一种混凝土结构实时健康监测系统的制作方法

本技术涉及混凝土结构监测，尤其涉及一种混凝土结构实时健康监测系统。

背景技术：

1、建筑结构健康监测是一个关键的领域，它涉及到确保建筑物的安全性、可靠性和长期稳定性。传统的结构健康监测方法通常依赖于提前在结构内部预埋传感器或进行定期人工检查，这些方法存在着一些局限性，比如已建成的工程结构可能未提前预埋传感器，定期人工检查的检测结果实时性不强且费时费力。

2、混凝土是用途最广、用量最多的一种建筑材料，同时钢筋混凝土结构也是目前最为普遍使用的建筑结构形式之一。然而建筑物在起初设计时均有其服役年限，随着建筑物“年龄”增长，加之环境污染对其的侵蚀和破坏，混凝土的耐久性能日益引发人们的关注。耐久性问题的存在，大大缩短了混凝土结构的使用寿命，降低了其服务质量，增加了安全隐患，且因此使得混凝土结构的修复和加固耗费了大量的财力和物力，增加了时间成本，引起了巨大的经济损失。为了保障结构的安全性、完整性、适用性以及耐久性，结构健康检测的重要性日益突显。

3、近年来，计算机技术、通讯技术及各类传感器技术的发展，使养护和管理模式从以往依赖外观目测和部分仪器检测逐渐发展为综合运用各种现代科技手段进行检测。这一转变使得全方位的监测和计算机管理评估成为可能。目前大型土木工程结构的健康监测在国内外已经受到广泛的关注和重视。

4、现有的混凝土结构健康监测多采用在结构内部埋置传感器(如电阻应变片、光纤光栅传感器等)或定期人工检测的方式。内置传感器的方式难以应用于已建成工程结构，定期人工检测的方式实时性不高，且工作量大并依赖于技术人员的经验和判断，导致结果的及时性和准确性难以保证。

5、现有很多的检测设备或者仪器是直接设置在混凝土结构的表面，容易受到外部环境影响、比如下雨刮风或者动物触碰等。同时只能够固定时间人工安装检测，无法实现长期的定时检测或者实时检测。比如公开号为cn111595941a的中国专利公开了一种基于无线通信与大数据的超声波混凝土劣化检测仪和公开号为cn108824444a的中国专利公开了一种深基坑混凝土支撑无线超声波阵列传感器及监测方法。这些技术方都存在上述谈到的缺点，容易受环境影响。因此，需要设计一种混凝土结构实时健康监测系统。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种混凝土结构实时健康监测系统，解决现有混凝土结构无法实时检测，安装在外部监测仪器容易受到环境和动物影响的技术问题。

2、通过设置嵌入式结构，使得监测装置更加稳定，不受环境因素影响，不用人工操作即可实现实时检测，稳定性更好，也能实时检测混凝土结构预应力的变化。

3、为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

4、一种混凝土结构实时健康监测系统，包括若干个内嵌入监测装置和远程用户监测管理端，若干个内嵌入监测装置相互之间组网，进行信息传输，其中一个内嵌入监测装置与远程用户监测管理端无线连接，每个内嵌入监测装置均是嵌入混凝土结构内设置；

5、内嵌入监测装置包括密封壳体和外部电气壳体，密封壳体与外部电气壳体密封连接，密封壳体嵌入到混凝土结构内部，外部电气壳体贴合在混凝土结构上。

6、进一步地，密封壳体的外侧设置有若干个侧边倾斜超声波传感器、光栅应力传感器、震动传感器和前段超声波传感器，前段超声波传感器设置在密封壳体的前端，并水平设置，光栅应力传感器和震动传感器均设置在密封壳体的外侧，并与混凝土结构贴合设置，若干个侧边倾斜超声波传感器设置在密封壳体的外侧。

7、进一步地，侧边倾斜超声波传感器设置的数量为4个，4个侧边倾斜超声波传感器等弧度间隔设置在密封壳体的外侧，侧边倾斜超声波传感器倾斜向前设置，侧边倾斜超声波传感器设置在密封壳体与外部电气壳体连接处。

8、进一步地，侧边倾斜超声波传感器的倾斜角度为60-85度。

9、进一步地，外部电气壳体的外侧设置有太阳能板和天线，外部电气壳体内设置有控制器单元、太能充放电电池装置和数据存储模块，太能充放电电池装置与控制器单元连接供电，数据存储模块与控制器单元连接。

10、进一步地，内嵌入监测装置采用预埋安装或者表面安装的方式，预埋安装时，在建筑施工阶段，将装置预埋于混凝土结构表面，布置在容易发生应力集中和易受损的区域，表面安装时，在已建成的混凝土结构表面，通过钻孔将装置安装在结构的位置。

11、进一步地，数据存储模块包括存储管理电路和数据存储芯片，数据存储芯片经存储管理电路与控制器模块连接。

12、本实用新型由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

13、(1)本实用新型通过无线传输技术，能够实现数据的实时传输，显著提升检测结果的实时性，避免了定期人工检查的滞后性，还采用太阳能供电技术，配备可充电电池组，确保了系统的持续稳定运行，减少了对外部电源的依赖，进一步降低了维护成本，其次，设计灵活，可以方便地安装在混凝土结构的表面，不受施工阶段的限制，无论在建或已建成建筑结构都可以布设。此外，该装置可以通过一发多收的方式组成网络，并通过无线网络组成一个完整的监测系统，实现对建筑结构关键节点的全面覆盖。

14、(2)通过设置侧边倾斜超声波传感器，可以更好的混凝土结构全面的检测，检测范围更广，通过倾斜设置，倾斜发射的波形检测效果更好，同时设置有预应力检测和震动检测，实时检测混凝土结构是否受到震动，预应力是否发生变化，实时检测混凝土的健康。

1.一种混凝土结构实时健康监测系统，其特征在于：包括若干个内嵌入监测装置和远程用户监测管理端，若干个内嵌入监测装置相互之间组网，进行信息传输，其中一个内嵌入监测装置与远程用户监测管理端无线连接，每个内嵌入监测装置均是嵌入混凝土结构内设置；

2.根据权利要求1所述的一种混凝土结构实时健康监测系统，其特征在于：侧边倾斜超声波传感器（5）设置的数量为4个，4个侧边倾斜超声波传感器（5）等弧度间隔设置在密封壳体（1）的外侧，侧边倾斜超声波传感器（5）倾斜向前设置，侧边倾斜超声波传感器（5）设置在密封壳体（1）与外部电气壳体（2）连接处。

3.根据权利要求2所述的一种混凝土结构实时健康监测系统，其特征在于：侧边倾斜超声波传感器（5）的倾斜角度为60-85度。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土结构实时健康监测系统，其特征在于：外部电气壳体（2）的外侧设置有太阳能板（4）和天线（3），外部电气壳体（2）内设置有控制器单元、太能充放电电池装置和数据存储模块，太能充放电电池装置与控制器单元连接供电，数据存储模块与控制器单元连接。

5.根据权利要求1所述的一种混凝土结构实时健康监测系统，其特征在于：内嵌入监测装置采用预埋安装或者表面安装的方式，预埋安装时，在建筑施工阶段，将装置预埋于混凝土结构表面，布置在容易发生应力集中和易受损的区域，表面安装时，在已建成的混凝土结构表面，通过钻孔将装置安装在结构的位置。

6.根据权利要求4所述的一种混凝土结构实时健康监测系统，其特征在于：数据存储模块包括存储管理电路和数据存储芯片，数据存储芯片经存储管理电路与控制器模块连接。