一种无线通信的基于FSM的管道腐蚀监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及管道监测技术领域，特别涉及一种无线通信的基于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、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；本系统监测灵敏度高，工作稳定性强，可长时间独立运行，通过北斗模块进行定位，方便确定管道的腐蚀位置，通过GPRS模块传输管道腐蚀数据，通过网络传输数据到主机进行统一计算处理。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于管道监测
，特别涉及一种无线通信的基于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。当FSM系统在管道系统较复杂的情况下，需要长距离布线，会导致布线成本巨大，而且确定腐蚀严重的管道位置时也较为不便。
技术实现思路
本技术的目的在于：针对目前管道腐蚀监测定位和数据传输的问题，提供一种的无线通信的基于FSM的管道腐蚀监测系统。本技术采用的技术方案如下：一种无线通信的基于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，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；无线通信模块包括有与控制单片机连接的北斗模块和GPRS模块；GPRS模块包括有为整个GPRS模块供电的GPRS电源模块、芯片模块和天线模块；芯片模块也与控制单片机连接。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主机进行数据后处理。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，无线通信模块进行管道监测位置定位的同时，负责将测量数据传输到网络主机，同时可以通过网络主机进行远程控制。进一步的，北斗模块包括芯片U1，U1使用UM220，其天线引脚ANT连接蜂窝天线E1，数据传输引脚TXD和RXD连接控制单片的I/O口；其引脚VCC连接电源模块，还通过电容C3和正向极性电容C2接地；其复位引脚RESET依次通过电阻R2、电阻R3连接到电源模块；电阻R1和R3的节点通过电容C1接地，此节点还正向连接二极管D2到电源模块；其引脚VBAT通过电阻R5连接到二极管D4的正极，二极管D4的负极连接纽扣电池BT1的正极，纽扣电池BT1的负极接地；二极管D4的正极连接到二极管D2的正极。电容C3和电容C2为模块过滤高频和低频的杂波信号，保证模块工作电压纯净，当电源模块停止供电时，通过纽扣电池BT1提供备用电压，保证北斗模块的工作。进一步的，GPRS模块中芯片模块包括芯片U2，U2使用MC55，其引脚GPE连接控制单片机的I/O口，其引脚SYNC通过电阻R4连接到三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极连接到芯片U2的引脚TXD，三极管Q1的发射极接地；芯片U2的引脚TXD通过电阻R2连接发光二极管D1的负极，发光二极管D2的正极连接GPRS电源模块；芯片U2的引脚TXD和引脚RXD连接天线模块收发数据，芯片U2通过SIM接口与SIM卡连接。MC55的CCGND、CCIN、CCREST、CCIO、CCVCC与CCCLK通过SIM卡接口与SIM卡对应引脚连接。发光二极管用于指示GPRS模块工作状态，通过配置SYNC引脚信号，当有数据发送时SYNC引脚输出高电平使得三极管Q1基极导通，则发光二极管被点亮。进一步的，所述GPRS电源模块结构为：其输入端连接电源模块输出，其输入端连接二极管D5的正极，二极管D通过电容C6和正向极性电容C4接地，二极管D5的负极通过电容C7和正向极性电容C7接地，二极管D5的负极作为GPRS电源模块输出端为GPRS模块供电。进一步的，天线模块结构为：第一输入端依次连接电感L1和电容C8接地，第二输入端连接电容C13接地，第一输入端还依次连接电容C9和电感L2到第二输入端，电容C9和电感L4间的节点依次通过电感L2、电感L3、电容C10和电阻R6连接到板载天线，电感L3两端还分别通过电容C11和电容C12接地；天线匹配电路电容C37和电阻R33间的节点还通过电阻R36连接到SMA接头，天线模块进行阻抗匹配保证无线信号的最大功率传输，同时还可以通过外接螺旋天线增大传输距离。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20AH；恒流源用锂电池的输出电压为3.2V，容量为80AH，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.本系统监测灵敏度高，工作稳定性强，可长时间独立运行，通过北斗模块进行定位，方便确定管道的腐蚀位置，通过GPRS模块传输管道腐蚀数据，通过网络传输数据到主机进行统一计算处理。2.通过调节探测电极的密度大小，方便对不同内径的管道的测量精度进行调节。附图说明图1是本技术原理图；图2是本技术的北斗模块电路图；图3是本技术的芯片模块电路图；图4是本技术的GPRS电源模块电路图；图5是本技术的天线模块电路图。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1，一种无线通信的基于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、无线通信模块；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转换电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线通信的基于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、无线通信模块；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；无线通信模块包括有与控制单片机连接的北斗模块和GPRS模块；GPRS模块包括有为整个GPRS模块供电的GPRS电源模块、芯片模块和天线模块；芯片模块也与控制单片机连接。

【技术特征摘要】
1.一种无线通信的基于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、无线通信模块；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；无线通信模块包括有与控制单片机连接的北斗模块和GPRS模块；GPRS模块包括有为整个GPRS模块供电的GPRS电源模块、芯片模块和天线模块；芯片模块也与控制单片机连接。2.根据权利要求1所述的一种无线通信的基于FSM的管道腐蚀监测系统，其特征在于，所述北斗模块包括芯片U1，U1使用UM220，其天线引脚ANT连接蜂窝天线E1，数据传输引脚TXD和RXD连接控制单片的I/O口；其引脚VCC连接电源模块，还通过电容C3和正向极性电容C2接地；其复位引脚RESET依次通过电阻R2、电阻R3连接到电源模块；电阻R1和R3的节点通过电容C1接地，此节点还正向连接二极管D2到电源模块；其引脚VBAT通过电阻R5连接到二极管D4的正极，二极管D4的负极连接纽扣电池BT1的正极，纽扣电池BT1的负极接地；二极管D4的正极连接到二极管D2的正极。3.根据权利要求1所述的一种无线通信的基于FSM的管道腐蚀监测系统，其特征在于，所述GPRS模块中芯片模块包括芯片U2，U2使用MC55，其引脚GPE连接控制单片机的I/O口，其引脚SYNC通过电阻R4连接到三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极连接到芯片U2的引脚TXD，三极管Q1的发射极接地；芯片U2的引脚TXD通过电阻R2连接发光二极管D1的负极，发光二极管D2的正极连接GPRS电源模块；芯片U2的引脚TXD和引脚RXD连接...

【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