地下管線陰極保護(hù)的智能化遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)調(diào)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種管道防腐技術(shù)，尤其是一種借助于GPRS網(wǎng)絡(luò)和GPS授時(shí)、定位系統(tǒng)的地下管線陰極保護(hù)的智能化遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)調(diào)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼制石油管道是石油化工行業(yè)油品輸送必不可少的容器設(shè)施，但在運(yùn)行過程中，經(jīng)常會(huì)遭受內(nèi)、外環(huán)境介質(zhì)的腐蝕，從而埋下安全隱患。陰極保護(hù)技術(shù)是一種防止或抑制被保護(hù)金屬構(gòu)筑物發(fā)生電化學(xué)腐蝕的技術(shù)。通過對(duì)被保護(hù)的金屬施加一定的陰極電流，使被保護(hù)金屬的電位負(fù)于某一電位值，使其上的陽(yáng)極反應(yīng)得到抑制，從而使金屬的腐蝕得到控制。
[0003]在管道的腐蝕事故中，由于陰極保護(hù)不到位，導(dǎo)致管道出現(xiàn)腐蝕泄露的情況非常多。一旦這些管道出現(xiàn)泄露，將造成嚴(yán)重的安全事故。根據(jù)本發(fā)明人多年的研宄，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于金屬管線陰極保護(hù)監(jiān)控技術(shù)方面的應(yīng)用現(xiàn)狀如下:
[0004]國(guó)際上多數(shù)做得比較先進(jìn)的公司采用陰極保護(hù)有線監(jiān)控，將數(shù)據(jù)并入SCADA系統(tǒng)(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))。但是該系統(tǒng)依然存在以下問題:管道陰極保護(hù)的有關(guān)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)無(wú)法提醒管理人員，也無(wú)法對(duì)野外、惡劣環(huán)境條件下被保護(hù)設(shè)施實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理；并且獲得的管理數(shù)據(jù)僅是恒電位儀或站場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)，一般缺少測(cè)試粧的數(shù)據(jù)，即不能反映管道全線的陰極保護(hù)狀況。
[0005]此外，國(guó)外部分企業(yè)采取無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)控或者監(jiān)測(cè)的陰極保護(hù)系統(tǒng)，雖然能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)墓δ?，但缺乏相?yīng)的數(shù)據(jù)記錄與分析模塊，導(dǎo)致事故處理速度慢、人工調(diào)節(jié)對(duì)陰極保護(hù)系統(tǒng)控制精度不高等問題；同時(shí)大多數(shù)方法也僅是采集管道的通電電位。然而管道的通電電位不能反映陰極保護(hù)的真實(shí)狀況，對(duì)管道的陰極保護(hù)管理沒有意義，缺乏實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
[0006]目前國(guó)內(nèi)一些公司的陰極保護(hù)系統(tǒng)處于無(wú)人管理、系統(tǒng)閑置狀態(tài)；陰極保護(hù)系統(tǒng)僅在安裝初期做過測(cè)試與維護(hù)，后期陰極保護(hù)系統(tǒng)失效時(shí)，管道及儲(chǔ)罐業(yè)主并不知曉，缺乏系統(tǒng)化監(jiān)控管理及補(bǔ)救措施。
[0007]目前國(guó)內(nèi)一些公司的陰極保護(hù)系統(tǒng)處于無(wú)人管理、系統(tǒng)閑置狀態(tài)，陰極保護(hù)系統(tǒng)僅在安裝初期做過測(cè)試與維護(hù)，當(dāng)后期陰極保護(hù)系統(tǒng)失效時(shí)，業(yè)主并不能立即知曉管道及儲(chǔ)罐現(xiàn)場(chǎng)情況，缺乏系統(tǒng)化監(jiān)控管理及補(bǔ)救措施。
[0008]此外，國(guó)內(nèi)安裝了陰極保護(hù)系統(tǒng)的大多數(shù)公司，基本上采取人工巡查，人工記錄與維護(hù)等人為監(jiān)控檢測(cè)手段作業(yè)形式，對(duì)于陰極保護(hù)系統(tǒng)使用過程中因時(shí)因地、隨著地理環(huán)境、運(yùn)作年限、設(shè)備老化等隱性變化導(dǎo)致的保護(hù)效能下降，數(shù)據(jù)虛假、缺失等現(xiàn)象既無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，更不能及時(shí)糾正處理。
[0009]綜上所述表明:國(guó)內(nèi)在石油化工的地下管線中雖然采用了陰極保護(hù)技術(shù)，然而，由于技術(shù)本身存在著眾多不完善的地方，管道及儲(chǔ)罐的業(yè)主無(wú)法及時(shí)知曉陰極保護(hù)的真實(shí)現(xiàn)狀，而且在管理和實(shí)際運(yùn)行中也無(wú)法對(duì)運(yùn)行中的保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和調(diào)整，存在極大的安全隱患。
[0010]因此，如何解決輸油管線陰極保護(hù)系統(tǒng)中存在的問題，尋求更為可靠的陰極保護(hù)系統(tǒng)，并能夠?qū)\(yùn)行中的陰極保護(hù)系統(tǒng)既能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，又能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整就成為本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該努力解決的一大課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的:旨在提出一種全新的可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和調(diào)控的遠(yuǎn)程智能化陰極保護(hù)系統(tǒng)。
[0012]這種地下管線陰極保護(hù)的智能化遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)調(diào)控系統(tǒng)包括:配有極化探頭和參比電極的智能測(cè)試粧，配有恒電位儀智能測(cè)控裝置的智能恒電位儀，由恒電位儀與鋼制的地下管道電連接構(gòu)成輸入電性參數(shù)的傳輸通道，由遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)的服務(wù)器以及設(shè)置在監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)、平板電腦、手機(jī)等智能終端設(shè)備構(gòu)成的監(jiān)控的主機(jī)系統(tǒng)；通過GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器及監(jiān)控主機(jī)系統(tǒng)構(gòu)建成實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和調(diào)控?cái)?shù)據(jù)的智能化歸集處理和傳輸系統(tǒng)；同時(shí)利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)，通過設(shè)置在智能測(cè)試粧中的智能測(cè)控器、以及與恒電位儀配套的恒電位儀智能測(cè)控裝置，構(gòu)建成具有精確定位、授時(shí)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控檢測(cè)系統(tǒng)；其特征在于:
[0013]A.所述的智能測(cè)試粧包括:粧帽，標(biāo)志粧，安放于標(biāo)志粧內(nèi)部的智能測(cè)控器，接地線，以及分別與智能測(cè)控器連接的參比電極，極化探頭，地下管道；所述地下管道與第一極化試片電連接，第二極化試片設(shè)置于所述地下管道附近，所述智能測(cè)試粧通過所述極化探頭探測(cè)所述第一極化試片、所述第二極化試片與所述地下管道相對(duì)于所述參比電極間的電位值；所述智能測(cè)試粧中的智能測(cè)控器中至少包括:測(cè)試粧中央處理器、數(shù)據(jù)采集模塊、為所述智能測(cè)控器供電的電源模塊、GPS授時(shí)模塊、實(shí)現(xiàn)與外部通信的GPRS模塊、將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行本地存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、復(fù)位模塊、以及實(shí)現(xiàn)所述智能測(cè)控器校時(shí)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊。
[0014]B.所述的恒電位儀智能測(cè)控裝置包括:恒電位智能控制器和為所述恒電位智能控制器供電的直流穩(wěn)壓供電電源，其中:
[0015]所述的恒電位智能控制器至少包括:
[0016]用于對(duì)恒電位儀智能控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)接收和發(fā)送的恒電位中央處理器；
[0017]分別與恒電位中央處理器和恒電位儀連接、用于接收恒電位儀發(fā)送的參比信號(hào)、輸出電壓、以及輸出電流并進(jìn)行處理，再發(fā)送至恒電位中央處理器的信號(hào)隔離調(diào)理模塊；
[0018]分別與恒電位中央處理器和恒電位儀連接，用于實(shí)現(xiàn)恒電位中央處理器對(duì)恒電位儀中超差報(bào)警信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的信號(hào)調(diào)理模塊；
[0019]分別與恒電位中央處理器和恒電位儀連接，用于通過控制繼電器實(shí)現(xiàn)恒電位儀的超差復(fù)位、斷電測(cè)量、以及備機(jī)切換的繼電器控制模塊；
[0020]分別與智能控制器中需要供電的模塊進(jìn)行連接，用于將供電電源轉(zhuǎn)換為恒電位智能控制器各個(gè)模塊所需電壓并為其進(jìn)行供電的電源轉(zhuǎn)換模塊；
[0021 ] 分別與恒電位中央處理器和恒電位儀連接，對(duì)恒電位中央處理器中發(fā)送的給定信號(hào)進(jìn)行處理之后發(fā)送至恒電位儀，用以調(diào)整恒電位儀的給定電位的信號(hào)隔離放大模塊；
[0022]與恒電位中央處理器連接，用于實(shí)現(xiàn)恒電位智能控制器的精確授時(shí)的GPS授時(shí)模塊；
[0023]與恒電位中央處理器連接，用于實(shí)現(xiàn)恒電位智能控制器與外界實(shí)現(xiàn)通信的GPRS豐吳塊；
[0024]與恒電位中央處理器連接，用于保護(hù)恒電位中央處理器的復(fù)位模塊。
[0025]所述數(shù)據(jù)采集模塊中至少包括:
[0026]分別與所述極化探頭、參比電極、地下管道連接的防護(hù)預(yù)處理電路，用于抑制地下管道中瞬態(tài)尖峰脈沖，同時(shí)將輸入的模擬信號(hào)經(jīng)過分壓調(diào)整至所述數(shù)據(jù)采集模塊可采集的范圍內(nèi)；
[0027]與所述防護(hù)預(yù)處理電路連接的三個(gè)低通濾波電路，用于濾除輸入模擬信號(hào)中的交流干擾信號(hào)；
[0028]與所述三個(gè)低通濾波電路和測(cè)試粧中央處理器連接的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，將經(jīng)過所述各低通濾波電路的輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，同時(shí)將所述數(shù)字信號(hào)發(fā)送至所述測(cè)試粧中央處理器中進(jìn)行處理；
[0029]與所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器連接的基準(zhǔn)電壓源，為所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器提供基準(zhǔn)電壓；
[0030]分別與所述極化探頭、地下管道、測(cè)試粧中央處理器連接的繼電器，用于控制所述第一極化試片和所述地下管道之間的連接線的通斷。
[0031]所述數(shù)據(jù)采集模塊中包括三路防護(hù)預(yù)處理電路，以及分別與所述三路防護(hù)預(yù)處理電路連接的三路低通濾波電路，其中:
[0032]第一路防護(hù)預(yù)處理電路B1分別與第一路低通濾波電路A1、參比電極14、第二極化試片電連接；
[0033]第二路防護(hù)預(yù)處理電路B2分別與第二路低通濾波電路A2、參比電極14，地下管道2電連接；
[0034]第三路防護(hù)預(yù)處理電路B3分別與第三路低通濾波電路A 3，參比電極14，第一極化試片電連接；
[0035]所述的三路低通濾波電路分別與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器電連接；所述繼電器的四個(gè)接口分別與第一極化試片、地下管道、測(cè)試粧中央處理器的對(duì)應(yīng)接口電連接。
[0036]所述電源模塊中包括:鋰電池，用于給所述智能測(cè)控器供電；與所述鋰電池連接低壓差線性電源電路，將所述鋰電池輸入的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換；以及與所述低壓差線性電源電路連接的電源控制電路，用于控制GPS授時(shí)模塊，GPRS模塊，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以及基準(zhǔn)電壓源中供電的通斷。
[0037]所述防護(hù)預(yù)處理電路中包括自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1,瞬態(tài)抑制二極管D1，共模抑制電感CL1，第一電容C1，第二電容C2，第一分壓電阻R1，以及第二分壓電阻R2;其中:所述自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1的第一端與所述模擬信號(hào)的正輸入端連接，第二端與所述瞬態(tài)抑制二極管的負(fù)極連接，所述瞬態(tài)抑制二極管的正極接所述模擬信號(hào)的負(fù)輸入端連接，所述第一電容并聯(lián)在所述瞬態(tài)抑制二極管D1的兩端；所述共模抑制電感CL 第一端和第二端分別與所述瞬態(tài)抑制二極管01的負(fù)極和正極連接；所述第二電容C2并聯(lián)連接在所述共模抑制電感的第三端和第四端；所述第一分壓電阻R1和所述第二分壓電阻1?2串聯(lián)連接，且所述串聯(lián)連接的第一分壓電阻R1和所述第二分壓電阻R2并聯(lián)連接在所述第二電容C2的兩端，所述第二分壓電阻民兩端的電壓信號(hào)作為經(jīng)過所述預(yù)防護(hù)處理的輸出。
[0038]所述的恒電位中央處理器，用于對(duì)智能測(cè)控粧接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；且在恒電位中央處理器中包括數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中，所述的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器與信號(hào)隔離放大模塊電連接，用于將恒電位中央處理器發(fā)送的給定信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬量，再經(jīng)過信號(hào)隔離放大模塊處理后發(fā)送至恒電位儀，用以調(diào)整其給定電位；所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器與信號(hào)隔離調(diào)理模塊電連接，用于接收各信號(hào)隔離調(diào)理電路發(fā)送的參比信號(hào)、輸出電壓、以及輸出電流，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量以供恒電位中央處理器進(jìn)行處理。
[0039]所述的信號(hào)隔離調(diào)理模塊，分別與恒電位中央處理器和恒電位儀電連接，用于接收恒電位儀發(fā)送的參比信號(hào)、輸出電壓、以及輸出電流并進(jìn)行處理，再發(fā)送至恒電位中央處理器；所述的信號(hào)隔離調(diào)理模塊中包括三路信號(hào)隔離調(diào)理電路，其中，第一路信號(hào)隔離調(diào)理電路分別與恒電位儀和恒電位中央處理器電連接，用于接收恒電位儀發(fā)送的參比信號(hào)并進(jìn)行處理；
[0040]其中:
[0041]第一路信號(hào)隔離調(diào)理電路包括:第一隔離變送器T1、第三分壓電阻R3、第四分壓電阻r4、以及第一穩(wěn)壓管W1，其中第一隔離變送器的正輸入信號(hào)端和負(fù)輸入信號(hào)端分別與參比信號(hào)中的參比端和參比地端連接，正輸出信號(hào)端與第三分壓電阻R3的第一端連接，負(fù)輸出信號(hào)端接地；第三分壓電阻&的第二端分別與第四分壓電阻1?4的第一端、第一穩(wěn)壓管W1的負(fù)極、以及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器38中的第零通道連接，第四分壓電阻R4的第二端和第一穩(wěn)壓管W1的正極均接地；
[0042]第二路信號(hào)隔離調(diào)理電路，分別與恒電位儀和恒電位中央處理器電連接，用于接收恒電位儀發(fā)送的輸出電壓并進(jìn)行處理；其具體包括:第二隔離變送器T2，第五分壓電阻R5，第六分壓電阻R6，第七分壓電阻R7，第八分壓電阻R8以及第二穩(wěn)壓管W2，其中，第五分壓電阻R5的第一端與輸出電壓中的輸出電壓正極端連接，第二端分別與第六分壓電阻1?6的第一端和第二隔離變送器T2的正輸入信號(hào)端連接，第六分壓電阻R6的第二端分別與輸出電壓中的輸出電壓負(fù)極端和第二隔離變送器T2的負(fù)輸入信號(hào)端連接；第七分壓電阻1?7的第一端與第二隔離變送器T2的正輸出信號(hào)端連接，第二端分別與第八分壓電阻R 8的第一端、第二穩(wěn)壓管T2的負(fù)極、以及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器38中的第一通道連接；第二隔離變送器1~2的負(fù)輸出信