一种基于时间同步技术的埋地管道阴极保护监测系统技术方案

本发明专利技术属于腐蚀防护技术领域，具体为一种基于时间同步技术的埋地管道阴极保护监测系统。包括阴保参数测量终端和云端服务器；阴保参数测量终端包含参数测量单元、中央处理器和通讯单元，云端服务器包含通讯单元和计算机；阴保参数测量终端与待测埋地管道连接，云端服务器通过通讯单元向阴保参数测量终端发生测量任务，阴保参数测量终端通过通讯单元收到测量任务后，按照任务设定的测量起始时间、测量频率和测量次数，进行埋地管道参数的测量，测量数据通过通讯单元发送到云端服务器，服务器对测量数据进行存储和分析，能够及时发现管道腐蚀、干扰等问题，并进行预警。本发明专利技术可实现埋地管道参数的同步获取，同步精度和自动化程度高。

A cathodic protection monitoring system for buried pipelines based on time synchronization technology

The invention belongs to the technical field of corrosion protection, in particular to a cathodic protection monitoring system for buried pipelines based on time synchronization technology. It includes the negative parameter measurement terminal and the cloud server; the negative parameter measuring terminal includes the parameter measurement unit, the central processor and the communication unit, the cloud end server contains the communication unit and the computer; the cloudy parameter measuring terminal is connected with the buried pipeline, and the cloud end server passes the communication unit to the negative parameter measuring terminal. After the measuring task is taken place, the measurement terminal is received by the communication unit, and the parameters of the buried pipeline are measured according to the starting time, the frequency and the number of the measurement. The data is sent to the cloud server through the communication unit. The service device stores and analyzes the measured data. It is possible to detect pipeline corrosion and interference in time and make early warning. The invention can realize the synchronous acquisition of buried pipeline parameters, and has high synchronization accuracy and automation degree.

【技术实现步骤摘要】
一种基于时间同步技术的埋地管道阴极保护监测系统
本专利技术属于腐蚀防护
，具体涉及一种基于时间同步技术的埋地管道阴极保护监测系统。
技术介绍
在埋地管道腐蚀防护领域，传统都采用人工现场采集阴极保护（简称阴保）参数的方式，这种方式的不足之处是工作量大、采集成本高、准确性不足、实时性较差，导致埋地管网阴极保护自动化、智能化管理水平不足。为减少人工成本，降低管道腐蚀风险，保障管网平稳运行，也有单位设计了埋地管道阴保远程监测系统（专利公开（公告）号CN103614730A、CN104217562A），但是这些系统都是采集单个或多个点的阴保参数，不足之处是监测点之间都是独立工作的，所测得的数据无法系统的分析整个管道的阴极保护情况和外界干扰情况。
技术实现思路
针对目前埋地管道阴保远程监测系统，其监测点之间相互独立、不能系统的分析整个管道的阴保情况和外界干扰情况等不足之处，本专利技术的目的在于提出能够同步测量阴保参数、使得测量数据更有效、预警更准确的埋地管道阴极保护远程监测系统。本专利技术提供的埋地管道阴极保护监测系统，是基于时间同步技术的，该埋地管道阴保监测系统，主要由阴保参数测量终端和云端服务器构成；阴保参数测量终端包含参数测量单元、中央处理器和通讯单元；云端服务器包含通讯单元和计算机。本专利技术中，所述阴保参数测量终端上的测量单元，对外安装有一个导线接口，能够接入埋地管道预留的测量导线。测量单元具有输入过压保护电路，当输入的管道电位过高时能够自动保护，防止损坏其他单元。测量单元测到的管道电位，通过模拟量接口，连接至中央处理器。测量单元能够根据测得电位的幅度，自动选择测量量程，获得最精确的数据。中央处理器通过通讯单元，与公共的时间服务器通讯，获取精确的当前时间。中央处理器通过通讯单元，与云端服务器通讯，获取测量任务，并严格按照测量任务设定的时间采集埋地管道的阴保电位。中央处理器将采集的模拟量转换为数字量，通过通讯单元，传送给云端服务器。本专利技术中，所述云端服务器中的计算机，安装有并运行阴保服务程序和数据库程序。阴保服务程序通过云端服务器中通讯单元，向同一段管道上的阴保参数测量终端发送相同的测量任务，接收采集到的数据，并将数据存储到数据库中。完成一次测量任务后，阴保服务程序从数据库中读取本次测量数据，将同一段管道、同一时间的数据进行分析和比对，如果某些数据异常，则向用户预警。本专利技术中，所述测量单元包含接口和依次连接的分压电路、保护电路和运算放大器电路，如图3所示；接口（通过接线端子）与埋地管道预留的测量导线连接，分压电路与运算放大器电路的输入端相连，使分压后的信号连接到运算放大器电路；在运算放大器的输入端与保护电路连接，保护电路用于防止输入信号幅度过高或过低，损坏内部电路。本专利技术中，所述时间同步技术，是指阴保参数测量终端在每次测量任务开始之前，提前一定时间与公共的时间服务器通讯，得到精确的当前时间。以此时间为基准，中央处理器通过内部定时器，精确延时至测量任务开始时间，并开始测量。云端服务器给同一段埋地管道上连接的阴保参数测量终端设定相同的测量开始时间，测量终端就能在同时开始测量，实现时间同步。本专利技术中，所述通讯单元（包括阴保参数测量终端的通讯单元，以及云端服务器的通讯单元），通常采用无线通讯，常用的无线通讯有GPRS、3G、4G等，本专利技术采用GPRS方式进行通讯。本专利技术中，所述的阴保参数测量终端数量至少为2个。采用基于时间同步技术的埋地管道阴保监测系统，其有益效果是：采用时间同步技术能够同时测量同一段管道上不同点的阴极保护参数，测量数据能够综合起来分析，提高测量数据的利用率和综合数据分析的准确率，从而提高对埋地管道腐蚀和外界干扰预警的准确性。附图说明图1为本专利技术的工作示意图。图2为参数测量终端的内部模块图。图3为测量单元的结构图。图4为是云端服务器的内部模块图。图中标号：1为参数测量终端，2为云端服务器。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术作进一步说明。本专利技术的实施方案，如图1所示，由1台云端服务器和多台参数测量终端组成。阴保参数测量终端与待测埋地管道连接，云端服务器通过通讯单元向阴保参数测量终端发生测量任务，阴保参数测量终端通过通讯单元收到测量任务后，严格按照任务设定的测量起始时间、测量频率和测量次数，进行埋地管道参数的测量。同一段管道上的参数测量终端先与时间服务器通讯、校时，获得精确时间，再延时到相同的测量时间进行采集测量，实现同步测量。测量数据通过通讯单元发送到云端服务器。服务器对测量数据进行存储和分析，能够及时发现管道腐蚀、干扰等问题，并进行预警。阴保参数测量终端包含参数测量单元、中央处理器单元和通讯单元，如图2所示。测量单元包含接口和依次连接的分压电路、保护电路和运放电路，如图3所示；接口和电路都焊接在印刷电路板上。接口使用接线端子与埋地管道预留的测量导线连接，使用接线端子上的螺丝将导线固定，接线端子通过电路板上的导线与分压电路的输入端连接，使管道上的电信号连接到参数测量单元。分压电路使用常用的电阻分压，分压电路的输出端通过电路板上的导线与运算放大器电路的输入端相连，使分压后的信号连接到运算放大器电路。选用三种不同阻值的分压电阻，实现1/10、1/100和1/1000三种分压比例。三个分压电阻分别与一片三选一模拟开关芯片的三路输出相连，模拟开关芯片的通道选择输入与中央处理器单元相连，由中央处理器单元选择分压比例。在测量时，先使用1/1000的分压比例，测量信号的幅度，如果信号幅度很小，则自动调整分压比例为1/100，如果测量信号的幅度还是很小，则自动调整分压比例为1/10，以此实现自动分压。在运算放大器的输入端，通过电路板上的导线连接保护电路，防止输入信号幅度过高或过低，损坏内部电路。保护电路使用TVS管（瞬态电压抑制二极管），利用其高速、抗冲击和钳位的特性，保护内部电路。运算放大器电路使用通用正负输入的运算放大器芯片，将信号阻抗降低，运算放大器电路的输出通过电路板上的导线连接到中央处理器单元的模拟量输入管脚。所述的中央处理器是焊接在电路板上的微处理器芯片，微处理器芯片集成了程序存储器、内存、计时器、模数转换器、串行通信口、通用输出接口等。微处理器能够运行嵌入式程序，配置和调度各个内部模块。微处理器的模拟量输入接口连接参数测量单元的输出信号，再通过模数转换器将模拟量转换为数字量。微处理器通过串行通信口连接通讯模块，实现数据发送、任务接收和校时。通讯单元使用GPRS（GeneralPacketRadioService通用分组无线服务技术）通讯模块，模块焊接在电路板上。微处理器芯片与通讯模块之间使用串行通讯方式，通过电路板上的导线连接。通讯单元通过GPRS（GeneralPacketRadioService通用分组无线服务技术）网络，以无线的方式进行数据传输。通信模块能够与公共的时间服务器进行连接，获取当前时间数据；能够与云端服务器连接，发送测量数据，接收测量任务。云端服务器包含计算机和通讯单元，如图4所示。计算机使用台式计算机。通讯单元使用GPRS（GeneralPacketRadioService通用分组无线服务技术）通讯模块，模块平放在台式计算机机箱上。台式计算机与GPRS通讯模块之间使用串行通讯方式，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于时间同步技术的埋地管道阴极保护监测系统，其特征在于，由阴保参数测量终端和云端服务器构成；阴保参数测量终端包含参数测量单元、中央处理器和通讯单元；云端服务器包含通讯单元和计算机；其中：所述阴保参数测量终端上的测量单元，用于测量管道的电位；所述测量单元对外安装有一个导线接口，用于接入埋地管道预留的测量导线；测量单元具有输入过压保护电路，当输入的管道电位过高时能够自动保护，防止损坏其他单元；测量单元测到的管道电位，通过模拟量接口，连接至中央处理器；所述中央处理器，通过通讯单元与公共的时间服务器通讯，获取精确的当前时间；中央处理器通过通讯单元，与云端服务器通讯，获取测量任务，并严格按照测量任务设定的时间采集埋地管道的阴保电位；中央处理器将采集的模拟量转换为数字量，通过通讯单元，传送给云端服务器；所述云端服务器中的计算机，安装有并运行阴保服务程序和数据库；阴保服务程序通过云端服务器中通讯单元，向同一段管道上的阴保参数测量终端发送相同的测量任务，接收采集到的数据，并将数据存储到数据库中；完成一次测量任务后，阴保服务程序从数据库中读取本次测量数据，将同一段管道、同一时间的数据进行分析和比对，如果某些数据异常，则向用户预警。...

【技术特征摘要】
1.一种基于时间同步技术的埋地管道阴极保护监测系统，其特征在于，由阴保参数测量终端和云端服务器构成；阴保参数测量终端包含参数测量单元、中央处理器和通讯单元；云端服务器包含通讯单元和计算机；其中：所述阴保参数测量终端上的测量单元，用于测量管道的电位；所述测量单元对外安装有一个导线接口，用于接入埋地管道预留的测量导线；测量单元具有输入过压保护电路，当输入的管道电位过高时能够自动保护，防止损坏其他单元；测量单元测到的管道电位，通过模拟量接口，连接至中央处理器；所述中央处理器，通过通讯单元与公共的时间服务器通讯，获取精确的当前时间；中央处理器通过通讯单元，与云端服务器通讯，获取测量任务，并严格按照测量任务设定的时间采集埋地管道的阴保电位；中央处理器将采集的模拟量转换为数字量，通过通讯单元，传送给云端服务器；所述云端服务器中的计算机，安装有并运行阴保服务程序和数据库；阴保服务程序通过云端服务器中通讯单元，向同一段管道上的阴保参数测量终端发送相同的测量任务，接收采集到的数据，并将数据存储到数据库中；完成一次测量任务后，阴保服务程序从数据库中读取本次测量数据，将同一段管道、同一时间的数据进行分析和比对，如果某些数据异常，则向用户预警。2.根据权利要求1所述的埋地管道阴极保护监测系统，其特征在于，所述时间同步技术，包括阴保参数测量终端在每次测量任务开始之前，提...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺兰茂，
申请(专利权)人：上海银帆信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31