明实施例中，所述网页端数据管理平台是基于Spring Boot框架搭建的网站管理系统，采用Spring Security安全框架技术实现自定义的登录功能定制，可实现不同登陆用户的权限管理以保障数据库系统的安全性；进一步地，所述网页端数据管理平台的数据分析模块内嵌了主要的分析算法，可实时调用对所采集的数据进行分析处理，并将实时的腐蚀速率/腐蚀电流/腐蚀失重等数据可视化展示；
本发明可同时对多个地区的大气腐蚀相关数据进行实时采集、远程传输和存储，通过移动端和网页端数据管理平台上的内嵌算法对所采集的数据进行实时分析及可视化展示，可方便研究人员观察待监测区域内大气环境下金属材料腐蚀性的动态连续变化过程，对于相关研究人员掌握大气腐蚀性变化规律，以及对分布于该区域内重要在役设备的腐蚀安全评估起着重要作用。进一步地，数据采集单元中腐蚀数据采集模块与腐蚀设备之间通过防尘、防水、防雷航空插头密封连接，可确保所采集数据的可靠性；进一步地，电源模块采用市电及太阳能两种主、备用供电方式，在偶发断电情况下，太阳能电池板自启动为系统继续供电，可确保数据采集过程持续稳定进行。本发明可实现对大气腐蚀相关数据的长期采集，确保监测精度及可靠性，这对推动腐蚀数据库的建立及数据共享有重要意义。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所作的任何改进或变型均属本发明权力要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种大气环境下金属材料腐蚀性在线监测信息系统，其特征在于，包括：数据采集单元、传输模块、电源模块和数据处理设备；数据采集单元，与传输模块和电源模块连接，同步实时采集多种大气数据及腐蚀数据，并将采集到的大气数据和腐蚀数据发送给传输模块；
传输模块，与数据采集单元、电源模块和数据处理设备电连接，用于将接收到的大气数据和腐蚀数据传输给数据处理设备；
电源模块，与数据采集单元及传输模块电连接，用于为数据采集单元和传输模块供电；
数据处理设备，用于对接收到的大气数据和腐蚀数据进行实时处理。
2.根据权利要求1所述的大气环境下金属材料腐蚀性在线监测系统，其特征在于，数据采集单元包括大气数据采集模块、腐蚀数据采集模块、通道选择模块、高精度电压采集模块、主控模块和存储模块；
其中，大气数据采集模块，实时采集多种大气环境数据；
腐蚀数据采集模块，实时采集多台腐蚀设备的腐蚀数据；
通道选择模块，与大气数据采集模块及腐蚀数据采集模块连接，多路同步传输所采集到的大气和腐蚀数据；
高精度电压采集模块，与通道选择模块连接，调节腐蚀数据的采集精度；
主控模块，与电源模块、存储模块及传输模块连接，用于控制电源模块与数据采集单元的连接或断开；还用于根据常量误差对接收到的大气数据和腐蚀数据进行修正，并将修正后的大气数据和腐蚀数据传输给存储模块及传输模块；
存储模块，与主控模块连接，用于存储接收到的修正后的数据。
3.根据权利要求2所述的大气环境下金属材料腐蚀性在线监测系统，其特征在于，所述高精度电压采集模块，通过调节不同档位来匹配不同型号的腐蚀设备，可实现腐蚀数据的高精度采集。
4.根据权利要求2所述的大气环境下金属材料腐蚀性在线监测系统，其特征在于，所述数据采集单元中的大气数据采集模块同步采集温度、湿度、SO2和Cl-的实时数据。
5.根据权利要求2所述的大气环境下金属材料腐蚀性在线监测系统，其特征在于，所述腐蚀数据是大气腐蚀探针设备上的腐蚀电压。
6.根据权利要求2所述的大气环境下金属材料腐蚀性在线监测系统，其特征在于，所述数据采集单元中腐蚀数据采集模块与腐蚀设备之间通过防尘、防水或防雷航空插头密封连接。
7.根据权利要求1所述的大气环境下金属材料腐蚀性在线监测系统，其特征在于，传输模块用于对收到的大气数据和腐蚀数据进行解析，并通过无线通讯方式传输给数据处理设备；所述无线通讯方式包括短信、LTE或GSM模式。
8.根据权利要求1所述的大气环境下金属材料腐蚀性在线监测系统，其特征在于，电源模块包括市电或太阳能电池板供电系统；所述太阳能电池板供电系统由太阳能电池板、直流交流转换器、锂电池组组成，锂电池组与数据采集单元和传输模块相连。
9.根据权利要求1所述的大气环境下金属材料腐蚀性在线监测系统，其特征在于，数据处理设备通过移动端数据管理模块对接收到的所有数据进行实时存储、分析及可视化处理；所述数据管理模块是以LitePal开源库为基础构建的智能手机端软件系统。
10.根据权利要求1所述的大气环境下金属材料腐蚀性在线监测系统，其特征在于，数据处理设备通过网页端数据管理模块对所接收到的所有数据进行实时存储、分析及可视化处理；所述网页端数据管理模块是基于Spring Boot框架搭建的网站管理系统。
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