港口码头钢结构阴极保护电位自动化监测系统及预测方法与流程

本发明属于港口码头钢结构监测领域，尤其涉及一种港口码头钢结构阴极保护电位自动化监测系统及预测方法。

背景技术：

1、钢管桩的防腐涂层脱落破损多集中于水位变动区，其原因可能是由于钢桩临近外海，风浪较大，基体表面长期受到海水的周期性润湿，经常处于干湿交替状态，氧供应充分，盐分不断浓缩，以及阳光、风吹和海水环境协同作用，腐蚀环境尤为苛刻。由于较大海浪的冲刷，长期对钢桩表面进行刮蹭，进而直接导致钢桩表面涂层受磨蚀而破损。为了防止或减缓钢管桩腐蚀，多采用电化学原理防止金属腐蚀的方法，在钢管桩上安装阳极块，通过消耗阳极块来防止或减缓钢结构锈蚀，称之为牺牲阳极的阴极保护方法。一般情况下，评估牺牲阳极阴极保护效果的最直接方法是通过现场人工检测的方法获取阴极保护电位，根据电位的大小评定阴极保护效果等级。

2、现有钢结构阴极保护电位的获取方法多采用人工检测方法，其主要通过检测人员及潜水人员采用万用表和参比电极现场采集得到。但这种方法费时、费力，受风浪天气等环境因素较大，具有一定的危险性。同时，钢管桩一般90％以上区域被海洋浮游生物覆盖，现场获取保护电位的难度较大。

3、另外，现场检测手段无法实时获取保护电位数据，时效性较差，且无法实时评估保护电位等级，无法及时预警，因此不能很好地掌握钢桩的腐蚀状态。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种港口码头钢结构阴极保护电位自动化监测系统，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种港口码头钢结构阴极保护电位自动化监测系统，包括：

3、监测模块，用于监测钢管桩阴极保护电位数据；

4、无线采集器，与所述监测模块连接，用于将所述钢管桩阴极保护电位数据无线传输至pc端；

5、pc端，与所述无线采集器连接，用于展示所述钢管桩阴极保护电位数据并生成电位数据曲线图，并当所述钢管桩阴极保护电位数据超出预设阈值时报警；

6、移动端，与所述pc端连接，用于显示所述电位数据曲线图，当值班人员不能及时处理报警时移动端联系备班人员。

7、优选地，所述监测模块包括滑套、浮球、连接杆、参比电极、第一连接线、第二连接线、电位传感器、内套环和自适应滚轮；

8、所述滑套套在钢管桩上通过自适应滚轮支撑连接；

9、在滑套内部设置有内套环用于固定自适应滚轮；

10、所述浮球和参比电极通过连接杆固定在所述滑套外部；

11、所述参比电极通过第一连接线连接在电位传感器的正极，钢管桩通过第二连接线连接在电位传感器的负极。

12、优选地，所述自适应滚轮包括滑筒、滑杆、滚轮座、滚轮和弹簧；

13、滑杆滑动连接在滑筒的底部，滑杆和滑筒之间抵接有弹簧，滑杆远离滑筒的一端固定连接有滚轮座，滚轮座内转动连接有滚轮。

14、优选地，所述pc端包括设置模块、数据处理模块、显示模块和报警模块；

15、所述设置模块用于设置监测模块参数和报警阈值；

16、所述数据处理模块用于根据编号对阴极保护电位数据进行分组，获得统计数据，对所述统计数据进行预处理获得阴极保护电位数据曲线；

17、所述显示模块用于展示所述统计数据和阴极保护电位数据曲线；

18、所述报警模块用于当统计数据中有数据超出报警阈值时发出警报。

19、优选地，所述设置模块包括管理单元、第二编号单元和阈值设置单元；

20、所述管理单元用于在pc端添加或删除与监测模块编号对应的快捷查询图标；

21、所述第二编号单元用于为快捷查询图标设置查询编号，并根据查询编号与监测模块编号将快捷查询图标与监测模块连接；

22、所述阈值设置单元用于设置报警阈值。

23、优选地，所述数据处理模块包括缺失值填充单元、异常值处理单元和曲线生成单元；

24、所述缺失值填充单元用于通过插补法进行填充缺失值；

25、所述异常值处理单元用于通过隔离森林进行异常值监测并删除异常值，再通过插补法进行填充；

26、所述曲线生成单元用于根据异常值处理后的数据绘制阴极保护电位数据曲线。

27、本发明还提出一种用于港口码头钢结构阴极保护电位自动化监测系统的腐蚀程度预测方法，包括以下步骤：

28、构建初始预测模型；

29、基于所述统计数据对初始预测模型进行训练，获得腐蚀程度预测模型；

30、通过腐蚀程度预测模型对监测数据进行分析，获得预测结果。

31、优选地，所述初始预测模型包括lstm单元、卷积层单元、模型函数单元、收缩注意力单元、全局注意力单元；

32、所述lstm单元包括输入门、输出门和遗忘门；

33、所述卷积层单元由若干个卷积子单元组成；

34、所述模型函数单元包括激活函数、软阈值函数与层归一化函数；

35、所述收缩注意力单元包括一个平均池化层、两个1×1的卷积层、一个归一化层、一个激活函数和一个软阈值函数；

36、所述全局注意力单元包括一个softmax层，一个1×宽×高的卷积层，两个1×1的卷积层和一个激活函数。

37、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

38、本发明公开了一种港口码头钢结构阴极保护电位自动化监测系统及预测方法，系统包括：监测模块，用于监测钢管桩阴极保护电位数据；无线采集器，与所述监测模块连接，用于将所述钢管桩阴极保护电位数据传输至pc端；pc端，与所述无线采集器连接，用于展示所述钢管桩阴极保护电位数据并生成电位数据曲线图，并当所述钢管桩阴极保护电位数据超出预设阈值时报警；移动端，与所述pc端连接，用于显示所述电位数据曲线图，当值班人员不能及时处理报警时移动端联系备班人员。本发明通过阴极保护电位监测数据能够对钢结构进行深层次监测，并将结构及时通知维护人员钢结构状态，避免错过最佳维护时间，而且本发明解决了需要人工去现场监测耗费人力资源的缺陷。

39、本发明的监测模块包括滑套、浮球、连接杆、参比电极、第一连接线、第二连接线、电位传感器、内套环和自适应滚轮。通过上述装置能够使参比电极跟随海平面浮沉确保参比电极始终在海平面之下，而且通过滑套固定能够使参比电极一直与钢管桩保持相对位置，避免了因参比电极横向移动造成的电位变化。

技术特征：

1.一种港口码头钢结构阴极保护电位自动化监测系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的港口码头钢结构阴极保护电位自动化监测系统，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的港口码头钢结构阴极保护电位自动化监测系统，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的港口码头钢结构阴极保护电位自动化监测系统，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的港口码头钢结构阴极保护电位自动化监测系统，其特征在于，

6.根据权利要求4所述的港口码头钢结构阴极保护电位自动化监测系统，其特征在于，

7.一种用于权利要求1-6所述的港口码头钢结构阴极保护电位自动化监测系统的腐蚀程度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的腐蚀程度预测方法，其特征在于，

技术总结本发明公开了一种港口码头钢结构阴极保护电位自动化监测系统及预测方法，属于港口码头钢结构监测领域，系统包括：监测模块，用于监测钢管桩阴极保护电位数据；无线采集器，与所述监测模块连接，用于将所述钢管桩阴极保护电位数据传输至PC端；PC端，与所述无线采集器连接，用于展示所述钢管桩阴极保护电位数据并生成电位数据曲线图，并当所述钢管桩阴极保护电位数据超出预设阈值时报警；移动端，与所述PC端连接，用于显示所述电位数据曲线图，当值班人员不能及时处理报警时移动端联系备班人员。本发明通过监测数据能够及时将钢结构状态通知维护人员，避免错过最佳维护时间，而且本发明解决了需要人工去现场检测耗费人力资源的缺陷。技术研发人员：刘红彪,陈益飞,叶树清,齐广政,乔小利,齐方利,张路刚,于洋,薛德清,张阔,刘宣,隋洪福,赵一博受保护的技术使用者：交通运输部天津水运工程科学研究所技术研发日：技术公布日：2024/10/10