技术摘要：
本发明涉及一种基于无线通信与大数据的超声波混凝土劣化检测仪，属于混凝土劣化检测领域。该检测仪包括超声波主控模块、无线通信模块、主控芯片和声测片；所述主控芯片的一端连接无线通信模块，另一端连接超声波主控模块，控制将超声波主控模块获取的超声波信号发送给  全部
背景技术：
混凝土广泛用于各土木工程，是一种重要的建筑材料。混凝土由于自身的缺陷和 外界环境因素会发生劣化，影响其性能，降低土木工程的质量。对混凝土结构进行监测已成 为世界关注的重点，现今混凝土无损检测技术种类较多，如曹加淮提出的回弹法、超声法、 红外成像检测法等建筑工程检测无损检测技术。 目前，超声波检测技术相对于其他无损检测具有更多的优势。杨铭斐在超声波检 测技术在混凝土桩基中的应用中提到，超声波检测对混凝土的厚度、长度没有限制，且在不 同高度、不同截面的检测结果互不影响。获取的参数易于分析和判定，可靠性高。超声波检 测仪利用超声波在均匀介质中传播遇缺陷尺寸大于超声波波长时会发生反射的特性，根据 反射波形的特征，可判断缺陷的位置、尺寸等，被广泛运用于测距、测厚度、无损检测等技术 领域。 现今，大数据发挥的作用越来越大，黄中正在论大数据应用现状及发展趋势提到， 大数据已广泛应用于企业，行业，并成为提高企事业竞争力的资源。通过将大数据与云计 算、物联网、人工智能等融合在一起，能够为后续创新发展提供支持。其迅猛发展也为利用 5G无线通信与大数据结合实现混凝土结构的实时监测提供了可能。王亚楠在基于无线通信 与ASP技术的大数据生产管理系统开发与应用的研究提到，可依靠基于无线通信和ASP技术 的大数据管理系统，将无线通信技术应用到现代测控仪器的连接中,尤其是在地下混凝土 结构这种难以采用导线连接的环境中，可有效提高对监测对象有关数据的处理效率和存储 能力。 传统形式的计算机互联网技术是基于既定程序来实施计算的，难以解决不确定问 题，而人工智能技术有数据库，能够进行数据信息的比对，并在此基础上进行推断，找到最 好的解决办法。人工智能最为突出的特色就是其本身具有良好的学习能力，能够及时进行 更新与升级，运算速度会更快，计算结果更精准。也就是能够做到同时代共同发展。 现有超声波检测仪器不能够对混凝土进行实时监测，无法保障结构安全，留下了 安全隐患。而且大多需要去现场测量，使用不便，受外界环境干扰大，人工记录数据工作量 大，效率低。对于所测数据，现场记录易出错且存储不便。因此，亟需一种监测精度高的超声 波检测仪，能够实时监测，保障结构安全，有效的节省人力物力资源。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于无线通信与大数据的超声波混凝土劣 化检测仪，提高检测精度；同时还能将检测数据实时上传到智能终端，实现实时监测，大大 节省人力物力资源。 3 CN 111595941 A 说　明　书 2/5 页 为达到上述目的，本发明提供如下技术方案： 一种基于无线通信与大数据的超声波混凝土劣化检测仪，其特征在于，该检测仪 包括超声波主控模块(1)、无线通信模块(2)、主控芯片(3)和声测片(5)； 所述主控芯片(3)的一端连接无线通信模块(2)，另一端连接超声波主控模块(1)， 控制将超声波主控模块(1)获取的超声波信号发送给无线通信模块(2)，转换为数字信号后 发射给智能终端(4)；所述超声波主控模块(1)通过电路连接声测片(5)，控制声测片(5)发 射和接收超声波信号，并将其转换为数据信号传送给主控芯片(3)。 进一步，所述超声波主控模块(1)包括超声波读取模块(14)、超声波驱动模块 (12)、超声波接收模块(13)、超声波控制模块(11)、超声相控阵换能器(15)和多路开关 (16)； 所述超声波驱动模块(12)和超声波接收模块(13)通过多路开关(16)与超声相控 阵换能器(15)连接；所述超声波驱动模块(12)和超声波接收模块(13)各连接一片声测片 (5)；所述超声波控制模块(11)控制超声波驱动模块(12)以设定的时间定时发射超声波；所 述多路开关(16)为集成模拟多路电子开关，控制超声相控阵换能器(15)的开与闭，从而间 接控制、接收与发射超声波；所述超声波读取模块(14)对超声波接收模块(13)接收到的超 声波信号进行读取，并将模拟信号转化为数据信号，再传送给主控芯片。 进一步，所述超声波接收模块(13)包括限幅隔离模块(131)、信号放大模块(132) 和带通滤波模块(133)； 所述限幅隔离模块(131)为高压二极管限幅电路，可使低压声波信号顺利通过，用 于屏蔽高压信号，从而保护电路；所述信号放大模块(132)用于将传播时受到反射和能量损 失的超声波信号进行放大；所述带通滤波模块(133)为无源带通滤波电路，用于隔离外界噪 音干扰。 进一步，所述超声波控制模块(11)包含有定时模块，控制超声波按设定时间定时 发射。 进一步，所述超声相控阵换能器(15)由若干个等间距的电压晶片线形排列组成， 实现超声波信号的聚焦发送与聚焦接收。 所述超声相控阵换能器包含加法器，阵元数目在16到64之间，阵元间距小于等于 0.5λ，且每发射一次超声波时，以恒定的功率持续3—10秒。 进一步，所述无线通信模块(2)包括信号接收模块(21)、信号转换模块(22)、信号 发射模块(24)和存储芯片(23)； 所述信号接收模块(21)用于接收主控芯片(3)传来的数据信号；所述信号转换模 块(22)用于将接收的数据信号转化为数字信号；所述信号发射模块(24)用于将数字信息发 送到智能终端，实现无线通信；所述存储芯片(23)用于对收集的数字信息进行暂时存储，降 低信息遗漏丢失的风险。 进一步，所述声测片(5)是两片相互平行的为一组，将待监测混凝土结构夹在中 间。 进一步，所述智能终端(4)的应用软件对无线通信模块(2)发送来的数据进行处 理，并与大数据数据库进行自动比对；对于不同情况下，所述混凝土劣化检测仪实时监测反 馈的数据有所不同，由比对结果判断被监测混凝土结构的劣化程度。当数据超过临界值时 4 CN 111595941 A 说　明　书 3/5 页 自动报警，自动生成修补方案。 本发明的有益效果在于：本发明超声波混凝土劣化检测仪，克服了现有超声波混 凝土检测仪只能人工现场检测，耗费大量人力资源，并且不能实时监测混凝土结构安全性 的缺点，集实时监测，5G无线通信，无损检测，大数据分析，和人工智能处理于一体，既节省 了人力物力资源，又为地下结构的使用安全性提供了有力保障；具体有益效果如下： 1)预埋的两片平行声测片可将待监测混凝土结构夹在中间，其间等间距固定的探 头可实现全方位紧密检测； 2)本发明采用的声测片通过电路与安置在混凝土结构外部超声波主控模块和无 线通信模块相连，便于检修； 3)本发明采用的超声波主控模块和无线通信模块可实现定时发射超声波并实时 向智能终端传输数据，从而实现实时监测； 4)本发明采用的无线通信模块可实现网络传输数据，其传输速度更快，传输过程 更稳定，同时可传输的数据量更大，为实时监测的成功实现提供强有力的保障； 5)本发明采用的智能终端包括混凝土材料性能大数据库，可将实时传输至智能终 端的数据与大数据库进行比对，高效判断出被监测混凝土结构的劣化程度； 6)本发明采用的智能终端包括人工智能系统，该系统通过计算机编程技术呈现人 类智能，可通过传输数据与大数据库的比对结果的分析及时提供智能修补方案，节省人力 资源。 本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并 且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可 以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和 获得。 附图说明 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优 选的详细描述，其中： 图1为本发明超声波劣化检测仪的结构连接关系图； 图2为本发明超声波劣化检测仪的结构示意图； 图3为本发明超声波劣化检测仪的安装效果图； 图4为本发明超声波劣化检测系统框架图； 附图标记：1-超声波主控模块，2-无线通信模块，3-主控芯片，4-智能终端，5-声测 片，6-固定底座，11-超声波控制模块，12-超声波驱动模块，13-超声波接收模块，14-超声波 读取模块，15-超声相控阵换能器，16-多路开关，21-信号接收模块，22-信号转换模块，23- 存储芯片，24-信号发射模块，131-限幅隔离模块，132-信号放大模块，133-带通滤波模块。