WIFI和GPS技术在工程现场检测仪器中的应用

一、      概述

随着我国的基本建设投资规模的持续扩大，加强对建设工程质量的检测、监控和管理，保证工程的质量和安全也成为建设工程领域的重要工作。为保证工程质量，在工程施工和验收过程中大量使用了各种检测方法和检测仪器进行现场的检测、监测工作。与此同时，对工程检测和监测的单位、人员、工程信息、数据、结果的信息化管理的需求也越来越迫切，而实现上述信息化管理的基础就是现场检测及监测设备具备与网络对接的功能，同时可以客观记录被检工程的地理位置和检测时间。由于受到信息技术发展的制约，之前的检测或监测仪器因很少具备上述功能。随着蓝牙、Wifi等无线传输技术和GPS技术的发展及应用的普及，使得检测或监测仪器能实现上述功能，能极大地促进检测或监测技术的发展，可使建设工程质量的检测、监控和管理水平产生飞跃。

二、技术路线及实现

     1、现有设备的改造

       对于以前不具备无线传输功能的现存仪器，通过添加外接设备，从而达到应用相关技术的目的。

       目前的现有仪器大致分为两种类型，针对这两种类型各自的特点可进行不同的升级改造方案：

一种是单片机等无操作系统的仪器（如钢筋检测仪，回弹仪的等产品），此类仪器有以下特点：

 ①没有USB接口，只有串行接口或者是串行接口衍生的USB接口；

        ②本身耗电量就小，自带电池容量也小；

       ③生成的数据文件较小；

       ④多在较封闭的工程现场使用。

考虑到添加外接设备后不能影响仪器原有的电池使用时间，故选择外接串口转蓝牙模块（我公司自行研制），通过蓝牙实现与智能终端的对接。该模块耗电量小，可以随时切换工作与待机两种模式，工作模式下耗电量小，待机模式下基本不耗电，保证了不影响仪器原有的电池使用时间。另外，数据文件较小使得蓝牙技术也可以保证其在工程现场检测过程中数据传输的实时性。但封闭的使用环境，使得该类型仪器支持GPS功能较困难；较小的电池容量使得如果一味的添加GPS功能，也影响仪器原有的电池使用时间，可考虑应用智能终端的GPS功能来实现对检测现场的定位和测试时间的管理。

另一种ARM、PC104等具有操作系统的仪器（如非金属超声测桩仪、基桩动测仪、基桩静载依等），此类仪器有以下特点：

①有USB接口；

②自带电池容量也较大，达到了近万毫安时，是智能手机电池容量的4-5倍；

③数据文件较大；

④多在开阔的工程现场使用。

这类仪器而检测数据量大，如果继续使用蓝牙传输技术，则文件的传输时间过长，无法保证其在工程现场检测环境下的实时性。开发利用USB接口的WIFI模块，则可将这类仪器改造成具有WIFI功能的仪器。北京智博联公司选用了近几年市场上新出的一种产品（具有 Wi-Fi功能的SD卡），通过二次开发，使得其仪器通过该设备实现存储和Wi-Fi功能。开阔的使用环境和较大的电池容量也使得在该类型上直接添加GPS模块成为了可能。两个功能模块的较低的功耗也保证了不会影响原有仪器的电池使用时间。

     2、新设备的研发与应用

       随电子、计算机等信息技术的发展，无论仪器是否具备操作系统，在仪器内部集成Wi-Fi与GPS芯片与天线已经成为了一套成熟的技术，使得仪器在硬件上从一开始就满足了相关技术需要的硬性条件。软件上将通过不断的更新升级，将针对这两项技术的实用功能不断的带给用户，使用户能够真切地体验到这两项技术在工程现场检测过程中的实用性和便利性。

三、可实现的功能

1、单独应用

　　具备有ＷＩ－ＦＩ和ＧＰＳ功能的仪器可有以下的应用：

        ①　可以将仪器与计算机无线连接，并可将仪器内的数据自动下载到本地PC上保存。避免了需要将仪器内部存储的数据传输到计算机上时，仍需要连线或其他设备的转接，较为方便、可靠。

 ②　另外仪器通过计算机与网络相连后，可以实现机内软件的自动升级功能。

 ③　仪器在工程现场课通过ＷＩＦＩ功能与手机等智能终端相连，然后通过这些智能终端的网络功能，实现检测或监测数据的实时传送。

 ④对于具备有ＧＰＳ功能的仪器，由于数据文件内带有GPS数据，用户可以在分析软件内的地图上查看当时采集数据的实际位置和实际时间。保证了数据的真实可靠性。

2、系统应用

      1）组成检测管理系统

具备有ＷＩ－ＦＩ和ＧＰＳ功能的仪器通过智能终端（智能手机或平板电脑），借助无线数据传输和专门的管理软件，组成检测管理系统。

      数据在采集完成后保存数据文件的同时自动上传到智能终端，由智能终端的软件对数据进行整体打包，写入相关验证数据后，通过3G网络上传到检测管理系统服务器。

       智能终端可以由智能手机或平板电脑来承担相关角色，现今的大多数智能手机和平板电脑都可以共享3G上网，通过该功能将建立仪器与检测管理系统的传输通道。智能终端软件在智能终端内建有数据缓存，如果3G网络在现场环境条件差无法保证智能终端的数据实时上传，则智能终端可以等待网络条件允许后后台自动或手动上传数据。智能终端软件只会对现场数据进行打包并写入验证数据。由于智能终端自身带有GPS功能，用户可以在系统内查看两者（仪器数据与智能终端数据）在实地现场的坐标是否相同、采样与传输的时间是否相近，实现数据的可追溯、可验证性。

数据上传到服务器后，通过我公司开发的检测管理系统，可实现对工程现场检测涉及到的单位、人员、工程信息、数据、结果进行系统的管理和有条件的共享。具有以下突出的优点：

  ①保证检测数据的真实、可靠和完整性；

  ②便于各级检测管理部门对检测的工程、检测单位、检测人员、检测数据和检测报告进行追踪和管理，大幅度地提高管理水平。

  ③检测数据的实时共享，使得检测单位能对现场检测的情况实时地进行查看和指导，能有效地利用单位的资源，提升现场的检测水平。

      2）组成实时监测系统

具备有ＷＩ－ＦＩ和ＧＰＳ功能的监测设备通过智能终端（智能手机或平板电脑）或３Ｇ模块，借助无线数据传输和专门的管理软件，组成实时监测系统，实现检测数据的远程管理的报警，实现无人值守，保证监测的可靠性的同时能大幅度地降低成本。

四、结语

　　随信息、网络技术的发展，具备有无线传输（如ＷＩＦＩ）和ＧＰＳ功能的检测和监测仪器，配合互联网技术和专用软件的开发，将拓展出多种重要的应用，大幅度地提升工程检测和监测的技术水平，对保障工程质量和安全将起到十分重要的作用。因此无线传输和GPS技术在此类仪器的开发过程中的应用将成为未来发展的一种趋势。