CN115078239B - 钢筋锈蚀数据采集器、监测子系统、区域系统及监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供钢筋锈蚀数据采集器、监测子系统、区域系统及监测系统，钢筋锈蚀数据采集器包括预埋于高桩码头结构混凝土中的第一阳极梯传感器单元和第二阳极梯传感器单元，二者交叉垂直排布，第一阳极梯传感器单元和第二阳极梯传感器单元均包括若干等间隔阵列排布的阳极棒。本发明设置第二阳极梯传感器与钢筋锈蚀校验判定单元进行配合，将钢筋锈蚀发生了数据突变的原始数据进行剔除并进行数据修正，接下来输入到钢筋锈蚀数据监测系统等待分析钢筋锈蚀情况，锈蚀状态判定单元根据钢筋锈蚀对照数据判断各采集组内的钢筋是否存在锈蚀风险，克服了传统钢筋锈蚀数据监测系统仅通过监测电流值单一指标反映钢筋锈蚀状况受到环境温度影响不准确的问题。

Description

钢筋锈蚀数据采集器、监测子系统、区域系统及监测系统

技术领域

本发明涉及钢筋锈蚀监测技术领域，具体涉及钢筋锈蚀数据采集器、监测子系统、区域系统及监测系统。

背景技术

高桩码头是港口码头中的一种，在海洋环境条件下，混凝土结构中由于氯离子侵蚀导致的钢筋锈蚀速度更快，造成的破坏性更剧烈，需在混凝土结构中预埋监测传感器采集的数据来分析钢筋锈蚀状况。目前监测传感器多采用6阵列阳极梯传感器测量混凝土中钢筋腐蚀损伤状态，将6根阳极埋设在混凝土保护层的不同深度内，通过测量不同位置处阳极的电化学反应状态即可判定混凝土氯离子的侵蚀位置，由此可预测钢筋的锈蚀时间。

现有技术依据阳极梯传感器采集的钢筋锈蚀原始数据输入到钢筋锈蚀数据监测系统，根据阳极与阴极之间测试的电流数据对判断阳极处于钝态还是活化态，据此间接判断钢筋锈蚀状态，但这种判断受到环境温度变化因素的影响较大，也就是说在夏季高温环境温度情形下，阳极与阴极之间的测试电流已经达到设定值，但此时阳极仍处在钝态，随着温度的下降，阳极与阴极之间的测试电流又回落到设定值以下，仅仅根据该指标判断阳极发生了去钝活化现象是不够的，对于钢筋锈蚀状态产生误判情况，不能有效监测到钢筋锈蚀的真实情况。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的问题是提供钢筋锈蚀数据采集器、监测子系统、区域系统及监测系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：钢筋锈蚀数据采集器，包括第一阳极梯传感器单元和第二阳极梯传感器单元，所述第一阳极梯传感器单元和所述第二阳极梯传感器单元均预埋于高桩码头结构的混凝土中，所述第一阳极梯传感器单元和所述第二阳极梯传感器单元交叉垂直排布，所述第一阳极梯传感器单元和所述第二阳极梯传感器单元均包括若干等间隔阵列排布的阳极棒。

钢筋锈蚀数据监测子系统，包括上述的钢筋锈蚀数据采集器，所述钢筋锈蚀数据监测子系统包括钢筋锈蚀校验判定单元，所述第一阳极梯传感器单元、所述第二阳极梯传感器单元分别用于采集钢筋锈蚀原始数据以及钢筋锈蚀校验数据并传输至所述钢筋锈蚀校验判定单元，所述第一阳极梯传感器单元、所述第二阳极梯传感器单元倾斜布置于混凝土不同深度，所述钢筋锈蚀校验判定单元用于输出钢筋锈蚀处理数据，所述钢筋锈蚀校验判定单元配置有数据修正单元和校验策略，所述数据修正单元调取校验策略，得到钢筋锈蚀原始数据当前值在一个采样周期的第一变化量，判断其是否发生数据激变，是则剔除钢筋锈蚀原始数据当前值并将钢筋锈蚀校验数据当前值赋值给钢筋锈蚀原始数据当前值并将钢筋锈蚀原始数据当前值更新为钢筋锈蚀处理数据，输出钢筋锈蚀处理数据；否则直接将钢筋锈蚀原始数据当前值作为钢筋锈蚀处理数据输出。

在本发明中，优选地，所述校验策略配置有参考值，令钢筋锈蚀原始数据当前值与上一采样周期采集得到的先前值的差值绝对值作为第一变化量，钢筋锈蚀原始数据当前值相对于钢筋锈蚀校验数据当前值的差值绝对值作为第二变化量，所述校验策略具体为将第一变化量的浮动程度与参考值进行比较，若第一变化量的浮动程度大于参考值，则调取校验值判定策略；否则直接将钢筋锈蚀原始数据当前值作为钢筋锈蚀处理数据输出；通过所述校验值判定策略判断第二变化量是否存在校验偏差，是则将钢筋锈蚀原始数据先前值赋值并更新为钢筋锈蚀处理数据，输出钢筋锈蚀处理数据；否则判定第一变化量发生数据激变，剔除钢筋锈蚀原始数据当前值，将钢筋锈蚀校验数据当前值赋值给钢筋锈蚀原始数据当前值并将钢筋锈蚀原始数据当前值更新为钢筋锈蚀处理数据，输出钢筋锈蚀处理数据。

在本发明中，优选地，所述校验值判定策略配置有校验浮动值，所述校验值判定策略具体为将第二变化量与校验浮动值进行比较，若第二变化量大于校验浮动值，则表示第二变化量存在校验偏差；反之，不存在校验偏差。

在本发明中，优选地，所述钢筋锈蚀原始数据以及钢筋锈蚀校验数据均包括阳极相对于阴极的电压值、阳极相对于参比电极的电压值、阳极相对于钢筋的电压值，阳极相对于阴极的电流值、阳极相对于钢筋的电流值，阳极之间的电阻值、环境温度、混凝土电阻以及服役时间。

钢筋锈蚀数据区域系统，包括如上述的钢筋锈蚀数据监测子系统，所述钢筋锈蚀数据采集器间隔布置于高桩码头结构的混凝土中，相邻所述钢筋锈蚀数据采集器之间等高布置有至少一个所述第一阳极梯传感器单元，将高桩码头结构按区域划分为若干采集组，每个采集组对应一区域编号，对每个采集组内的所述钢筋锈蚀数据采集器输出的钢筋锈蚀处理数据与所述第一阳极梯传感器单元采集得到的钢筋锈蚀原始数据进行数据拟合得到与区域编号一一对应的钢筋锈蚀对照数据；

所述钢筋锈蚀对照数据包括阳极相对于阴极的电压值、阳极相对于参比电极的电压值、阳极相对于钢筋的电压值，阳极相对于阴极的电流值、阳极相对于钢筋的电流值，阳极之间的电阻值、环境温度、混凝土电阻以及服役时间。

钢筋锈蚀数据监测系统，应用于如上述的钢筋锈蚀数据区域系统，包括锈蚀状态判定单元、氯离子浓度分析单元和钢筋锈蚀输出单元，所述锈蚀状态判定单元用于接收钢筋锈蚀对照数据并根据钢筋锈蚀对照数据调用锈蚀第一判定策略判断钢筋锈蚀是否存在腐蚀风险，所述锈蚀第一判定策略为判断电流参照值的实际测量值是否大于电流参照值的理想值，是则通过氯离子浓度分析单元调用锈蚀第二判定策略分析并得到钢筋锈蚀状态结果，将钢筋锈蚀状态结果传输至钢筋锈蚀输出单元显示，并采取相应的补强措施；否则输出钢筋未腐蚀状态结果并将状态结果传输至钢筋锈蚀输出单元，等待下个采样周期；所述钢筋锈蚀输出单元用于输出区域编号以及与该区域编号相应的钢筋锈蚀状态结果；所述电流参照值定义为阳极相对于阴极的电流值，所述电流参照值的理想值为15μA。

在本发明中，优选地，所述第二判定策略为调用钢筋耐久性模型得到氯离子估计浓度，将氯离子估计浓度与第一阈值比较，所述第一阈值表示钢筋处于潜在腐蚀状态时对应的氯离子临界浓度，判断氯离子估计浓度是否大于第一阈值，是则调用第三判定策略；否则输出未腐蚀状态结果。

在本发明中，优选地，所述第三判定策略具体为将氯离子估计浓度与第二阈值进行比较，所述第二阈值表示钢筋处于已腐蚀状态时对应的氯离子临界浓度，判断氯离子浓度是否大于第二阈值，是则输出已腐蚀状态结果，否则输出潜在腐蚀状态。

在本发明中，优选地，所述钢筋耐久性模型反映腐蚀电流密度与氯离子估计浓度之间的对应关系。

本发明具有的优点和积极效果是：通过设置与第一阳极梯传感器单元交叉垂直排布的第二阳极梯传感器作为钢筋锈蚀原始数据的校验单元，当第一阳极梯传感器单元产生数据突变时，通过设置第二阳极梯传感器与钢筋锈蚀校验判定单元进行配合，将钢筋锈蚀发生了数据突变的原始数据进行剔除并进行数据修正，接下来输入到钢筋锈蚀数据监测系统等待分析钢筋锈蚀情况，使得输入待分析数据的可靠性大大提高了，此外也避免了当第一阳极梯传感器单元中某一阳极损坏导致的采集数据不准确的问题，从而间接降低了钢筋锈蚀的监测成本。此外，锈蚀状态判定单元根据钢筋锈蚀对照数据判断各采集组内的钢筋是否存在锈蚀风险，在满足与电流参照值的理想值进行比对超出该值的条件下，结合当前钢筋锈蚀对照数据反推估计氯离子浓度综合判断当前钢筋锈蚀状态，克服了传统钢筋锈蚀数据监测系统仅通过监测电流值单一指标反映钢筋锈蚀状况受到环境温度影响不准确的问题，对钢筋锈蚀数据监测系统进行优化，提高了监测结果的客观性及可靠性，周期性实时监测结果能够及时通过钢筋锈蚀输出单元将监测结果显示出来，便于查看钢筋锈蚀状态以及操作人员预测氯离子的侵蚀速度，监测结果也更加直观可视化。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的第一阳极梯传感器单元与第二阳极梯传感器单元的结构示意图；

图2是本发明的钢筋锈蚀数据监测子系统工作流程示意图；

图3是本发明的校验策略工作流程示意图；

图4是本发明的校验值判定策略工作流程示意图；

图5是本发明的钢筋锈蚀数据监测系统的工作流程示意图；

图6是本发明的钢筋锈蚀数据监测系统的结构示意图；

图7是本发明的数据采集仪的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、 “ 水平的”、“ 左”、“ 右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明提供钢筋锈蚀数据采集器，包括第一阳极梯传感器单元和第二阳极梯传感器单元，第一阳极梯传感器单元和第二阳极梯传感器单元均预埋于高桩码头结构的混凝土中，第一阳极梯传感器单元和第二阳极梯传感器单元间隔10mm交叉垂直排布，第一阳极梯传感器单元和第二阳极梯传感器单元均包括若干等间隔阵列排布的阳极棒。在本实施例中，第一阳极梯传感器单元和第二阳极梯传感器单元间隔10mm交叉垂直排布，每个阳极梯传感器单元中相邻阳极棒间距为20mm，这样布局使得阳极梯的结构布局较为紧凑，第一阳极梯传感器单元用于采集钢筋锈蚀原始数据，第二阳极梯传感器单元用于采集钢筋锈蚀校验数据，这样通过设置与第一阳极梯传感器单元交叉垂直排布的第二阳极梯传感器作为钢筋锈蚀原始数据的校验单元，当第一阳极梯传感器单元产生数据突变时，通过第二阳极梯传感器剔除突变数据并对该数据进行校正，接下来输入到钢筋锈蚀数据监测系统的待分析数据的可靠性大大提高了，此外也避免了当第一阳极梯传感器单元中某一阳极损坏导致的采集数据不准确的问题，从而间接降低了钢筋锈蚀的监测成本。

在监测钢筋锈蚀状态过程中阳极梯传感器单元所采集到的数据并非我们想要的数据，也就是说会对我们判断钢筋锈蚀状态产生干扰甚至误导的负面作用，本发明提供钢筋锈蚀数据监测子系统，包括上述的钢筋锈蚀数据采集器，具体可参见图2，钢筋锈蚀数据监测子系统包括钢筋锈蚀校验判定单元，第一阳极梯传感器单元、第二阳极梯传感器单元分别用于采集钢筋锈蚀原始数据以及钢筋锈蚀校验数据并传输至钢筋锈蚀校验判定单元，第一阳极梯传感器单元、第二阳极梯传感器单元倾斜布置于混凝土不同深度，钢筋锈蚀原始数据以及钢筋锈蚀校验数据均包括阳极相对于阴极的电压值、阳极相对于参比电极的电压值、阳极相对于钢筋的电压值，阳极相对于阴极的电流值、阳极相对于钢筋的电流值，阳极之间的电阻值、环境温度、混凝土电阻以及服役时间，钢筋锈蚀校验判定单元用于输出钢筋锈蚀处理数据，钢筋锈蚀校验判定单元配置有数据修正单元和校验策略，数据修正单元调取校验策略，得到钢筋锈蚀原始数据当前值在一个采样周期的第一变化量判断其是否发生数据激变，是则剔除钢筋锈蚀原始数据当前值并将钢筋锈蚀校验数据当前值赋值给钢筋锈蚀原始数据当前值并将钢筋锈蚀原始数据当前值更新为钢筋锈蚀处理数据，输出钢筋锈蚀处理数据；否则直接将钢筋锈蚀原始数据当前值作为钢筋锈蚀处理数据输出，这样就实现了对产生数据突变的钢筋锈蚀原始数据进行修正校验过程。

工作时，首先钢筋锈蚀校验判定单元接收来自第一阳极梯传感器单元采集钢筋锈蚀原始数据以及第二阳极梯传感器单元采集得到的钢筋锈蚀校验数据，数据修正单元调取校验策略，得到钢筋锈蚀原始数据当前值在一个采样周期的第一变化量判断其是否发生数据激变，之所以要调取校验策略，是因为第一变化量发生数据激变有可能是受温度环境因素波动大或阳极损坏这两方面原因带来的影响，而区分这两种影响对于采集数据处理过程的意义重大，若是受温度环境因素影响的数据则需要对其进行数据修正，而阳极损坏则需告知操作人员及时进行更换，具体可如图3所示，其中，校验策略配置有参考值，令钢筋锈蚀原始数据当前值与上一采样周期采集得到的先前值的差值绝对值作为第一变化量，钢筋锈蚀原始数据当前值相对于钢筋锈蚀校验数据当前值的差值绝对值作为第二变化量，校验策略具体为将第一变化量的浮动程度与参考值进行比较，若第一变化量的浮动程度大于参考值，则调取校验值判定策略判断第二变化量是否存在校验偏差，是则将钢筋锈蚀原始数据先前值赋值并更新为钢筋锈蚀处理数据，输出钢筋锈蚀处理数据；否则判定第一变化量发生数据激变，剔除钢筋锈蚀原始数据当前值并将钢筋锈蚀校验数据当前值赋值并更新为钢筋锈蚀处理数据。具体可参见图4，校验值判定策略配置有校验浮动值，校验值判定策略具体为将第二变化量与校验浮动值进行比较，若第二变化量大于校验浮动值，则表示第二变化量存在校验偏差；反之，不存在校验偏差。在本实施例中，将采样周期设置为14天，当然可以根据实际需求对采样周期进行调整设定。

接下来为了便于更加清楚地理解技术方案，进行如下举例说明：第一阳极梯传感器单元当前时刻采集到的钢筋锈蚀原始数据（具体以阳极相对于阴极的电流值为例）为-36μA，上一采样周期采集得到的钢筋锈蚀原始数据为0.5μA，第二阳极梯传感器单元采集得到的当前钢筋锈蚀校验数据为-32μA，第一变化量表示钢筋锈蚀原始数据当前值相对于上一个采样周期的变化量的绝对值，钢筋锈蚀原始数据当前值在一个采样周期的第一变化量为36.5μA，第二变化量表示钢筋锈蚀原始数据当前值相对于钢筋锈蚀校验数据当前值的绝对值，第二变化量为4μA，校验策略配置的参考值为0.2，计算得到第一变化量的浮动程度（第一变化量的浮动程度通过计算第一变化量与上一采样周期采集得到的钢筋锈蚀原始数据的比值得到）为36.5/0.5，此时第一变化量的浮动程度大于参考值，浮动程度大于参考值的结果可能是由于数据激变带来的也有可能是该阳极出现损坏造成的数据不准确，此时需要将该数据与第二阳极梯传感器单元采集的钢筋锈蚀校验数据进行比较，也即调取校验值判定策略排除该深度阳极出现损坏导致采集原始数据不准的问题，校验值判定策略配置有校验浮动值，假设该校验浮动值设置为3，校验值判定策略具体为将第二变化量4μA与校验浮动值3μA进行比较，此时第二变化量大于校验浮动值，说明-32μA数据并不准确，将0.5μA作为钢筋锈蚀处理数据，输出0.5μA且传输至钢筋锈蚀校验判定单元。在本实施例中以阳极相对于阴极的电流值作为数据参量进行举例说明，其他数据参量的采集判断过程与之同理。

由于高桩码头区域范围较为开阔，仅仅设置一组阳极梯采样点并不能反映该区域的钢筋锈蚀状态，因而通常在高桩码头各区域（诸如码头前承台和后承台的钢筋混凝土构件范围）分布有若干组阳极梯传感器单元，根据实际需求来安装阳极梯传感器单元的数量，但这样带来的困扰是，一方面阳极梯传感器单元造价并不低廉，每增加一组传感器单元就会使得成本增加，另一方面，独立设置的各组阳极梯传感器所采集的数据是相互孤立的，各数据之间无法形成关联，对于评估整个高桩码头范围内钢筋锈蚀状态难以给出恰当的指导意见，需要操作人员配合人工现场查验并不方便，且各结构段钢筋锈蚀状态存在差异需要快速定位存在钢筋锈蚀风险具体处于码头的哪个区域，并对各个区域的钢筋锈蚀情况进行综合评价，为此，本发明提供钢筋锈蚀数据区域系统，包括如上述的钢筋锈蚀数据监测子系统，钢筋锈蚀数据采集器间隔布置于高桩码头结构的混凝土中，相邻钢筋锈蚀数据采集器之间等高布置有至少一个第一阳极梯传感器单元，设置的至少一个第一阳极梯传感器单元与钢筋锈蚀数据采集器等高布置，将高桩码头结构按区域划分为若干采集组，每个采集组对应一区域编号，对每个采集组内的钢筋锈蚀数据采集器输出的钢筋锈蚀处理数据与第一阳极梯传感器单元采集得到的钢筋锈蚀原始数据进行数据拟合得到与区域编号一一对应的钢筋锈蚀对照数据，钢筋锈蚀对照数据包括阳极相对于阴极的电压值、阳极相对于参比电极的电压值、阳极相对于钢筋的电压值，阳极相对于阴极的电流值、阳极相对于钢筋的电流值，阳极之间的电阻值、环境温度、混凝土电阻以及服役时间，这样就能够以钢筋锈蚀数据采集器为依据来指导反映该采集组的钢筋锈蚀状态，且每个采集组对应一区域编号，便于及时了解码头各采集组的钢筋锈蚀状态并根据钢筋服役时间对其进行补强阻锈管理，也可以根据区域编号迅速定位出现钢筋锈蚀风险所处的采集组，在稍微增加成本的基础上大大提高了反映该采集组内钢筋锈蚀状态的准度。将每个采集组内的钢筋锈蚀数据采集器输出的钢筋锈蚀处理数据与第一阳极梯传感器单元采集得到的钢筋锈蚀原始数据进行数据拟合具体方法为：根据得到的钢筋锈蚀处理数据与该采集组内的各第一阳极梯传感器单元采集获得的当前数据取均值，得到各参量随采样周期的变化曲线，更加直观地反映各采集组的钢筋锈蚀状态，为操作人员及时进行相应补强阻锈处理提供更为可靠的指导意义。

目前钢筋锈蚀数据监测子系统多通过监测电流值来判定阳极脱钝或锈蚀状态，具体而言，对于埋设在干燥混凝土中的阳极，阳极与阴极之间的测试电流远小于15μA时，表明阳极仍处于钝态，若电流大于15μA时，表明阳极处在活化态，以此为判断依据，但监测电流值随着环境温度的升高会产生数据激变，也就是说当电流大于15μA时阳极依然可能处于钝态，需要操作人员现场确认实际情况，因而仅依据监测电流值这一指标先推算阳极状态，再推测钢筋锈蚀状态这种系统存在局限性。

基于以上存在的技术问题，现在本发明提供钢筋锈蚀数据监测系统，应用于如上 述的钢筋锈蚀数据区域系统，包括锈蚀状态判定单元、氯离子浓度分析单元和钢筋锈蚀输 出单元，单元构成如图6所示，钢筋锈蚀数据监测系统的具体工作过程如图5所示，锈蚀状态 判定单元用于接收钢筋锈蚀对照数据并根据钢筋锈蚀对照数据调用锈蚀第一判定策略判 断钢筋锈蚀是否存在腐蚀风险，锈蚀第一判定策略为判断电流参照值的实际测量值是否大 于电流参照值的理想值，是则通过氯离子浓度分析单元调用锈蚀第二判定策略分析并得到 钢筋锈蚀状态结果，更进一步地，第二判定策略为调用钢筋耐久性模型得到氯离子估计浓 度，当氯离子侵蚀至工作电极并引起锈蚀时，阳极极化电流密度便会急剧增大至锈蚀临界 值之上，采用线性极化法先根据巴特勒-福尔默方程式拟合塔菲尔曲线得到腐蚀电流密度

，其中R_p表示为极化电阻，β_a表示阳极斜率，β_c表示阴极斜率， 阳极斜率β_a表达式为

，阴极斜率β_c表达式

， 其中R为气体常数，T表示环境温度，F为法拉第常数，α为电子转移系数，η表示活化过电位， i₀表示交换电流密度。巴特勒-福尔默方程式为：

腐蚀电流密度i作为评估钢筋锈蚀状态的中间数据，调用钢筋耐久性模型得到氯离子估计浓度，钢筋耐久性模型反映腐蚀电流密度与氯离子估计浓度之间的对应关系：

其中，i表示腐蚀电流密度，Cl表示氯离子浓度，T表示环境温度，R_c表示混凝土电阻，t表示服役时间。在已知腐蚀电流密度i的情况下，反推计算得到氯离子估计浓度，将计算得到的氯离子估计浓度与第一阈值比较，第一阈值表示钢筋处于潜在腐蚀状态时对应的氯离子临界浓度，当氯离子估计浓度大于第一阈值时，则调用第三判定策略；否则输出未腐蚀状态结果。更进一步地，第三判定策略具体为将氯离子估计浓度与第二阈值进行比较，第二阈值表示钢筋处于已腐蚀状态时对应的氯离子临界浓度，当氯离子浓度大于第二阈值时，表明此时钢筋处于已腐蚀状态并输出已腐蚀状态结果，同时将钢筋锈蚀状态结果传输至钢筋锈蚀输出单元显示，并采取相应的补强措施；否则输出潜在腐蚀状态，并采取相应的补强措施；当氯离子估计浓度小于等于第一阈值时，表明钢筋处于未腐蚀状态输出钢筋未腐蚀状态结果，同时将状态结果传输至钢筋锈蚀输出单元，等待下个采样周期。钢筋锈蚀输出单元用于输出区域编号以及与该区域编号相应的钢筋锈蚀状态结果；电流参照值定义为阳极相对于阴极的电流值，将电流参照值的理想值设定为15μA。锈蚀状态判定单元根据钢筋锈蚀对照数据判断各采集组内的钢筋是否存在锈蚀风险，在满足与电流参照值的理想值进行比对超出该值的条件下，结合当前钢筋锈蚀对照数据反推估计氯离子浓度综合判断当前钢筋锈蚀状态，克服了传统钢筋锈蚀数据监测系统仅通过监测电流值单一指标反映钢筋锈蚀状况受到环境温度影响不准确的问题，对钢筋锈蚀数据监测系统进行优化，提高了监测结果的客观性及可靠性，周期性实时监测结果能够及时通过钢筋锈蚀输出单元将监测结果显示出来，便于查看钢筋锈蚀状态以及操作人员预测氯离子的侵蚀速度，监测结果也更加直观可视化。

传统的阳极梯传感器的数据采集过程是由人工操作完成的，为了实现数据采集的自动化和智能化，第一阳极梯传感器单元和第二阳极梯传感器单元通过接口连接有采集仪，采集仪的结构如图7所示，采集仪支持两种数据传输模式，一种是采用4G信号的物联网传输形式，另一种是采用光电转换模式的光信号传输，可实现数据的自动采集和远程传输。

本发明的工作原理和工作过程如下：工作时，首先钢筋锈蚀校验判定单元接收来自第一阳极梯传感器单元采集钢筋锈蚀原始数据以及第二阳极梯传感器单元采集得到的钢筋锈蚀校验数据，数据修正单元调取校验策略，得到钢筋锈蚀原始数据当前值在一个采样周期的第一变化量判断其是否发生数据激变，之所以要调取校验策略，是因为第一变化量发生数据激变有可能是受温度环境因素波动大或阳极损坏这两方面原因带来的影响，而区分这两种影响对于采集数据处理过程的意义重大，若是受温度环境因素影响的数据则需要对其进行数据修正，而阳极损坏则需告知操作人员及时进行更换，其中，校验策略配置有参考值，令钢筋锈蚀原始数据当前值与上一采样周期采集得到的先前值的差值绝对值作为第一变化量，钢筋锈蚀原始数据当前值相对于钢筋锈蚀校验数据当前值的差值绝对值作为第二变化量，校验策略具体为将第一变化量的浮动程度与参考值进行比较，若第一变化量的浮动程度大于参考值，则调取校验值判定策略判断第二变化量是否存在校验偏差，是则将钢筋锈蚀原始数据先前值赋值并更新为钢筋锈蚀处理数据，输出钢筋锈蚀处理数据；否则判定第一变化量发生数据激变，剔除钢筋锈蚀原始数据当前值并将钢筋锈蚀校验数据当前值赋值并更新为钢筋锈蚀处理数据。校验值判定策略配置有校验浮动值，校验值判定策略具体为将第二变化量与校验浮动值进行比较，若第二变化量大于校验浮动值，则表示第二变化量存在校验偏差；反之，不存在校验偏差。这样就实现了对于产生数据突变的钢筋锈蚀原始数据进行修正校验过程，对于输入钢筋锈蚀数据监测系统而言其钢筋锈蚀处理数据是经过修正后的数据，便于接下来更加准确地判断钢筋锈蚀状态，为监测系统提供可供参考的可靠性依据。

锈蚀状态判定单元根据钢筋锈蚀对照数据判断各采集组内的钢筋是否存在锈蚀风险，在满足与电流参照值的理想值进行比对超出该值的条件下，结合当前钢筋锈蚀对照数据反推估计氯离子浓度综合判断当前钢筋锈蚀状态，克服了传统钢筋锈蚀数据监测系统仅通过监测电流值15μA这一单一指标反映钢筋锈蚀状况受到环境温度影响不准确的局限性，对钢筋锈蚀数据监测系统的结构进行优化，从而有效提高了钢筋耐久性监测结果的客观性及可靠性。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.钢筋锈蚀数据监测子系统，其特征在于，包括钢筋锈蚀数据采集器，包括第一阳极梯传感器单元和第二阳极梯传感器单元，所述第一阳极梯传感器单元和所述第二阳极梯传感器单元均预埋于高桩码头结构的混凝土中，所述第一阳极梯传感器单元和所述第二阳极梯传感器单元交叉垂直排布，所述第一阳极梯传感器单元和所述第二阳极梯传感器单元均包括若干等间隔阵列排布的阳极棒；所述钢筋锈蚀数据监测子系统包括钢筋锈蚀校验判定单元，所述第一阳极梯传感器单元、所述第二阳极梯传感器单元分别用于采集钢筋锈蚀原始数据以及钢筋锈蚀校验数据并传输至所述钢筋锈蚀校验判定单元，所述第一阳极梯传感器单元、所述第二阳极梯传感器单元倾斜布置于混凝土不同深度，所述钢筋锈蚀校验判定单元用于输出钢筋锈蚀处理数据，所述钢筋锈蚀校验判定单元配置有数据修正单元和校验策略，所述数据修正单元调取校验策略，得到钢筋锈蚀原始数据当前值在一个采样周期的第一变化量，判断其是否发生数据激变，是则剔除钢筋锈蚀原始数据当前值并将钢筋锈蚀校验数据当前值赋值给钢筋锈蚀原始数据当前值并将钢筋锈蚀原始数据当前值更新为钢筋锈蚀处理数据，输出钢筋锈蚀处理数据；否则直接将钢筋锈蚀原始数据当前值作为钢筋锈蚀处理数据输出；

所述校验策略配置有参考值，令钢筋锈蚀原始数据当前值与上一采样周期采集得到的先前值的差值绝对值作为第一变化量，钢筋锈蚀原始数据当前值相对于钢筋锈蚀校验数据当前值的差值绝对值作为第二变化量，所述校验策略具体为将第一变化量的浮动程度与参考值进行比较，若第一变化量的浮动程度大于参考值，则调取校验值判定策略；否则直接将钢筋锈蚀原始数据当前值作为钢筋锈蚀处理数据输出；通过所述校验值判定策略判断第二变化量是否存在校验偏差，是则将钢筋锈蚀原始数据先前值赋值并更新为钢筋锈蚀处理数据，输出钢筋锈蚀处理数据；否则判定第一变化量发生数据激变，剔除钢筋锈蚀原始数据当前值，将钢筋锈蚀校验数据当前值赋值给钢筋锈蚀原始数据当前值并将钢筋锈蚀原始数据当前值更新为钢筋锈蚀处理数据；

所述校验值判定策略配置有校验浮动值，所述校验值判定策略具体为将第二变化量与校验浮动值进行比较，若第二变化量大于校验浮动值，则表示第二变化量存在校验偏差；反之，不存在校验偏差；计算得到第一变化量的浮动程度，第一变化量的浮动程度通过计算第一变化量与上一采样周期采集得到的钢筋锈蚀原始数据的比值得到。

2.根据权利要求1所述的钢筋锈蚀数据监测子系统，其特征在于，所述钢筋锈蚀原始数据以及钢筋锈蚀校验数据均包括阳极相对于阴极的电压值、阳极相对于参比电极的电压值、阳极相对于钢筋的电压值，阳极相对于阴极的电流值、阳极相对于钢筋的电流值，阳极之间的电阻值、环境温度、混凝土电阻以及服役时间。

3.钢筋锈蚀数据区域系统，包括如权利要求1-2任一项所述的钢筋锈蚀数据监测子系统，其特征在于，所述钢筋锈蚀数据采集器间隔布置于高桩码头结构的混凝土中，相邻所述钢筋锈蚀数据采集器之间等高布置有至少一个所述第一阳极梯传感器单元，将高桩码头结构按区域划分为若干采集组，每个采集组对应一区域编号，对每个采集组内的所述钢筋锈蚀数据采集器输出的钢筋锈蚀处理数据与所述第一阳极梯传感器单元采集得到的钢筋锈蚀原始数据进行数据拟合得到与区域编号一一对应的钢筋锈蚀对照数据；

所述钢筋锈蚀对照数据包括阳极相对于阴极的电压值、阳极相对于参比电极的电压值、阳极相对于钢筋的电压值，阳极相对于阴极的电流值、阳极相对于钢筋的电流值，阳极之间的电阻值、环境温度、混凝土电阻以及服役时间。

4.钢筋锈蚀数据监测系统，应用于如权利要求3所述的钢筋锈蚀数据区域系统，其特征在于，包括锈蚀状态判定单元、氯离子浓度分析单元和钢筋锈蚀输出单元，所述锈蚀状态判定单元用于接收钢筋锈蚀对照数据并根据钢筋锈蚀对照数据调用锈蚀第一判定策略判断钢筋锈蚀是否存在腐蚀风险，所述锈蚀第一判定策略为判断电流参照值的实际测量值是否大于电流参照值的理想值，是则通过氯离子浓度分析单元调用锈蚀第二判定策略分析并得到钢筋锈蚀状态结果，将钢筋锈蚀状态结果传输至钢筋锈蚀输出单元显示，并采取相应的补强措施；否则输出钢筋未腐蚀状态结果并将状态结果传输至钢筋锈蚀输出单元，等待下个采样周期；所述钢筋锈蚀输出单元用于输出区域编号以及与该区域编号相应的钢筋锈蚀状态结果；所述电流参照值定义为阳极相对于阴极的电流值，所述电流参照值的理想值为15μA；

所述第二判定策略为调用钢筋耐久性模型得到氯离子估计浓度，在已知腐蚀电流密度i的情况下，反推计算得到氯离子估计浓度，将计算得到的氯离子估计浓度与第一阈值比较，第一阈值表示钢筋处于潜在腐蚀状态时对应的氯离子临界浓度，当氯离子估计浓度大于第一阈值时，则调用第三判定策略；否则输出未腐蚀状态结果，第三判定策略具体为将氯离子估计浓度与第二阈值进行比较，第二阈值表示钢筋处于已腐蚀状态时对应的氯离子临界浓度，当氯离子浓度大于第二阈值时，表明此时钢筋处于已腐蚀状态并输出已腐蚀状态结果，同时将钢筋锈蚀状态结果传输至钢筋锈蚀输出单元显示，并采取相应的补强措施；否则输出潜在腐蚀状态，并采取相应的补强措施。

5.根据权利要求4所述的钢筋锈蚀数据监测系统，其特征在于，所述钢筋耐久性模型反映腐蚀电流密度与氯离子估计浓度之间的对应关系。

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