一种用于监测阴极保护测试桩中交流干扰的装置制造方法及图纸

一种用于监测阴极保护测试桩中交流干扰的装置，包括中央处理器、测控数据采集模块、电源模块、GPS模块、GPRS模块、看门狗模块、震荡电路模块、参比电极、第一极化片、第二极化片、还包括交流干扰数据采集模块，交流干扰数据采集模块包括整流器、运放器、干扰信号模拟数字转换器，其中，整流器分别与参比电极、地埋钢管和运放器连接，干扰信号模拟数字转换器分别与基准电压源、运放器和中央处理器连接。本实用新型专利技术能精准测量地埋钢管的断电电位，有效消除IR降和杂散电流的干扰，具有自动休眠和自动唤醒功能，节电省能，能对运行中的阴极保护系统进行远程实时监控，还能实时准确采集地埋钢管上的交流干扰信号，为管理者提供处理信息。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种地埋钢管阴极保护监控装置,尤其涉及一种用于监测阴极保护测试桩中交流干扰的装置，属于阴极保护监控

技术介绍
阴极保护是对埋设于地下的钢质管道进行有效防腐的重要手段。在地埋钢管的运行过程中，由于阴极保护不到位导致腐蚀进而引起泄漏的安全事故非常多。因此，对地埋钢管阴极保护进行有效的监控，是保证地埋钢管安全运行至关重要的一项工作，而用于监测阴极保护参数的相关测控装置，也就成了地埋钢管阴极保护中必不可少的仪器设备。现有技术中，已广泛使用测试桩这类设备对地埋钢管的阴极保护参数进行监控，如一些外国公司采用阴极保护有线监控装置将数据并入SCADA系统(数据采集与监控系统)进行监控，也有采用部分无线远程监控与检测的阴极保护系统。但这些系统中，使用的阴极保护参数测试桩存在着诸多的问题，其中包括：1)测试桩中没有相应的信号发射和接收装置，只能依靠人工定期巡查获取采集到的数据，效率低下，甚至有些人工测量点因为难以到达，导致数据虚假、缺失；2)测试桩中一些无需实时供电的元器件，测试桩仍为其不间断供电，造成电量消耗过大、过快，迫使维护人员高频率地更换电池，耗费大量的人力物力；3)监控普遍采用检测通电电位的方法进行，但由于通电电位含有IR降而存在测量上的误差，且测量易受杂散电流干扰，故以通电电位作为计算地埋钢管保护率的基准参数是不严谨的，应以地埋钢管断电电位作为计算地埋钢管保护率的基准参数；然而，目前虽有恒电位仪与测试桩同步断电测量法能够测得地埋钢管的断电电位，消除其IR降，但这种方法不能消除杂散电流的干扰，因此，这种具有误差的测试结果仍然会误导管理者，且这种断电电位的人工测量难度大、技术要求高，实际操作不易。为寻求更为高效、准确、先进的工作模式，实现对运行中的地埋钢管阴极保护系统远程实时监控，降低测试桩的电耗、准确获取地埋钢管的断电电位，授权公告号CN204874751U专利提供了一种包括桩帽、标志桩、安放于标志桩内部的智能测控器的智能测试桩，该智能测试桩通过极化探头中的第一极化片、第二极化片来探测地埋钢管相对于参比电极的电位值，并通过智能测控器内的中央处理器、与中央处理器连接的数据采集模块、为智能测控器供电的电源模块、GPS授时模块、实现与外部通信的GPRS模块、将数据采集模块采集的数据进行本地存储的数据存储模块、复位模块、以及实现智能测控器校时的实时时钟模块，较好地解决了现有技术中测试桩存在的问题。但是，随着经济的发展，大规模的公共设施如电气化牵引系统、高压输电线路等的建设，使得交流干扰变得日益严重。交流干扰不仅危害人身安全，对埋设于地下的输油输气钢管及其阴极保护设备的安全也具有极大的危害。然而，目前绝大多数的测控装置没有监测交流干扰的功能，无法为管理者提供有效的地埋钢管交流干扰数据。
技术实现思路
针对现有技术的上述不足，本技术提供一种用于监测阴极保护测试桩中交流干扰的装置，在对运行中的阴极保护系统进行实时监控、精确获取地埋钢管断电电位的同时，达到及时有效获取地埋钢管中交流干扰数据的目的。为达上述目的，本技术提供如下的技术方案：一种用于监测阴极保护测试桩中交流干扰的装置，包括中央处理器、测控数据采集模块、电源模块，以及GPS模块、GPRS模块、看门狗模块、震荡电路模块，还有参比电极、第一极化片、第二极化片，其中：中央处理器分别与测控数据采集模块、电源模块、GPS模块、GPRS模块、看门狗模块、震荡电路模块连接；测控数据采集模块包括分别与参比电极、第一极化片、第二极化片和阴极保护的地埋钢管连接的防护器，与防护器连接的低通滤波器，与低通滤波器和中央处理器连接的测控信号模拟数字转换器，与测控信号模拟数字转换器连接的基准电压源，分别与第一极化片、地埋钢管、中央处理器、电源模块连接的继电器；其特征在于：还包括交流干扰数据采集模块，所述交流干扰数据采集模块包括整流器、运放器、干扰信号模拟数字转换器，其中，整流器分别与参比电极、地埋钢管和运放器连接，干扰信号模拟数字转换器分别与基准电压源、运放器和中央处理器连接。作为一种实施方式，所述整流器包括隔直电容、高耐压整流二极管1N4007组成的全桥式整流桥、电解电容，交流干扰信号经过隔直电容隔掉直流成分后，通过全桥式整流桥、再经电解电容滤波处理、分压后进入运放器；所述运放器采用OP1177AR差分运放器。作为一种实施方式，所述防护器包括PPTC自恢复保险丝、瞬态抑制二极管、共模抑制电感。作为一种实施方式，所述防护器包括防护器A、防护器B、防护器C，所述低通滤波器包括分别与测控信号模拟数字转换器连接的低通滤波器A、低通滤波器B、低通滤波器C，其中：防护器A分别与低通滤波器A、参比电极、第二极化片连接，防护器B分别与低通滤波器B、参比电极、地埋钢管连接，防护器C分别与低通滤波器C、参比电极、第一极化片连接。作为一种实施方式，所述低通滤波器采用巴特沃斯二阶低通滤波器或切比雪夫滤波器。作为一种实施方式，所述电源模块包括锂电池、3.3V电源转换器、5V电源转换器和两个电源控制器，锂电池与3.3V电源转换器串接后为中央处理器和继电器供电，锂电池与3.3V电源转换器再与电源控制器串接后为GPS模块、看门狗模块供电，锂电池与电源控制器再与5V电源转换器串接后为GPRS模块、基准电压源供电。优选的，所述3.3V电源转换器采用MAX884ESA电源模块，所述5V电源转换器采用WR2050S-1WR2电源模块，所述电源控制器采用IRF7309双N和P沟道MOSFET搭建的电源控制器。作为一种实施方式，所述中央处理器较佳的是采用32位STM32L073RZT6单片机。作为一种实施方式，所述测控信号模拟数字转换器与所述干扰信号模拟数字转换器均采用24位三路差分模拟输入Σ-Δ型AD7799数模转换器。作为一种实施方式：所述基准电压源采用REF191ESZ电源芯片；所述GPS模块采用UBLOX高精度GPS授时模组或台湾长天M8729GPS芯片或UM220-III北斗+GPS双模芯片；所述GPRS模块采用振鸿伟业的3GGPRSDTU模块并配备TTL/RS232电平转换装置，所述TTL/RS232电平转换装置采用MAX3232ESE转换芯片；所述看门狗模块采用MCP1316-29看门狗芯片；所述继电器采用欧姆龙G6S-2F-3V信号继电器。与现有技术相比，本技术其有益效果和显著进步在于：本技术提供的一种用于监测阴极保护测试桩中交流干扰的装置不仅能精准测量地埋钢管的断电电位、有效消除IR降和杂散电流的干扰、具有完成测量任务后自动休眠和测量时自动唤醒功能、节电省能、实现对运行中的阴极保护系统的远程实时监控，还能实时准确采集地埋钢管上的交流干扰信号，此交流干扰信号由中央处理器进行数据处理后，能够通过GPRS模块及时上传至数据管理平台，为管理者提供实时可靠的交流干扰数据，提醒其是否需要对交流干扰产生的影响采取必要的措施，从而减少交流干扰的危害。附图说明图1为本技术提供的一种用于监测阴极保护测试桩中交流干扰的装置的电路原理框图；图2为本技术实施例提供的一种整流器和运放器的电路图；图3为本技术实施例提供的一种防护器的电路图；图4为本技术实施例提供的一种低通滤波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监测阴极保护测试桩中交流干扰的装置，包括中央处理器(1)、测控数据采集模块(2)、电源模块(3)，以及GPS模块、GPRS模块、看门狗模块、震荡电路模块，还有参比电极、第一极化片、第二极化片，其中：中央处理器(1)分别与测控数据采集模块(2)、电源模块(3)、GPS模块、GPRS模块、看门狗模块、震荡电路模块连接；测控数据采集模块(2)包括分别与参比电极、第一极化片、第二极化片和阴极保护的地埋钢管连接的防护器，与防护器连接的低通滤波器，与低通滤波器、中央处理器(1)连接的测控信号模拟数字转换器，与测控信号模拟数字转换器连接的基准电压源，分别与第一极化片、地埋钢管、中央处理器(1)、电源模块(3)连接的继电器；其特征在于：还包括交流干扰数据采集模块(4)，所述交流干扰数据采集模块(4)包括整流器、运放器、干扰信号模拟数字转换器，其中，整流器分别与参比电极、地埋钢管和运放器连接，干扰信号模拟数字转换器分别与基准电压源、运放器和中央处理器(1)连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于监测阴极保护测试桩中交流干扰的装置，包括中央处理器(1)、测控数据采集模块(2)、电源模块(3)，以及GPS模块、GPRS模块、看门狗模块、震荡电路模块，还有参比电极、第一极化片、第二极化片，其中：中央处理器(1)分别与测控数据采集模块(2)、电源模块(3)、GPS模块、GPRS模块、看门狗模块、震荡电路模块连接；测控数据采集模块(2)包括分别与参比电极、第一极化片、第二极化片和阴极保护的地埋钢管连接的防护器，与防护器连接的低通滤波器，与低通滤波器、中央处理器(1)连接的测控信号模拟数字转换器，与测控信号模拟数字转换器连接的基准电压源，分别与第一极化片、地埋钢管、中央处理器(1)、电源模块(3)连接的继电器；其特征在于：还包括交流干扰数据采集模块(4)，所述交流干扰数据采集模块(4)包括整流器、运放器、干扰信号模拟数字转换器，其中，整流器分别与参比电极、地埋钢管和运放器连接，干扰信号模拟数字转换器分别与基准电压源、运放器和中央处理器(1)连接。2.根据权利要求1所述的一种用于监测阴极保护测试桩中交流干扰的装置，其特征在于：所述整流器包括隔直电容、高耐压整流二极管1N4007组成的全桥式整流桥、电解电容，交流干扰信号经过隔直电容隔掉直流成分后，通过全桥式整流桥、再经电解电容滤波处理、分压后进入运放器；所述运放器为OP1177AR差分运放器。3.根据权利要求1所述的一种用于监测阴极保护测试桩中交流干扰的装置，其特征在于：所述防护器包括PPTC自恢复保险丝、瞬态抑制二极管、共模抑制电感。4.根据权利要求1或3所述的一种用于监测阴极保护测试桩中交流干扰的装置，其特征在于：所述防护器包括防护器A、防护器B、防护器C，所述低通滤波器包括分别与测控信号模拟数字转换器连接的低通滤波器A、低通滤波器B、低通滤波器C，其中：防护器A分别与低通滤波器A、参比电极、第二极化片连接，防护器B分别与低通滤波器B、参比电极、地埋钢管连接，防护器C分别与...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄金钊，韩雷，李孝莹，梁宇，王记超，张本忠，张楠，
申请(专利权)人：上海道盾科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31