“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)腐蝕在線檢測(cè)與智能診斷系統(tǒng)”是以傳感器元件、數(shù)據(jù)采集器、腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù)可視化平臺(tái)為核心技術(shù)的首個(gè)腐蝕大數(shù)據(jù)在線監(jiān)測(cè)與智能診斷系統(tǒng)。此系統(tǒng)通過(guò)傳感器元件收集近10種環(huán)境因子與腐蝕數(shù)據(jù)信息，并由數(shù)據(jù)采集器采集數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)傳送到共享云端數(shù)據(jù)庫(kù)，腐蝕與環(huán)境因子數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)無(wú)線接收，內(nèi)置基于腐蝕大數(shù)據(jù)理論的數(shù)據(jù)挖掘算法處理，實(shí)現(xiàn)腐蝕監(jiān)測(cè)信息動(dòng)態(tài)可視化，從而實(shí)現(xiàn)為各種工程建設(shè)提供腐蝕安全監(jiān)測(cè)、在線評(píng)估、診斷及預(yù)警等服務(wù)，提高了材料實(shí)施腐蝕防治措施效率，為工程在設(shè)計(jì)建造時(shí)的選材、選址、環(huán)評(píng)提供了科學(xué)依據(jù)，為解決當(dāng)前材料腐蝕失效助力。

  高通量腐蝕傳感器元件

包括腐蝕傳感器元件、污染物傳感器元件、溫度及相對(duì)濕度傳感器元件。腐蝕傳感器元件材料可以針對(duì)性采用銅及銅合金、銀及銀合金、鎳及鎳合金、金及金合金、錫及錫鉛合金、鋁、鍍鋅鋼材等被廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中金屬材料，腐蝕傳感器元件采用簡(jiǎn)單的插接方式，隨環(huán)境腐蝕逐漸損耗，在失效時(shí)可便捷更換。傳感器元件可依據(jù)各型裝備電子產(chǎn)品中電子元器件、印制電路板（PCB）、設(shè)備的支撐和框架等器件和結(jié)構(gòu)的不同，制備成封裝、涂敷和開(kāi)放等不同類(lèi)型的傳感器元件，如圖所示：

  高精度多通道數(shù)據(jù)采集器

主要由微電流模塊和MCU控制板兩主要部分組成。如圖所示，腐蝕傳感器測(cè)得的微電流信號(hào)，經(jīng)儀表運(yùn)算放大器放大50倍后，再經(jīng)有源濾波器濾波器后，送到AD轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行AD模擬/數(shù)字進(jìn)行轉(zhuǎn)化。MCU控制板采集到的數(shù)據(jù)信號(hào)會(huì)將采集的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在ACM采集器內(nèi)置的TF卡上，并通過(guò)無(wú)線GPRS以間隔500 ms主動(dòng)往外發(fā)送數(shù)據(jù)至云端。最終用戶可以通過(guò)計(jì)算機(jī)將云端儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)下載下來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。采集精度可達(dá)到pA級(jí)別。提供外置電源供電及電池供電兩種設(shè)備。采集間隔為30分鐘的電池設(shè)計(jì)壽命為3年。用戶在現(xiàn)場(chǎng)可快速更換電池。硬件通過(guò)2G/4G無(wú)線通訊技術(shù)或超低功耗LoRa通訊技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸至云數(shù)據(jù)庫(kù)或本地私有化數(shù)據(jù)庫(kù)。

腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù)可視化平臺(tái)

可視化平臺(tái)提供大數(shù)據(jù)采集模塊、大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊、數(shù)據(jù)可視化模塊及數(shù)據(jù)智能分析模塊。大數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)終端設(shè)備數(shù)據(jù)的采集與上傳，大數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)清洗后入庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)管理；數(shù)據(jù)可視化提供腐蝕數(shù)據(jù)的成圖及腐蝕速率與環(huán)境因子的變化曲線，數(shù)據(jù)挖掘模塊提供專業(yè)的數(shù)據(jù)分析模型，對(duì)采集的數(shù)據(jù)之間關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析，并對(duì)腐蝕及安全狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估及預(yù)警。

傳感器元件高通量、高便捷性

腐蝕傳感器元件尺寸小（毫米級(jí)）且重量輕（毫克級(jí)）壽命長(zhǎng)，采用簡(jiǎn)單的插接方式，隨環(huán)境腐蝕逐漸損耗，在失效時(shí)可便捷更換。

數(shù)據(jù)采集器高精度、高頻次、多通道、長(zhǎng)壽命

高頻次：數(shù)據(jù)采集每分鐘一次，通過(guò)2G/4G無(wú)線通訊技術(shù)或超低功耗LoRa通訊技術(shù)傳送數(shù)據(jù)至網(wǎng)關(guān)，一天可采集上萬(wàn)條數(shù)據(jù)。

多通道：具備雙通道、多通道模式，可同時(shí)采集4種材料的環(huán)境腐蝕信息，可進(jìn)行耐蝕新材料快速評(píng)價(jià)。

高精度：采用零電阻電流計(jì)及微電流數(shù)據(jù)采集卡對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，采集精度達(dá)到pA級(jí)別，比掛片方法提高約百萬(wàn)倍，可輕松監(jiān)測(cè)傳統(tǒng)手段無(wú)法發(fā)現(xiàn)的腐蝕現(xiàn)象。

可視化平臺(tái)多系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)量

全球最大的腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù)，年收集數(shù)據(jù)量由傳統(tǒng)掛片方法的KB級(jí)提高到TB級(jí)，擴(kuò)大109倍；全國(guó)各地腐蝕與環(huán)境因子數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)無(wú)線接收，內(nèi)置基于腐蝕大數(shù)據(jù)理論的數(shù)據(jù)挖掘算法，實(shí)現(xiàn)腐蝕監(jiān)測(cè)信息動(dòng)態(tài)可視化，便于腐蝕智能診斷和預(yù)警。

建筑物防水監(jiān)測(cè)預(yù)警與智能管理系統(tǒng)

建筑物防水工程能夠使其在設(shè)計(jì)耐久年限內(nèi)，防止雨水及生產(chǎn)生活用水的滲漏和地下水的侵蝕，確保建筑物結(jié)構(gòu)和室內(nèi)設(shè)施不受損害，為人們提供一個(gè)舒適和安全的生活空間環(huán)境。防水工程的質(zhì)量好壞直接影響房屋建筑的使用功能和壽命，關(guān)系到人民生活和生產(chǎn)能否正常進(jìn)行。然而，由于地域環(huán)境差異大，防水施工質(zhì)量參差不齊，防水材料品質(zhì)不一，管理難度大等原因，當(dāng)前并沒(méi)有形成有效的技術(shù)對(duì)建筑物防水工程的好壞進(jìn)行直接評(píng)估，只能依靠人工巡檢和群眾上報(bào)等手段對(duì)施工完成的建筑物滲水情況進(jìn)行提醒和處理，不僅浪費(fèi)人力物力，效率低下，反應(yīng)遲緩，還給人們的生活生產(chǎn)活動(dòng)帶來(lái)極大的不便。

建筑物防水監(jiān)測(cè)預(yù)警與智能管理系統(tǒng)是“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)腐蝕在線監(jiān)測(cè)與智能診斷系統(tǒng)”在建筑物防水工程領(lǐng)域的成功應(yīng)用，并根據(jù)用戶需求量身打造的智能管理系統(tǒng)。

建筑物防水監(jiān)測(cè)預(yù)警與智能管理系統(tǒng)用于建筑物滲水情況監(jiān)測(cè)，包括地下室、地下車(chē)庫(kù)、地下倉(cāng)庫(kù)等地面的滲水高度、滲水時(shí)間和滲水具體地點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了建筑物防水工程的三級(jí)監(jiān)測(cè)與自動(dòng)報(bào)警功能；同時(shí)連續(xù)采集、記錄并無(wú)線傳輸監(jiān)測(cè)位置局部微環(huán)境的溫度、相對(duì)濕度、Cl-濃度和腐蝕電流等參數(shù)信息，進(jìn)行后臺(tái)智能管理與大數(shù)據(jù)分析。實(shí)現(xiàn)了建筑物滲水情況的連續(xù)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)及預(yù)警，能夠?qū)B水地點(diǎn)和時(shí)間進(jìn)行精準(zhǔn)定位，提高了防水治理措施效率，建立了建筑物從施工到使用過(guò)程中的全防水過(guò)程的智能管理數(shù)據(jù)庫(kù)，為保障人們生產(chǎn)生活環(huán)境的舒適性提供了可靠支撐。

電子與通訊裝備腐蝕監(jiān)測(cè)預(yù)警與智能管理系統(tǒng)

環(huán)境介質(zhì)引起的腐蝕失效，是破壞電子裝備可靠性的關(guān)鍵性病害，電子與通訊裝備腐蝕監(jiān)測(cè)預(yù)警與在線診斷是判斷電子裝備的服役行為、評(píng)估電子與通訊裝備安全狀態(tài)、分析其面臨的潛在威脅及辨別缺陷的一種關(guān)鍵性技術(shù)。復(fù)雜多變與極端自然環(huán)境，腐蝕規(guī)律復(fù)雜，缺乏長(zhǎng)期可靠的腐蝕評(píng)價(jià)技術(shù)，是電子與通訊裝備失效的主要影響因素。對(duì)電子電工材料的腐蝕監(jiān)測(cè)仍然依靠傳統(tǒng)的暴曬技術(shù),缺乏現(xiàn)代的監(jiān)測(cè)技術(shù)，無(wú)法實(shí)時(shí)掌握電子線路及電工設(shè)備的腐蝕狀態(tài)。

根據(jù)“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)腐蝕在線監(jiān)測(cè)與智能診斷系統(tǒng)”技術(shù)研發(fā)的先進(jìn)電子與通訊裝備腐蝕監(jiān)測(cè)預(yù)警與智能管理系統(tǒng)可連續(xù)采集、記錄并無(wú)線傳輸監(jiān)測(cè)位置局部微環(huán)境的溫度、相對(duì)濕度、表面的霉菌、污染物濃度、電子電工材料的腐蝕電流及累計(jì)腐蝕量，對(duì)電子與通訊裝備服役環(huán)境的嚴(yán)酷程度及其腐蝕速率實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。建立了電子與通訊裝備服役過(guò)程中的全壽命過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了電子與通訊裝備在線安全健康評(píng)估、診斷及預(yù)警，提高了電子與通訊裝備實(shí)施腐蝕防治措施效率。

橋梁腐蝕大數(shù)據(jù)評(píng)估與在線診斷系統(tǒng)

由材料腐蝕引發(fā)的橋梁垮塌事故時(shí)有發(fā)生，因此材料腐蝕是貫穿橋梁從設(shè)計(jì)到服役全壽命必須考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。以往的橋梁材料腐蝕診斷采用實(shí)物取樣或片段化掛片方法獲取數(shù)據(jù)，存在數(shù)據(jù)量少，數(shù)據(jù)積累周期長(zhǎng)，環(huán)境因素耦合性差等特點(diǎn)，不能及時(shí)反映橋梁材料腐蝕行為的演化規(guī)律與機(jī)理，診斷準(zhǔn)確率不高。另外，新橋梁在設(shè)計(jì)建造時(shí)，選材、選址、環(huán)評(píng)過(guò)程中需要深入了解現(xiàn)場(chǎng)多項(xiàng)環(huán)境影響因素，依據(jù)現(xiàn)有現(xiàn)場(chǎng)掛樣方法，也存在耗時(shí)周期長(zhǎng)，材料腐蝕和環(huán)境因素?cái)?shù)據(jù)極少等問(wèn)題，這給橋梁設(shè)計(jì)建造帶來(lái)較大的先天未知及不確定性。其主要原因是缺乏橋梁材料腐蝕大數(shù)據(jù)在線監(jiān)測(cè)與評(píng)估技術(shù)。,缺乏現(xiàn)代的監(jiān)測(cè)技術(shù)，無(wú)法實(shí)時(shí)掌握電子線路及電工設(shè)備的腐蝕狀態(tài)。

“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)腐蝕在線監(jiān)測(cè)與智能診斷系統(tǒng)”在橋梁腐蝕監(jiān)測(cè)成功應(yīng)用，用于鋼結(jié)構(gòu)橋梁安全性監(jiān)測(cè)，包括單層、單跨或多跨、雙坡、單坡或多坡度鋼梁主結(jié)構(gòu)及各種斜拉索內(nèi)部絞線的腐蝕監(jiān)測(cè)。通過(guò)連續(xù)采集、記錄并無(wú)線傳輸監(jiān)測(cè)位置局部微環(huán)境的溫度、相對(duì)濕度、表面污染、橋梁鋼的腐蝕電流及累計(jì)腐蝕量，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)連續(xù)橋梁服役環(huán)境的嚴(yán)酷程度以及橋梁鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕速率的大數(shù)據(jù)在線監(jiān)測(cè)，建立了橋梁材料從設(shè)計(jì)到選材、到服役過(guò)程中的全壽命過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)。

博物館腐蝕監(jiān)測(cè)預(yù)警與智能管理系統(tǒng)

婦好青銅偶方彝于1976年出土于河南省安陽(yáng)市殷墟婦好墓，為商后期的青銅器，現(xiàn)收藏于中國(guó)國(guó)家博物館。國(guó)家文物局2002年至2005年開(kāi)展的“全國(guó)館藏文物腐蝕損失調(diào)查”結(jié)果顯示，50.66%的館藏文物存在不同程度的腐蝕損害，重度以上腐蝕的館藏文物有230余萬(wàn)件（占16.5％），如不采取有效措施，有可能造成數(shù)以億元計(jì)的損失。經(jīng)近幾年的大氣污染治理，2012年國(guó)家博物館所處的北京市二氧化硫總排放量為102000噸，二氧化硫濃度雖有下降但環(huán)境污染仍較為嚴(yán)重，在此環(huán)境中，導(dǎo)致博物館藏品受損現(xiàn)象呈明顯加劇趨勢(shì)，文物收到破壞與威脅，金屬加速腐蝕。因此，增強(qiáng)博物館藏品的保護(hù)意識(shí)，采取有效監(jiān)測(cè)措施，排除和預(yù)防環(huán)境對(duì)文物的破壞是當(dāng)務(wù)之急。,缺乏現(xiàn)代的監(jiān)測(cè)技術(shù)，無(wú)法實(shí)時(shí)掌握電子線路及電工設(shè)備的腐蝕狀態(tài)。

根據(jù)館方需求，研發(fā)了博物館腐蝕監(jiān)測(cè)預(yù)警與智能管理系統(tǒng)，對(duì)婦好青銅偶方彝進(jìn)行智能腐蝕監(jiān)測(cè)，并對(duì)長(zhǎng)期獲取的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行連續(xù)的檔案記錄，，該數(shù)據(jù)記錄也是文物病害診斷的第一首資料，是保護(hù)處理和評(píng)估的重要參數(shù)。

大氣環(huán)境腐蝕性在線監(jiān)測(cè)與智能管理系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)位于加查縣安繞鎮(zhèn)，隸屬于西藏自治區(qū)南地區(qū)，加查縣位于西藏自治區(qū)東南部、雅魯藏布江中游，縣政區(qū)分布于雅魯藏布江南北兩岸。其東、北與林芝市的朗縣、工布江達(dá)縣接壤；西接桑日、曲松兩縣；南與隆子縣毗鄰。加查縣地處岡底斯山——念青唐古拉山與喜馬拉雅山大地構(gòu)造單元之陷凹地帶，地貌區(qū)域?yàn)椴啬瞎鹊亍５孛矃^(qū)劃為喜瑪拉雅高山亞區(qū)多河流地帶，地勢(shì)西高東低，全縣平均海拔約4000米，雅魯藏布江河谷地帶海拔在3100米－3500米之間，縣城所在地安繞鎮(zhèn)仲巴街海拔為3240米。加查縣屬于屬高原溫帶半干旱季風(fēng)型氣候區(qū)，光照充足，輻射強(qiáng)，日溫差大，雨季集中，冬春季干燥多風(fēng)。年均氣溫8.9℃，年日照2750小時(shí)，年均降水492.7毫米，集中在5月，占全年降水量的93%，無(wú)霜期149天。自然災(zāi)害主要有洪水、冰雹、霜凍、干旱、病蟲(chóng)害等，其中洪水是主要的自然災(zāi)害。冰雹年均3次，集中在7～8月。

大氣環(huán)境腐蝕性在線監(jiān)測(cè)與智能管理系統(tǒng)能夠?qū)ρ鹏敳夭冀浇拇髿猸h(huán)境因素進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)通過(guò)記錄不同材料在此區(qū)域的腐蝕速率，為橋梁、鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施的選材提供一手資料。