一种自供能的基于FSM的管道腐蚀监测系统技术方案

技术编号:14715147 阅读:159 留言:0更新日期:2017-02-27 01:33
本实用新型专利技术涉及管道监测技术领域,特别涉及一种自供能的基于FSM的管道腐蚀监测系统,包括接触模块、测量模块、控制模块、无线通信模块;接触模块包括有电极矩阵;测量模块包括有依次连接的多路模拟开关组、前置放大电路、AD转换电路、测量单片机、隔离型接口电路;控制模块包括控制单片机和恒流源控制器,控制单片机分别与恒流源控制器和无线通信模块连接;恒流源控制器连接电极矩阵中的探测电极,电源模块通过供电模块连接到供电装置;本系统,通过太阳能和风能对系统进行充电,在系统工作时,同时进行充电,保证系统能长时间运行;监测灵敏度高,工作稳定性强,通过无线通信对系统进行控制和数据接收,无需人为进行现场操作,节省人力物力。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于管道监测
,特别涉及一种自供能的基于FSM的管道腐蚀监测系统
技术介绍
目前,油气运输过程中,因为管道腐蚀因素所造成的事故较多,对管道内壁腐蚀的检测和监测极为重要。目前行业内一般采用电阻探针法和极化探针法在线监测管道的腐蚀状况,但目前只能进行间接的均匀腐蚀检测,对危害度较大的坑蚀无监测能力,急需一种高精度和高可靠性的管道腐蚀检测系统对管道进行监测。FSM(FieldSignatureMethod)是一种腐蚀监测产品,中文名字称为“电指纹腐蚀监测系统”,用于油气行业输送管线的内腐蚀监测,这种技术主要用来检测各种形式的腐蚀,也可检测大多数的裂纹以及监控腐蚀和裂纹的扩展。该方法检测可靠性高,耐高低温,寿命长,不存在监测部件的损耗问题,在均匀腐蚀条件下,敏感性与灵活性要比大多非破坏性试验好,FSM在实际应用中,可获得壁厚减薄小于0.05%的精确数据。因此,在管道腐蚀监测领域有其独特的优越性和良好的发展前景,检测精度和运行可靠性是FSM系统迫切需要关注的问题。但当管道在野外时,数据传输和电能供应都需要大量的布线,不仅工程量巨大,而且成本较高,不易推广。
技术实现思路
本技术的目的在于:针对目前管道腐蚀系统需要进行电源线和数据线的问题,提供一种高精度和高可靠性的自供能的基于FSM的管道腐蚀监测系统。本技术采用的技术方案如下:一种自供能的基于FSM的管道腐蚀监测系统,其特征在于,包括接触模块、测量模块、控制模块;接触模块包括有电极矩阵,电极矩阵包括多个设于测量管道上呈矩形排列的探测电极;测量模块包括有依次连接的多路模拟开关组、前置放大电路、AD转换电路、测量单片机、隔离型接口电路;控制模块包括与电源模块连接的控制单片机和恒流源控制器,所述电源模块为系统提供工作电源,控制单片机分别与恒流源控制器和无线通信模块连接;恒流源控制器连接电极矩阵中的探测电极,探测电极连接多路模拟开关组,隔离型接口电路连接控制单片机;所述电源模块通过供电模块连接到供电装置。控制单片机控制电源模块和恒流源控制器为电极矩阵提供激励电流,通过设置于测量管道上的探测电极与测量管道形成反馈电流到多路模拟开关组,多路模拟开关组处理后经前置放大电路放大处理后再通过AD转换电路进行转换;转换后的数字电流信号传输到测量单片机;测量单片机将信号通过隔离电路经控制单片机传输到无线通信模块进行数据后处理。控制单片机通过控制测量单片机选择采集的反馈信号,反馈信号通过控制单片机传输给无线通信模块传输给网络,供电装置将转化为的电能传输给供电模块处理后提供给电源模块充电。进一步的,供电模块结构为其输入端连接供电装置,其正输入端连接变压器T1的初级线圈的正极,正输入端通过电容C1接地作为供电模块负输入端;变压器T1的初级线圈的正极和负极之间连接有电阻R2,变压器T1的初级线圈的负极连接NPN三极管Q2的集电极,三极管Q2的基极通过电阻R1连接供电模块正输入端,三极管Q2的基极还连接NPN三极管Q1的集电极;三极管Q1的发射极和基极之间连接有电阻R4,其发射极接地;三极管Q2的集电极依次通过电阻R3和电容C2连接到变压器T1的反馈线圈的正极;变压器T1的反馈线圈的负极接地;变压器T1的正输出端和负输出端之间串联有电容C3,其正输出端通过串联电阻R5和R6连接到其负输出端,电阻R5和电阻R6之间的节点连接到二极管D1的负极,二极管D1的正极连接到三极管Q1的基极;变压器T1的正输出端和负输出端作为供电模块的输出端与电源模块连接;三极管Q1为开关电源管其与三端变压器T1、电阻R1、电阻R3和电容C2组成自激振荡电路,电流经启动电阻R1流向三极管Q1的基极,是三极管Q1导通,导通后,变压器初级线圈上有输入直流电压,反馈线圈产生感应电压,使三极管Q1得到正反馈电压,同时感应电压给电容C2充电,充电过程中,三极管Q1出现雪崩,使其截止;截止后变压器T1存储的电能经过二极管D1整流后为电源模块充电。其中电阻R5、电阻R6、二极管D2和三极管Q2构成限压电路,防止电源模块进一步的,供电装置为太阳能电板或风能发电机,将太阳能或风能转化为电能传输给供电模块。进一步的,接触模块还包括有与测量管道材质相同的同质标准板,同质标准板上也是设置有多个矩阵排列与恒流源控制器连接的参比电极,参比电极也与多路模拟开关组连接,通过同质标准板采集标准信号用于测量管道采集信号进行对比,更精确地监测管道腐蚀情况。进一步的,接触模块还包括有设置于测量管道上的温度传感器,温度传感器通过温度传感器接口与隔离型接口电路连接;温度传感器采集测量管道上的温度参数,为监测结果提供有效的温度补偿,减少环境温度对监测结果的干扰。进一步的,电源模块包括仪器用锂电池和连接恒流源控制器的恒流源用锂电池,仪器用锂电池的输出电压为6.4v,容量为20AH1;恒流源用锂电池的输出电压为3.2V,容量为80AH,其为整个系统提供基础供电,本系统大部分工作环境在于野外,进行远距离有线供电,布线难度较高,输电损耗也较大,故提供独立电源保证系统正常工作,同时远距离系统矫正也存在困难,故提供仪器用锂电池方便外接仪器进行系统矫正。进一步的,控制单片机还连接有液晶显示屏和键盘,方便系统工作的状态显示和系统的控制。综上所述,由于采用了上述技术方案,本技术的有益效果是:1.通过太阳能和风能对系统进行充电,在系统工作时,同时进行充电,保证系统能长时间运行。2.本系统监测灵敏度高,工作稳定性强,通过无线通信对系统进行控制和数据接收,无需人为进行现场操作,节省人力物力。附图说明图1是本技术原理图;图2是本技术的供电模块电路图。具体实施方式本说明书中公开的所有特征,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。下面结合附图对本新型作详细说明。如图1,一种自供能的基于FSM的管道腐蚀监测系统,其特征在于,包括接触模块、测量模块、控制模块;接触模块包括有电极矩阵,电极矩阵包括多个设于测量管道上呈矩形排列的探测电极;测量模块包括有依次连接的多路模拟开关组、前置放大电路、AD转换电路、测量单片机、隔离型接口电路;控制模块包括与电源模块连接的控制单片机和恒流源控制器,所述电源模块为系统提供工作电源,控制单片机分别与恒流源控制器和无线通信模块连接;恒流源控制器连接电极矩阵中的探测电极,探测电极连接多路模拟开关组,隔离型接口电路连接控制单片机;所述电源模块通过供电模块连接到供电装置。进一步的,供电模块结构为其输入端连接供电装置,其正输入端连接变压器T1的初级线圈的正极,正输入端通过电容C1接地作为供电模块负输入端;变压器T1的初级线圈的正极和负极之间连接有电阻R2,变压器T1的初级线圈的负极连接NPN三极管Q2的集电极,三极管Q2的基极通过电阻R1连接供电模块正输入端,三极管Q2的基极还连接NPN三极管Q1的集电极;三极管Q1的发射极和基极之间连接有电阻R4,其发射极接地;三极管Q2的集电极依次通过电阻R3和电容C2连接到变压器T1的反馈线圈的正极;变压器T1的反馈线圈的负极接地;变压器T1的正输出端和负输出端之间串联有电容C3,其正输出端通过串联电阻R5和R6连接到其负输出端,电阻R5和电阻R6之间的节点连接到二极管本文档来自技高网...
一种自供能的基于FSM的管道腐蚀监测系统

【技术保护点】
一种自供能的基于FSM的管道腐蚀监测系统,其特征在于,包括接触模块、测量模块、控制模块;接触模块包括有电极矩阵,电极矩阵包括多个设于测量管道上呈矩形排列的探测电极;测量模块包括有依次连接的多路模拟开关组、前置放大电路、AD转换电路、测量单片机、隔离型接口电路;控制模块包括与电源模块连接的控制单片机和恒流源控制器,所述电源模块为系统提供工作电源,控制单片机分别与恒流源控制器和无线通信模块连接;恒流源控制器连接电极矩阵中的探测电极,探测电极连接多路模拟开关组,隔离型接口电路连接控制单片机;所述电源模块通过供电模块连接到供电装置。

【技术特征摘要】
1.一种自供能的基于FSM的管道腐蚀监测系统,其特征在于,包括接触模块、测量模块、控制模块;接触模块包括有电极矩阵,电极矩阵包括多个设于测量管道上呈矩形排列的探测电极;测量模块包括有依次连接的多路模拟开关组、前置放大电路、AD转换电路、测量单片机、隔离型接口电路;控制模块包括与电源模块连接的控制单片机和恒流源控制器,所述电源模块为系统提供工作电源,控制单片机分别与恒流源控制器和无线通信模块连接;恒流源控制器连接电极矩阵中的探测电极,探测电极连接多路模拟开关组,隔离型接口电路连接控制单片机;所述电源模块通过供电模块连接到供电装置。2.根据权利要求1所述的一种自供能的基于FSM的管道腐蚀监测系统,其特征在于,所述供电模块结构为其输入端连接供电装置,其正输入端连接变压器T1的初级线圈的正极,正输入端通过电容C1接地作为供电模块负输入端;变压器T1的初级线圈的正极和负极之间连接有电阻R2,变压器T1的初级线圈的负极连接NPN三极管Q2的集电极,三极管Q2的基极通过电阻R1连接供电模块正输入端,三极管Q2的基极还连接NPN三极管Q1的集电极;三极管Q1的发射极和基极之间连接有电阻R4,其发射极接地;三极管Q2的集电极依次通过电阻R3和电容C2连接到变压器T1的反馈线圈的正极;变压器T1的反馈线圈的负极接地;变压器T1的...

【专利技术属性】
技术研发人员:汪俊张居生刘刚郑立彬张浩兰云峰吴艺琛周炳宏曾卫琴
申请(专利权)人:四川思科锐德智能科技有限公司
类型:新型
国别省市:四川;51

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