為更好的為包括“大飛機”、“天宮”等重大專項、華為、長城汽車企等大型企業以及其他用戶提供高水平的專業化、個性化材料腐蝕（老化）科技支撐服務，進一步提高共享服務水平，實現資源高效利用目的。國家材料環境腐蝕野外科學觀測研究平臺與北京豐盈環蝕技術有限公司合作，共同建設綜合研究型示范試驗站及試驗檢測中心，共同開展快捷、實時的專業化、個性化材料腐蝕（老化）專業化成套科技服務，推進數據共享，實現資源高效利用。建立具有外場暴露、加速試驗、室內模擬、分析檢測、室內外相關研究及數據共享系統建立等綜合性功能的材料腐蝕（老化）試驗研究示范平臺。

    開展的主要工作包括：1、基于物聯網先進大氣腐蝕在線檢測系統的建設和推廣示范。建立腐蝕試驗的智能化管理系統，實現腐蝕數據實時采集和遠程監控；2、腐蝕數據庫和腐蝕監控中心建設。滿足實時的、原始的、海量的采集數據的存儲，支持通過中心服務器監控各監檢測點設備狀態。

    我國材料環境腐蝕野外觀測研究發展現狀

    國家環境材料腐蝕平臺是參照國外同類平臺的建設水平，根據我國材料環境腐蝕臺站的基礎條件和科技部建設國家野外臺站規劃，重點圍繞西部大開發、振興東北重工業基地和國家重大工程建設以及戰略性新型產業發展的需要。國家環境材料腐蝕平臺是基礎性、公益性的科技共享服務平臺，經過多年的創新發展，已建設成為具有世界先進水平的材料腐蝕野外觀測研究試驗基地和數據共享平臺，可以提供包括材料現場暴露試驗、環境數據監檢測、材料腐蝕評價、失效分析、材料和裝備壽命評估、材料和裝備環境適應性研究、材料腐蝕室內外相關性、材料腐蝕評價方法和裝備研發、材料腐蝕防護成套技術、材料選材和施工設計等形式多樣的科技服務。基于平臺多年的材料野外腐蝕試驗和大量數據積累，在航空、航天、兵器、船舶、機械、鋼鐵、石油石化、電力、電子、鐵路交通等眾多行業提供了大量的實物資源和信息資源科技支撐服務。另外，材料腐蝕平臺也是我國材料腐蝕研究和技術培訓基地，同時也是材料腐蝕領域的人才培養和教育基地。

    國家環境材料腐蝕平臺目前整合建成大氣環境腐蝕試驗站 15 個，水環境腐蝕試驗站 7 個，土壤環境腐蝕試驗站8 個，基本上涵蓋了我國典型的大氣、水和土壤環境特征。各野外試驗站開放服務的場地面積達到了485,000平方米，總面積 105,000 多平方米試驗設施對外服務。經過多年的大規模持續材料投試，共完成了包括黑色金屬、有色金屬、高分子材料、建筑材料和涂鍍層材料等 5大類，654 種，共計 14 萬余件材料試件的野外腐蝕觀測試驗。經過多周期，最長達 35 年的長期野外觀測研究，取得大量寶貴的材料腐蝕數據和環境因素數據。經過數據整編和數字化加工，現已積累5 大類材料及構件在大氣、土壤和水環境的腐蝕數據和自然環境因素測定數據共400 多萬條，共計一萬多張腐蝕形貌圖片數據，資源信息化數據量達到 10GB。

    經過十一五期間“邊共享、邊建設”的整合建設，目前國家環境材料腐蝕平臺已經進入“邊共享、邊建設”的新時期，平臺資源以用為主，共享服務是平臺運行期的主要工作內容。開展加速腐蝕試驗新技術的研究和應用，繼續深入開展新材料及部件在典型自然環境中的數據積累。

    目前我國大多數試驗站已擁有了良好的試驗場地和設施，但更多的腐蝕數據積累工作還停留在傳統的周期掛樣，數據獲得的質量和速度非常不理想。特別是還缺乏實時腐蝕數據監檢測技術的應用，所用的基本監檢測裝置都比較簡單，通常包括一支傳感器（電偶電極），一臺測量儀器及相應的電纜，腐蝕檢測系統單機記錄數據，需要定期人工采集數據，無法實時處理大數據的狀況。因此，我國環境腐蝕野外臺站在線監檢測技術處于研究階段，不僅實現使用網絡系統進行監控，而且各種環境因素監檢測技術也大都停留簡單的溫濕度和腐蝕電流的測量，較為單一檢測技術難以提供足夠可靠的數據，需要建立多種檢測技術相結合的監檢測體系，可以實現野外腐蝕狀況的實時、精確、多方位智能檢測。基于物聯網無線傳輸技術發展，腐蝕檢測儀器操作更加簡便，節省人力，檢測距離越來越長。并且利用計算機技術在大數據方面的應用，把腐蝕測量裝置與邏輯、運算機構結合起來，檢測數據分析處理更加方便、迅速，可從大量數據中解析出有效的信息資料，在數據分析過程中采用專家系統自動完成數據分析的大部分工作。逐步實現我國自然環境檢測技術的推廣應用，必將為各行業設施的服役安全發揮著重要作用。

    國家材料環境腐蝕平臺開展服務的意義

    材料腐蝕平臺目前建成的 30 個野外試驗站主要負責完成科技部公益性、基礎性專項和十一五科技基礎條件平臺專項開展的大規模長周期材料腐蝕（老化）野外試驗及數據積累任務，各試驗站都具備了開展長期掛樣試驗服務的條件和能力。在材料腐蝕平臺轉入運行期后，將在原有大規模材料投試所積累數據的基礎上，將針對用戶的實際需求，開展更加深入的專業化、個性化科技服務。在前期服務的典型用戶中，比如“大飛機”、“天宮”等重大專項以及華為、高鐵等大型企業，都要求提供包括現場試驗、室內模擬加速試驗、測試分析、環境載荷譜制定、腐蝕（老化）行為規律以及數據庫、專家系統等綜合性、專業化的系統服務支撐。目前在運行的野外試驗站盡管也都具備一定的研究能力，但大部分都是以野外觀測研究為主，在室內模擬加速試驗、環境載荷譜制定、以及材料腐蝕（老化）的測試分析和在線監檢測技術基礎較差，難以滿足用戶的需求。

    因此根據新形勢下經濟和科技發展需求，結合材料腐蝕（老化）科技資源及學科特點，依托綜合研究中心在科研優勢，建立綜合試驗站，廣泛地開展我國典型大氣環境下材料大氣腐蝕行為及規律研究工作和采用科學、快捷的手段來正確地對大氣環境腐蝕嚴酷性進行分類，將對國民經濟建設中合理地選擇材料及防腐措施具有重大的意義。基于目前采用長期而繁重的環境監檢測和標準試樣的長、短期大氣曝露腐蝕試驗作為研究和評價大氣環境腐蝕嚴酷性的唯一手段，在國家材料環境腐蝕平臺長期大氣腐蝕數據積累和實驗室加速腐蝕，采用 ACM 電化學方法開展了金屬材料大氣腐蝕行為研究及大氣環境腐蝕嚴酷性評價工作，可實現在線實時監檢測設施的腐蝕狀態，可以為安全評估和腐蝕壽命預測提供大數據。

    因此，針對性的開展戶外在線監檢測系統建設的專項服務研究，具有非常顯著的必要性和迫切性，通過本專題在我國野外試驗站示范應用，所取得研究成果在電力、通訊、運輸等行業的推廣，對設備/ 裝置的長期安全運行具有重要意義，進而保障和促進國民經濟建設的健康發展。

    國家材料環境腐蝕平臺總體目標

    國家環境材料腐蝕平臺在原有國家野外試驗站網體系基礎上，依托綜合研究中心建立具有外場暴露、加速試驗、室內模擬、分析檢測、室內外相關研究及數據共享系統建立等綜合性功能的材料腐蝕（老化）試驗研究示范平臺。作為該項工作的基礎，國家材料環境腐蝕野外科學觀測研究平臺與北京豐盈環蝕技術有限公司合作，共同完成了綜合研究型示范試驗站及試驗檢測中心第一期建設，已開展了“大飛機”重大專項的電偶構件環境譜加速腐蝕實驗，在已建設的試驗場開展了管線鋼材料的土壤腐蝕試驗，已完成 1 年周期的取樣工作，進行了碳鋼和耐候鋼、鋁合金、新型涂層材料的暴曬實驗和戶外加速腐蝕試驗研究，在第一期綜合試驗站建設和運行基礎上，擴大試驗場地面積，增加共同開展快捷、實時的專業化、個性化材料腐蝕（老化）專業化成套科技服務，推進數據共享，實現資源高效利用。研制具有溫濕度、二氧化硫、氯離子等主要大氣環境因素在線監檢測傳感器、大氣腐蝕電化學測試儀、無線數據網絡傳輸系統、腐蝕數據庫和腐蝕預測系統等基于物聯網先進大氣腐蝕在線檢測系統；完成我國典型大氣環境試驗站進行示范性應用，開展室內外腐蝕相關性研究工作，從而建立腐蝕電流與腐蝕速率的關系模型；建立“我國典型大氣環境腐蝕速率在線監檢測系統”專項數據服務共享頁面，為各行業的設備材料選擇、腐蝕防護方案設計、維修維護提供數據支撐；為電力、通訊以及運輸等行業設備選擇、腐蝕防護方案設計、維修維護提供數據支撐，以及長期安全運行服務。

    國家材料環境腐蝕平臺服務對象

    開展本專題服務，能夠為“大飛機”重大專項、海洋腐蝕973項目，以及華為、長城汽車等大型企業，提供更加完善的加速腐蝕實驗條件，并通過基于物聯網先進大氣腐蝕在線檢測系統在綜合示范試驗站的試運行和可靠性驗證，將在促進國家材料環境腐蝕平臺野外試驗站的數據積累和確定我國大氣腐蝕等級分布起到示范帶動作用，并將在電力、通訊和運輸等行業進行推廣應用。因此本專題建設成果應用主要針對的服務對象為：

    1、電力行業

    我國電力行業發展迅速，輸電網跨溫帶、亞熱帶、熱帶三大氣候帶，加上高原氣候區，具有世界上少有的多樣性氣候。我國氣候環境可以劃分為五個氣候區：熱帶濕熱區、亞熱帶亞濕熱區、溫帶溫和區、溫帶干燥區、寒帶干燥區等，不同氣候區的溫度和濕度具有明顯的差異。在氣候區劃分基礎上根據環境狀況，進一步分為工業大氣、海洋大氣、鄉村大氣和城市大氣等環境類型。特別是在東部沿海地區有綿長的海岸線，西部有沙漠、鹽湖等惡劣環境，并含有環渤海灣地區和內鹽湖鹽漬土以及某些工業快速地區發展所帶來的重工業大氣污染重等，使長期運行在自然環境下的導線、地線、金具、桿塔、接地裝置等重要設備受到嚴重腐蝕破壞。當腐蝕對構件材料性能的削弱積累到一定程度，或當自然環境出現極端惡化時（如冰雪、臺風等），將導致輸變電設備及構件的突發性失效。因此，基于物聯網先進大氣腐蝕在線檢測系統是大幅度提高電網材料耐腐蝕性能的數據支持，確保電網安全可靠運行的必要保障，也是建設“堅強智能電網”的重要組成部分。

    2、通訊行業

    隨著移動通訊的快速發展，通訊基站所處環境錯綜復雜，特別是重度污染地區都會導致基站鐵塔天線等基站設備面臨著嚴苛的考驗。由于產品服役環境涉及因素繁多，而且評價試驗時間較長，已經嚴重影響到了產品設計和質量評價效率，導致影響產品質量的不確定性加大，產品成本加大。基站設施和通訊產品的金屬材料及其防護層進行快速壽命測試有著迫切性的需求，其中實現遠程在線腐蝕監檢測是服役壽命評估研究中的關鍵技術。因此，基于國家材料環境數據共享服務平臺積累的金屬及防護涂層大氣腐蝕數據，并借助移動通訊在數據無線傳輸方面的優勢，結合在線大氣腐蝕監檢測傳感器，建立大氣腐蝕數據監控中心，通過本項目的實施，進一步提高平臺數據在工業生產中的應用服務質量，一方面可以提高企業產品設計水平和生產質量的控制，另一方面可以大幅度降低產品質量評價成本，是確保通訊設施安全可靠運行的必要保障。

    3、運輸行業

    中國高速鐵路作為現代社會的一種新的運輸方式，中國是世界上高速鐵路發展最快、系統技術最全、集成能力最強、運營里程最長、運營速度最高、在建規模最大的國家。因此我國高鐵已貫穿東西南北，沿途經過工業大氣、海洋大氣、鄉村大氣和城市大氣等多種復雜大氣環境，一方面高速列車材料面臨著復雜多變的大氣腐蝕問題，另一方面在沿海和工業污染地區的高鐵基礎設施腐蝕狀況非常嚴重，因此，基于物聯網先進大氣腐蝕在線檢測系統在我國高鐵的建設和運營中的應用，必將為高鐵設施安全可靠運行提供必要保障。

    綜上所示 , 由于電力、通訊和運輸等行業設施和產品服役環境條件嚴酷苛刻，各類設備材料都面臨在大氣環境中的腐蝕和防護問題。依托“國家材料環境腐蝕平臺”，基于物聯網先進大氣腐蝕在線檢測系統的建設和推廣示范，可為設備材料選型和腐蝕防護方案制定提供基礎數據支撐，對設備在大氣環境中長期安全服役具有重要意義。

    國家材料環境腐蝕平臺平臺資源現狀

    服務專項承攬單位已完全具備了支撐本專題服務的資源條件，具體如下：

    （1）項目承擔單位經過60年的發展，項目承擔單位已擁有各種電化學分析儀器、環境腐蝕試驗模擬設備、材料檢測設備等近 30 臺套，這些設備為項目的順利開展提供了硬件保障。不僅擁有武漢大氣試驗站，而且是平臺各大氣試驗站的組長單位，可以為基于物聯網先進大氣腐蝕在線檢測系統提供驗證實驗場所。

    （2）項目承擔單位作為國家材料環境腐蝕平臺大氣組長單位長期負責國家材料環境腐蝕試驗大氣試驗站的數據采集與分析工作，同時也是我國較早開展大氣腐蝕監檢測 ACM 儀研究的單位，研究成果為本項目的順利開展提供了良好的科研基礎。

    （3）擬參加本專項服務的人員大多具有大氣腐蝕行為和規律科研經驗，具有腐蝕數據分析處理、腐蝕數據庫設計和數據共享服務等工作經驗，熟悉該研究領域的各項工作內容。

    此外，本服務專項采用廣泛收集國內外各種相關腐蝕研究成果、現場調研和實驗室研究相結合的方法，不僅保證了研究工作的系統性和科學性，還能通過實驗數據進行對比驗證，保證分析結果的可靠性。服務專項承攬單位多年來開展對外腐蝕數據共享和物聯網技術開發服務，與較多數的電力、通訊和運輸設備使用單位有業務關系，可保障專題研究成果的推廣應用工作順利完成。

    國家材料環境腐蝕平臺服務成果

    基于現代計算機技術，建立腐蝕試驗的智能化管理系統，以保障試驗站標準、高效、長期運行，保障試驗數據的可靠性。該系統功能主要包括腐蝕試驗遠程實時監檢測（包括監檢測設備、設施的安裝與集成）、氣象因素數據自動記錄與查詢、大氣污染物數據記錄與查詢、試驗站過程數據記錄、試樣唯一身份檢測數據（如腐蝕或老化數據）記錄與查詢、測試標準的電子化數據流控制、多功能查詢與圖表顯示、標準化檢測報告生成、數據的網絡化傳輸等。

    （1）研制在線監檢測傳感器

    應用原電池原理，由 Fe-Ag 電偶組成傳感器，基板由 0.8mm 厚的碳鋼板加工到 64mm*64mm 制成。將基板在丙酮中超聲波脫脂后，先涂上一層厚度為20μm 含有 BN 和環氧樹脂的絕緣涂層，然后再涂上一層厚度為 15μm 含有銀和樹脂的導電層，這層導電層相當于陰極，鋼基板裸露的部分相當于陽極。

自動采集系統實物照片

    （2）大氣腐蝕電化學測試儀

    大氣腐蝕電化學測試儀將各種環境下的溫度、相對濕度 RH 以及感測器的輸出電流大氣腐蝕電化學測試儀。電源部分采用獨立的太陽能電源供應模塊，為主板、傳感器提供電源。傳感器目前可支持如環境溫度等參數采集。為了具有擴展性，主板對外提供統一的接口，采用 RS485/CAN 方式。只要支持這種硬件接口的傳感器，都可以方便的納入采集系統中。考慮到野外環境的復雜性，使用超低功耗的STM32L152VBT6 芯片。使用意發半導體的這款芯片，可以在降低成本、降低功耗的基礎上獲得同等的處理能力。

    （3）無線數據網絡傳輸系統

    傳輸部分使用 GPRS 模塊，采用串口通信的模式驅動。可支持中國移動、中國聯通的 GSM 網絡。

    （4）腐蝕數據庫

    信息收集服務將會安裝在一臺公網服務器上。采集的數據經過加密，通過運營商網絡訪問這臺服務器。服務器將會記錄這些定期上行的數據，并將收集到的數據存儲在數據庫中。數據庫中將保存所有原始的采集數據，此外，為了數據分析和挖掘的需要，將建立匯總分析表格，以便進行統計分析報表處理。

腐蝕數據庫在線示意圖

    （5）腐蝕數據庫和腐蝕監控中心建設

    建立腐蝕數據庫和腐蝕預測系統，完成在線監檢測腐蝕數據存儲數據庫設計和建立，腐蝕數據庫將滿足實時的、原始的、海量的采集數據的存儲，此外，為了數據分析和挖掘的需要，將建立匯總分析表格，以便進行統計分析報表處理；建立腐蝕監控中心支持 WEB 方式訪問數據，支持數據的查詢、分析和統計，可以根據用戶需要，定期或即時整理出報表。用戶可通過web 方式，到中心服務器查詢各監檢測點的歷史數據。支持用戶通過中心服務器監控各監檢測點設備狀態。支持當監檢測點出現異常時，通過短信、郵件等方式向相關責任人即時報警。

    腐蝕預測系統：采用 MVC 模式對內處理數據，對外展示數據分析結果。支持WEB方式訪問數據，支持數據的查詢、分析和統計，可以根據用戶需要，定期或即時整理出報表。用戶可通過 web 方式，到中心服務器查詢各監檢測點的歷史數據。支持按照定制的報表即時或定期生成。支持用戶通過中心服務器監控各監檢測點設備狀態。支持當監檢測點出現異常時，通過短信、郵件等方式向相關責任人即時報警。

    大氣環境腐蝕速率在線監檢測系統數據服務共享：建立“我國典型大氣環境腐蝕速率在線監檢測系統”專項數據服務共享頁面，為各行業的設備材料選擇、腐蝕防護方案設計、維修維護提供數據支撐；為電力、通訊以及運輸等行業設備選擇、腐蝕防護方案設計、維修維護提供數據支撐，以及長期安全運行服務。