2021年第3期
信
China Computer&Communication计算机工裡龛用就术IPv6洌络在混凝土结构智能监测领域的应用 王洋*高瑞&刘炜*
（西北农林科技大学a.信息化管理处；b.信息工程学院，陕西杨凌712100）
摘要：IPv4地址资源有限，开发IPv6技术迫在眉睫.IPv6应用领域广泛，利用IPv6地址资源丰富的特点将IPv6技术应用到混凝土结构健康监测领域，不仅能大大提高监测的效率和准确度，还能提高混凝土结构的安全性，延长混凝土结构的使用寿命. 关键词：IPv6技术；混凝土结构；智能监测
中图分类号：TP391.44文献标识码：A文章编号：1003-9767（2021）03-025-02
Application of IPv6Network in the Field of Intelligent Monitoring of Concrete
Structures
WANG Yang：GAO Rui b,LIU Wei a
(a.Information Management Office;b.School of Information Engineering,Northwest A&F University,Yangling Shaanxi712100,China)
Abstract：Due to the limited IPv4address resources,the development of IPv6technology is extremely urgent.IPv6has been applied in a wide range of fields.The application of IPv6address resources to the health monitoring field of concrete structures can greatly improve the monitoring efficiency and accuracy,and improve the safety of concrete structures,and extend the service life of concrete structures.
Keywords:IPv6technology;concrete structure;intelligent monitoring
人脸识别考勤0引言
2011年2月，IANA宣布IPv4地址总池资源清空，IPv6的推广和使用已经迫在眉睫。国务院办公厅印发的《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》中明确指出：用5~10年的时间形成下一代互联网产业体系，组建成全球最大规模的IPv6应用网络。
1IPv6主流技术
目前，IPv4网络过渡到IPv6网络的主流技术有IPv4/IPv6双栈技术、隧道技术以及地址转换技术E。IPv4网络过渡到IPv6网络主要有3个阶段：一是纯IPv4网络阶段；二是IPv4向IPv6网络过渡阶段，使用IPv4的设备越来越少，使用IPv6的设备越来越多；三是纯IPv6阶段。
随着物联网的快速发展，目前支持IPv6的嵌入式设备的数量也在快速增长，而6LoWPAN（基于IPv6的低速无线个域网标准）正是非常关键的技术。物联网根据信息生成、传输的过程分为感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层叫6LoWPAN的架构是由低功耗无线局域网（LoWPAN）组成的，LoWPAN是IPv6的末梢网络。6LoWPAN主要包括协议栈、链路层技术、编址、报头格式以及网状拓扑结构。6L0WPAN技术应用广泛，从医院患者健康传感器监测到大规模的设备监控都应用了6LoWPAN技术。干开峰等应用6L0WPAN技术对农业温室大棚中的温度、湿度以及光照强度进行监测，实现了无线传感器网络与6LoWPAN技术的数据交互与无缝对接冈。李枝琴等基于6L0WPAN技术，依托CC2530硬件平台设计了教室灯光监测系统，能够远程监测教室的光照度值以及有无人员等信息［4I o田浩等应用6LOWPAN 技术建立了煤矿数据传输监测系统，解决了传感器节点部署困难、节点部署过少的问题切。赵衍等基于IPv6技术建立了多语种教学资源管理平台［6］o本文基于6LoWPAN技术应用广泛的特点，对6LoWPAN在混凝土结构健康监测方面的应用进行详细分析。
2混凝土结构健康监测技术
混凝土建筑物倒塌大部分是由初始裂缝引起的，因此监测混凝土结构是否健康的重要指标之一就是裂缝。裂纹扩展是
基金项目：赛尔网络下一代互联网技术创新项目（项目编号：NGII20190624）o
艾草精油提取设备作者简介：王洋（1986—），男，陕西咸阳人，硕士研究生，工程师。研究方向：IPv6技术在混凝土结构安全监测中的应用。
信IB 与电IE
China Computer & Communication
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混凝土建筑物断裂的警告信号，如果在早期能发现这种扩展现 象，就能够及时采取相应的维护措施。目前，监测混凝土结构 的智能系统有很多种，如智能薄膜裂缝监测方法m 、灰系统
理论亚临界裂纹扩展方法冈、无线智能聚合混凝土结构健康监 测系统叫
MKD-S78智能薄膜裂缝监测方法，指在混凝土结构表面附上大量 可以传导电信号的金属丝，形成一个参考框架。电信号从导 线一端发送到另一端，在另一终端不断地检测信号。当混凝
土结构表面开始出现裂缝时，混凝土结构监测区域内的导线 也会断开，电信号便无法判断混凝土结构的裂缝情况。灰
系统理论亚临界裂纹扩展方法利用有限元思想选取若干点来
接近无限个点，特别是在关键位置的点，可以选择有限的代 表点建立方程。无线智能聚合混凝土结构健康监测系统由检 测钢筋混凝土结构、信号激励模块、信号数据采集模块、无 线通信模块和电源模块组成。智能聚合材料被预先嵌入被检 测的钢筋混凝土结构中。在无线通信模块中，采样模块通过
模拟、数字(A/D )转换器将接收到的电压信号转换成数字 二进制信号，射频模块通过Zigbee 无线网络传输到网关。网 关用于接收来自每个监控节点的二进制数字信号，并将其传
输到个人计算机进行信号处理。
3 IPv6技术在混凝土结构健康监测中的应用
IPv6网络拓扑作为物联网的关键组成部分，可以分为树
状拓扑结构、星状拓扑结构和网状拓扑结构㈣。本文借助
椰油酸IPv6地址池的优势将IPv6技术应用在混凝土结构健康监测
中，构建混凝土结构健康监测平台，主要包括IPv6传感器节 点、IPv6网关以及终端平台。
本文建立的基于IPv6的混凝土结构健康监测系统主要包 括用户管理模块、用户登录认证模块、设备状态模块、数据采 集模块、数据建模模块和数据分析模块。用户登录进入页面后，
右上角会出现设置(包括本地配置、个人设置、切换用户等)、
消息(包括预警消息和其他消息)、锁屏(锁屏后显示登录页
面，只能通过输入密码进行登录)、用户通信(用户可以通过 平台进行交流)、帮助、退出等。设备状态模块根据网络通信 协议来判断设备是否宕机，打开后下面会出现设备状态列表， 列表中会显示设备名称、运行时间、运行状态等，IP 地址(包
括路由器和网关)可以添加和删除，并且还可以编辑设备名称。 一个传感器节点对应唯一的IPv6地址，因此数据采集模块采
集的数据和采集位置也是一一对应的。本系统根据不同的监测
环境，在数据建模模块建立不同的模型。在数据分析模块，若
监测值小于最大裂缝宽度，则认为结构安全；若监测值在最大 裂缝宽度允许范围内，则认为结构有开裂的趋势，发出预警；
若监测值远远超过最大裂缝宽度，则认为结构存在安全隐患， 发出红灯警示，需要及时采取措施对混凝土结构进行修复。本
系统有效解决了无线传感器网络与IPv6网络间异构网络中的 信息传输问题，降低了系统耗能和监测成本，延长了节点寿命,
有利于提高监测系统的效率和准确度[11]o
4结语
本文根据IPv6地址资源丰富的优势，结合现有混凝土结 构健康监测技术，构建了基于6LoWPAN 的混凝土结构健康 监测平台。6LOWPAN 技术在混凝土结构健康监测领域的应
用，不仅能够有效提高混凝土结构健康监测的效率，保障混
凝土结构安全，及时对混凝土结构进行维护，延长混凝土结 构的寿命O
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