本發(fā)明涉及埋地金屬結(jié)構(gòu)物的雜散電流監(jiān)測技術(shù),具體涉及一種基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測系統(tǒng),以及管道受動態(tài)直流干擾被腐蝕的風(fēng)險評估方法。
背景技術(shù):
隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn),越來越多的埋地管道與軌道交通線路并行或者交叉鋪設(shè),埋地管道面臨的動態(tài)直流干擾風(fēng)險不斷升高,嚴(yán)重威脅著埋地管道、城市基礎(chǔ)設(shè)施的安全。對于本領(lǐng)域而言,對埋地管道動態(tài)直流干擾進(jìn)行實時監(jiān)檢測以及風(fēng)險評估,可及時掌握埋地管道的運(yùn)行狀態(tài),為管理運(yùn)營提供可靠依據(jù)。目前常用的對埋地管道動態(tài)直流干擾進(jìn)行監(jiān)檢測的方法是在某一條管線上取個別點(diǎn)進(jìn)行動態(tài)直流的檢測,這種方法在實際應(yīng)用中主要存在以下問題:檢測的準(zhǔn)確性較低,往往與管道的實際情況不符;標(biāo)準(zhǔn)化程度較低,檢查片的大小、埋設(shè)位置、埋設(shè)深度,以及極化時間、斷電電位采集延遲時間、參比電極與極化試片的相對位置等均沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn);檢測工作主要是人工完成,需要處理大量的數(shù)據(jù),工作效率較低,及時性較差。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是提供基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測系統(tǒng)及風(fēng)險評估方法,所述監(jiān)測系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、實施容易、精確度高、實時性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),采用本發(fā)明可實現(xiàn)燃?xì)夤芫W(wǎng)的智能化和可視化管理,降低燃?xì)夤艿赖母g風(fēng)險,提高安全運(yùn)行的可靠性;所述風(fēng)險評估方法具有工藝簡單、實現(xiàn)方便、科學(xué)合理的優(yōu)點(diǎn)。
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題,本發(fā)明提供了基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測系統(tǒng),包括分散布置且與燃?xì)夤芫W(wǎng)中的測試樁對應(yīng)設(shè)置的多個監(jiān)測單元,以及與監(jiān)測單元通訊連接的服務(wù)器單元,所述監(jiān)測單元包括電位記錄儀、檢查片和參比電極,所述電位記錄儀帶有通斷電功能并集成有北斗定位模塊和信號收發(fā)模塊,所述檢查片和參比電極埋設(shè)于燃?xì)夤艿赖囊粋?cè)并分別通過電纜與電位記錄儀連接,電位記錄儀通過測試樁中的陰極測試線與燃?xì)夤艿肋B接;電位記錄儀用于監(jiān)測燃?xì)夤艿赖臄嚯婋娢唬⑼ㄟ^信號收發(fā)模塊將監(jiān)測的電位參數(shù)以及北斗定位模塊的定位參數(shù)傳輸給服務(wù)器單元,服務(wù)器單元用于處理和顯示電位參數(shù)和定位參數(shù)。
進(jìn)一步的,本發(fā)明基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測系統(tǒng),其中,所述檢查片和參比電極的埋設(shè)深度與燃?xì)夤艿劳?,檢查片的裸露面積為6.5~100cm2并使其裸露面背對燃?xì)夤艿馈?/p>
進(jìn)一步的,本發(fā)明基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測系統(tǒng),其中,所述檢查片與燃?xì)夤艿乐g的水平間距為0.1m~0.3m;所述參比電極與檢查片之間的水平距離為小于0.1m。
本發(fā)明還提供了基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測及風(fēng)險評估方法,其特征在于,包括以下步驟:
一、準(zhǔn)備監(jiān)測單元和服務(wù)器單元,其中,監(jiān)測單元的數(shù)量與燃?xì)夤芫W(wǎng)中測試樁的數(shù)量對應(yīng),每個監(jiān)測單元均包括電位記錄儀、檢查片和參比電極,電位記錄儀具有通斷電功能并集成有北斗定位模塊和信號收發(fā)模塊;
二、讓各監(jiān)測單元與燃?xì)夤芫W(wǎng)中的測試樁對應(yīng)設(shè)置,并使各監(jiān)測單元與服務(wù)器單元通訊連接,其中,將檢查片和參比電極埋設(shè)于與測試樁對應(yīng)的燃?xì)夤艿酪粋?cè),并讓檢查片和參比電極通過電纜分別與電位記錄儀連接,同時讓電位記錄儀通過測試樁中的陰極測試線與燃?xì)夤艿肋B接;
三、各監(jiān)測單元待檢查片極化后,讓電位記錄儀以設(shè)定的通斷電時間間隔轉(zhuǎn)換通斷電狀態(tài)并在每次斷電時以設(shè)定的延遲時間采集對應(yīng)燃?xì)夤艿赖臄嚯婋娢?,讓信號收發(fā)模塊將監(jiān)測的斷電電位參數(shù)以及北斗定位模塊的定位參數(shù)傳輸給服務(wù)器單元;其中,通斷電狀態(tài)是指檢查片與燃?xì)夤艿赖倪B接與斷開;
四、根據(jù)各監(jiān)測單元傳來的斷電電位參數(shù),以及正于陰極保護(hù)電位準(zhǔn)則不同程度的電位基準(zhǔn)值和設(shè)定的評估周期,讓服務(wù)器單元對各監(jiān)測單元對應(yīng)的燃?xì)夤艿朗軇討B(tài)直流干擾被腐蝕的風(fēng)險等級進(jìn)行評估;
五、讓服務(wù)器單元根據(jù)燃?xì)夤芫W(wǎng)的基礎(chǔ)信息畫出燃?xì)夤芫W(wǎng)圖,并根據(jù)監(jiān)測單元傳來的定位參數(shù)將步驟四得到的風(fēng)險等級評估結(jié)果標(biāo)注在燃?xì)夤芫W(wǎng)圖上,得到腐蝕風(fēng)險云圖。
進(jìn)一步的,本發(fā)明基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測及風(fēng)險評估方法,其特征在于,在步驟一中,所述檢查片的裸露面積為6.5~100cm2;在步驟二中,所述檢查片和參比電極的埋設(shè)深度與燃?xì)夤艿劳?,并使檢查片的裸露面背對燃?xì)夤艿溃沂箼z查片與燃?xì)夤艿乐g的水平間距在0.1m~0.3m之間,使參比電極與檢查片之間的水平距離小于0.1m。
進(jìn)一步的,本發(fā)明基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測及風(fēng)險評估方法,其特征在于,在步驟三中,所述檢查片的極化時間為3~24h,所述通斷電時間分別為通電12s、斷電3s,所述延遲時間為200~300ms。
進(jìn)一步的,本發(fā)明基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測及風(fēng)險評估方法,其特征在于,在步驟四中,所述評估周期為24h,所述正于陰極保護(hù)電位準(zhǔn)則不同程度的電位基準(zhǔn)值分別為-0.85v、-0.8v、-0.75v、0v;所述服務(wù)器單元對各監(jiān)測單元對應(yīng)的燃?xì)夤艿朗軇討B(tài)直流干擾被腐蝕的風(fēng)險進(jìn)行評估,按以下方法實現(xiàn):
以下列公式統(tǒng)計各監(jiān)測單元對應(yīng)的燃?xì)夤艿赖臄嚯婋娢徽陉帢O保護(hù)電位準(zhǔn)則各電位基準(zhǔn)值的時間百分比;
公式中,vi表示監(jiān)測得到的斷電電位;
當(dāng)某監(jiān)測單元對應(yīng)的燃?xì)夤艿赖臄嚯婋娢徽?0.85v電位基準(zhǔn)值的時間百分比<5%,且正于-0.8v電位基準(zhǔn)值的時間百分比<2%,且正于-0.75v電位基準(zhǔn)值的時間百分比<1%,且正于0v電位基準(zhǔn)值的時間百分比<0.2%;則判定該燃?xì)夤艿朗軇討B(tài)直流干擾被腐蝕的風(fēng)險等級為無風(fēng)險;
當(dāng)某監(jiān)測單元對應(yīng)的燃?xì)夤艿赖臄嚯婋娢徽?0.85v電位基準(zhǔn)值的時間百分比在5%~50%之間,或正于-0.8v電位基準(zhǔn)值的時間百分比在2%~20%之間,或正于-0.75v電位基準(zhǔn)值的時間百分比在1%~5%之間,或正于0v電位基準(zhǔn)值的時間百分比在0.2%~1%之間;則判定該燃?xì)夤艿朗軇討B(tài)直流干擾被腐蝕的風(fēng)險等級為中等風(fēng)險;
當(dāng)某監(jiān)測單元對應(yīng)的燃?xì)夤艿赖臄嚯婋娢徽?0.85v電位基準(zhǔn)值的時間百分比>50%,或正于-0.8v電位基準(zhǔn)值的時間百分比>20%,或正于-0.75v電位基準(zhǔn)值的時間百分比>5%,或正于0v電位基準(zhǔn)值的時間百分比>1%;則判定該燃?xì)夤艿朗軇討B(tài)直流干擾被腐蝕的風(fēng)險等級為高等風(fēng)險。
本發(fā)明基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測系統(tǒng)及風(fēng)險評估方法與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明通過設(shè)置分散布置且與燃?xì)夤芫W(wǎng)中的測試樁對應(yīng)的多個監(jiān)測單元,以及與監(jiān)測單元通訊連接的服務(wù)器單元,讓各監(jiān)測單元具體包括電位記錄儀、檢查片和參比電極,其中,電位記錄儀帶有通斷電功能并集成有北斗定位模塊和信號收發(fā)模塊,讓檢查片和參比電極埋設(shè)于燃?xì)夤艿赖囊粋?cè)并分別通過電纜與電位記錄儀連接,并讓電位記錄儀通過測試樁中的陰極測試線與燃?xì)夤艿肋B接。電位記錄儀用于監(jiān)測燃?xì)夤艿赖臄嚯婋娢唬⑼ㄟ^信號收發(fā)模塊將監(jiān)測的電位參數(shù)以及北斗定位模塊的定位參數(shù)傳輸給服務(wù)器單元,服務(wù)器單元用于處理和顯示電位參數(shù)和定位參數(shù)。由此就構(gòu)成了一種結(jié)構(gòu)簡單、實施容易、精確度高、實時性強(qiáng)的基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測系統(tǒng)。在實際應(yīng)用中,讓電位記錄儀以設(shè)定的通斷電時間間隔轉(zhuǎn)換通斷電狀態(tài)并在每次斷電時以設(shè)定的延遲時間采集對應(yīng)燃?xì)夤艿赖臄嚯婋娢唬屝盘柺瞻l(fā)模塊將監(jiān)測的斷電電位參數(shù)以及北斗定位模塊的定位參數(shù)傳輸給服務(wù)器單元,通過服務(wù)器單元對電位參數(shù)和定位參數(shù)進(jìn)行處理和顯示,即可實理掌握各監(jiān)測單元對應(yīng)的燃?xì)夤艿赖臄嚯婋娢?,依?jù)斷電電位即可評價各管道受動態(tài)直流干擾的情況,且根據(jù)監(jiān)測的斷電電位,以及正于陰極保護(hù)電位準(zhǔn)則不同程度的電位基準(zhǔn)值和設(shè)定的評估周期,可確定各管道受動態(tài)直流干擾被腐蝕的風(fēng)險大小或等級,以便為管理決策提供可靠依據(jù)。采用本發(fā)明可實現(xiàn)燃?xì)夤芫W(wǎng)的智能化和可視化管理,降低燃?xì)夤艿赖母g風(fēng)險,提高安全運(yùn)行的可靠性。本發(fā)明提供的基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測及風(fēng)險評估方法,具有工藝簡單、實現(xiàn)方便、科學(xué)合理、實時性強(qiáng)、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
下面結(jié)合附圖所示具體實施方式對本發(fā)明基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測系統(tǒng)及風(fēng)險評估方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
附圖說明
圖1為本發(fā)明基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測系統(tǒng)的示意圖;
圖2為本發(fā)明基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測及風(fēng)險評估方法得到的腐蝕風(fēng)險云圖。
具體實施方式
如圖1所示本發(fā)明基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測系統(tǒng)的具體實施方式,包括分散布置且與燃?xì)夤芫W(wǎng)中的測試樁對應(yīng)設(shè)置的多個監(jiān)測單元,以及與監(jiān)測單元通訊連接的服務(wù)器單元。監(jiān)測單元具體包括電位記錄儀1、檢查片2和參比電極3,其中,電位記錄儀1帶有通斷電功能并集成有北斗定位模塊11和信號收發(fā)模塊12。讓檢查片2和參比電極3埋設(shè)于燃?xì)夤艿赖囊粋?cè)并分別通過電纜與電位記錄儀1連接,并讓電位記錄儀1通過測試樁中的陰極測試線與燃?xì)夤艿?連接。其中,電位記錄儀1用于監(jiān)測燃?xì)夤艿?的斷電電位,并通過信號收發(fā)模塊12將監(jiān)測的電位參數(shù)以及北斗定位模塊11的定位參數(shù)傳輸給服務(wù)器單元,服務(wù)器單元用于處理和顯示電位參數(shù)和定位參數(shù)。
通過以上結(jié)構(gòu)設(shè)置就構(gòu)成了一種結(jié)構(gòu)簡單、實施容易、精確度高、實時性強(qiáng)的基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測系統(tǒng)。在實際應(yīng)用中,讓電位記錄儀1以設(shè)定的通斷電時間間隔轉(zhuǎn)換通斷電狀態(tài)并在每次斷電時以設(shè)定的延遲時間采集對應(yīng)燃?xì)夤艿赖臄嚯婋娢唬渲?,通斷電狀態(tài)是指檢查片2與燃?xì)夤艿赖倪B接與斷開,讓信號收發(fā)模塊11將監(jiān)測的斷電電位參數(shù)以及北斗定位模塊12的定位參數(shù)傳輸給服務(wù)器單元,通過服務(wù)器單元對電位參數(shù)和定位參數(shù)進(jìn)行處理和顯示,即可實理掌握各監(jiān)測單元對應(yīng)的燃?xì)夤艿赖臄嚯婋娢?,根?jù)監(jiān)測的斷電電位即可評價各管道受動態(tài)直流干擾的情況,且根據(jù)監(jiān)測的斷電電位,以及正于陰極保護(hù)電位準(zhǔn)則不同程度的電位基準(zhǔn)值和設(shè)定的評估周期,可確定各管道受動態(tài)直流干擾被腐蝕的風(fēng)險大小或等級,以便為管理決策提供可靠依據(jù)。采用本發(fā)明可實現(xiàn)燃?xì)夤芫W(wǎng)的智能化和可視化管理,降低燃?xì)夤艿赖母g風(fēng)險,提高安全運(yùn)行的可靠性。作為優(yōu)化方案,本發(fā)明讓檢查片2和參比電極3的埋設(shè)深度與燃?xì)夤艿?同深,讓檢查片的裸露面背對燃?xì)夤艿?;并讓檢查片與燃?xì)夤艿乐g的水平間距為0.1m~0.3m;讓參比電極與檢查片之間的水平距離為小于0.1m。這一結(jié)構(gòu)設(shè)置可最大程地模擬燃?xì)夤艿赖恼鎸嵀h(huán)境,提高監(jiān)測的精確度和可靠性。需要說明的是,在實際應(yīng)用中,檢查片2的裸露面積大小應(yīng)根據(jù)所監(jiān)測燃?xì)夤艿揽赡墚a(chǎn)生的防腐層最大缺陷接近,其裸露面積宜通常在6.5~100cm2。對于三層pe防腐層的燃?xì)夤艿揽刹捎?.5cm2的檢查片,對于裸露和防腐層較差的燃?xì)夤艿揽刹捎?00cm2的檢查片。不同裸露面積的檢查片其充分極化所需的時間也不一樣,通常需要3~24小時。
本發(fā)明還提供了基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測及風(fēng)險評估方法,具體包括以下步驟:
一、準(zhǔn)備監(jiān)測單元和服務(wù)器單元,其中監(jiān)測單元的數(shù)量與燃?xì)夤芫W(wǎng)中測試樁的數(shù)量對應(yīng),每個監(jiān)測單元均包括電位記錄儀1、檢查片2和參比電極3。其中,電位記錄儀1具有通斷電功能并集成有北斗定位模塊11和信號收發(fā)模塊12。
二、讓各監(jiān)測單元與燃?xì)夤芫W(wǎng)中的測試樁對應(yīng)設(shè)置,并使各監(jiān)測單元與服務(wù)器單元通訊連接,其中,將檢查片2和參比電極3埋設(shè)于與測試樁對應(yīng)的燃?xì)夤艿酪粋?cè),并讓檢查片2和參比電極3通過電纜分別與電位記錄儀1連接,同時讓電位記錄儀1通過測試樁中的陰極測試線與燃?xì)夤艿肋B接。
三、各監(jiān)測單元待檢查片2極化后,讓電位記錄儀1以設(shè)定的通斷電時間間隔轉(zhuǎn)換通斷電狀態(tài)并在每次斷電時以設(shè)定的延遲時間采集對應(yīng)燃?xì)夤艿赖臄嚯婋娢?,讓信號收發(fā)模塊12將監(jiān)測的斷電電位參數(shù)以及北斗定位模塊11的定位參數(shù)傳輸給服務(wù)器單元。其中,通斷電狀態(tài)是指檢查片2與燃?xì)夤艿赖倪B接與斷開。
四、根據(jù)各監(jiān)測單元傳來的斷電電位參數(shù),以及正于陰極保護(hù)電位準(zhǔn)則不同程度的電位基準(zhǔn)值和設(shè)定的評估周期,讓服務(wù)器單元對各監(jiān)測單元對應(yīng)的燃?xì)夤艿朗軇討B(tài)直流干擾被腐蝕的風(fēng)險等級進(jìn)行評估;
五、讓服務(wù)器單元根據(jù)燃?xì)夤芫W(wǎng)的基礎(chǔ)信息畫出燃?xì)夤芫W(wǎng)圖,并根據(jù)監(jiān)測單元傳來的定位參數(shù)將步驟四得到的風(fēng)險等級評估結(jié)果標(biāo)注在燃?xì)夤芫W(wǎng)圖上,得到腐蝕風(fēng)險云圖。
作為優(yōu)化方案,在上述步驟一中,使檢查片2的裸露面積為6.5~100cm2。在上述步驟二中,讓檢查片2和參比電極3的埋設(shè)深度與燃?xì)夤艿?同深,并使檢查片2的裸露面背對燃?xì)夤艿?,且使檢查片2與燃?xì)夤艿?之間的水平間距在0.1m~0.3m之間,使參比電極3與檢查片2之間的水平距離小于0.1m。這一方法可最大程度地模擬燃?xì)夤艿赖恼鎸嵀h(huán)境,提高監(jiān)測的精確度和可靠性。進(jìn)一步的,在上述步驟三中,讓檢查片2的極化時間為3~24h,以保證檢查片得到充分極化,讓通斷電時間分別為通電12s、斷電3s,讓延遲時間為200~300ms,可保證檢測參數(shù)的有效性和可靠性。
作為具體實施方式,在上述步驟四中,通常將評估周期設(shè)為24h。對于燃?xì)夤艿肋@類鋼鐵構(gòu)筑物而言,其陰極保護(hù)電位需設(shè)為-850mv。正于陰極保護(hù)電位準(zhǔn)則不同程度的電位基準(zhǔn)值分別為-0.85v、-0.8v、-0.75v、0v,分別表示正于陰極保護(hù)電位0mv,正于陰極保護(hù)電位+50mv,正于陰極保護(hù)電位+100mv,正于陰極保護(hù)電位+850mv。服務(wù)器單元對各監(jiān)測單元對應(yīng)的燃?xì)夤艿朗軇討B(tài)直流干擾被腐蝕的風(fēng)險進(jìn)行評估,按以下方法實現(xiàn):
以下列公式統(tǒng)計各監(jiān)測單元對應(yīng)的燃?xì)夤艿赖臄嚯婋娢徽陉帢O保護(hù)電位準(zhǔn)則各電位基準(zhǔn)值的時間百分比;
公式中,vi表示監(jiān)測得到的斷電電位;
根據(jù)下表對各監(jiān)測單元對應(yīng)的燃?xì)夤艿朗軇討B(tài)直流干擾被腐蝕的風(fēng)險進(jìn)行評估:
當(dāng)某監(jiān)測單元對應(yīng)的燃?xì)夤艿赖臄嚯婋娢徽?0.85v電位基準(zhǔn)值的時間百分比<5%,且正于-0.8v電位基準(zhǔn)值的時間百分比<2%,且正于-0.75v電位基準(zhǔn)值的時間百分比<1%,且正于0v電位基準(zhǔn)值的時間百分比<0.2%;則判定該燃?xì)夤艿朗軇討B(tài)直流干擾被腐蝕的風(fēng)險等級為無風(fēng)險;
當(dāng)某監(jiān)測單元對應(yīng)的燃?xì)夤艿赖臄嚯婋娢徽?0.85v電位基準(zhǔn)值的時間百分比在5%~50%之間,或正于-0.8v電位基準(zhǔn)值的時間百分比在2%~20%之間,或正于-0.75v電位基準(zhǔn)值的時間百分比在1%~5%之間,或正于0v電位基準(zhǔn)值的時間百分比在0.2%~1%之間;則判定該燃?xì)夤艿朗軇討B(tài)直流干擾被腐蝕的風(fēng)險等級為中等風(fēng)險;
當(dāng)某監(jiān)測單元對應(yīng)的燃?xì)夤艿赖臄嚯婋娢徽?0.85v電位基準(zhǔn)值的時間百分比>50%,或正于-0.8v電位基準(zhǔn)值的時間百分比>20%,或正于-0.75v電位基準(zhǔn)值的時間百分比>5%,或正于0v電位基準(zhǔn)值的時間百分比>1%;則判定該燃?xì)夤艿朗軇討B(tài)直流干擾被腐蝕的風(fēng)險等級為高等風(fēng)險。
本發(fā)明提供的基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測系統(tǒng)及風(fēng)險評估方法,通過采用北斗定位和物聯(lián)網(wǎng),將各個監(jiān)測單元的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳回云端服務(wù)器進(jìn)行處理,不但節(jié)省了人力物力,提高了效率,而且具體精確度高、實時性強(qiáng)的特點(diǎn)??蓪崿F(xiàn)對燃?xì)夤芫W(wǎng)的智能化和可視化管理,降低燃?xì)夤艿赖母g風(fēng)險,提高安全運(yùn)行的可靠性。
以上實施例僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行的描述,并非對本發(fā)明請求保護(hù)范圍進(jìn)行限定,在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下,本領(lǐng)域工程技術(shù)人員依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種形式的變形,均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。