一种低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端制造技术

本发明专利技术属于腐蚀防护技术领域，具体为一种低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端。本发明专利技术的监测终端由硬件和嵌入式软件构成；硬件包含测量单元、中央处理器、通讯单元、电池单元和电源管理单元；监测终端与待测埋地管道连接，将埋地管道上的模拟电信号进行幅度变换、阻抗转换和模数转换，最终转换成数字量，通过通讯单元发送给后台服务器；中央处理器上运行嵌入式软件，通过监测管道信号状况，调整检测终端的测量工作时间和休眠时间，控制测量单元、通讯单元的工作状态，使中央处理器以低功耗模式运行，同时保证测量的效率。本发明专利技术具有功耗低、运行时间长、自适应的特点。

A low power consumption remote monitoring terminal for buried pipeline cathodic protection

The invention belongs to the technical field of corrosion protection, in particular to a low-power buried pipeline cathodic protection remote monitoring terminal. The monitoring terminal of the invention is composed of hardware and embedded software; the hardware comprises a measuring unit, a central processing unit, a communication unit, a battery unit and a power management unit; the monitoring terminal is connected with the buried pipeline to perform amplitude conversion, impedance conversion and analog-to-digital conversion of the analog electrical signals on the buried pipeline, and the final conversion. The embedded software runs on the CPU, adjusts the measuring working time and dormancy time of the testing terminal, controls the working state of the measuring unit and the communication unit, and makes the CPU run in low power mode, while maintaining the security. The efficiency of syndrome measurement. The invention has the characteristics of low power consumption, long running time and self adaptation.

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端
本专利技术属于腐蚀防护
，具体涉及一种低功耗的埋地管道阴极保护监测终端。
技术介绍
在埋地管道腐蚀防护领域，传统都是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设备（专利公开（公告）号:CN103614730A、CN104217562A），但是这些设备都是根据固定任务采集阴保参数，不足之处是设备功耗高，无法根据管道信号情况灵活调整测试任务。
技术实现思路
针对目前埋地管道阴保远程监测终端，其功耗较高，无法根据管道信号情况灵活调整测试任务等不足之处，本专利技术的目的在于提出能够根据管道信号情况灵活调整测试任务、使得测量数据更有效、功耗更低、工作时间更长的埋地管道阴极保护远程监测终端。本专利技术提供的埋地管道阴极保护远程监测终端，包括：硬件和嵌入式软件两部分；其中，硬件包含测量单元、中央处理器单元、通讯单元、电池单元和电源管理单元；嵌入式软件是运行在上述中央处理器单元上的程序；所述电池单元，为监测终端的各个单元工作提供电源；所述测量单元，用于对输入的模拟电信号进行幅度变换、阻抗转换；这里，通过幅度变换，使信号幅度符合后续单元的输入要求；埋地管道上的模拟信号的输出阻抗很大，通过阻抗变换，将信号的阻抗降低，使后续单元就能测得准确的信号；测量单元的输出信号送入中央处理器；所述中央处理器，通过运行嵌入式程序，执行相关功能，并控制监测终端各部分的工作；中央处理器经过模数转换，将模拟信号转换为数字信号；对数字量进行整理，通过串口上连接的通讯单元，发送至后台服务器；同时，中央处理器根据测量得到的管道信号是否处于正常范围，自动调整检测终端的测量工作时间和休眠时间；在休眠时间通过电源管理单元切断测量单元、通讯单元的电源，中央处理器以低功耗模式运行，从而实现整个终端的低功耗，同时保证测量的效率。所述嵌入式软件，在中央处理器上电时自动开始运行；嵌入式程序能够进行中央处理器的初始化、运行测量任务、通讯任务和智能功耗分配；所述智能功耗分配是指根据测量得到的数据进行判断，如果数据高于正常值则以较高的频率测量，如果处于正常范围则降低测量频率，从而实现低功耗工作。所述嵌入式软件运行流程为：首先运行初始化程序，即对使用到的芯片内部模块进行设置，包括打开内存、定时器、模数转换器、串行通信口、输入输出接口的时钟，并使能这些模块；初始化完成后运行测量任务，每隔一段时间读取一次模数转换器的转换结果，累计若干次后计算平均值，并将此平均值存入测量数据内存区；存满一定次数的测量数据后，调用通讯任务，先与后台服务器建立连接，再将该次数组数据发送给服务器，发送成功能够接收到服务器的应答；然后进行智能功耗分配，即根据测量得到的数据进行判断，如果数据超出正常范围则提高测量频率，缩短休眠时间，最短一分钟测量一次；如果数据正常则降低测量频率，加长休眠时间，最长一天测量一次；之后中央处理器进入低功耗休眠状态，在休眠期间关断通讯单元和测量单元的电源，从而降低终端的功耗；休眠时间结束，中央处理器自动唤醒，重新开始依次执行初始化等程序；如此循环往复，便是一个完整的嵌入式程序。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；工作时，监测终端与待测埋地管道连接，将埋地管道上的模拟电信号输入测量单元。本专利技术中，所述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，所述电池单元采用18650型的锂电池，给中央处理器、通讯单元、测量单元供电。本专利技术中，所述电源管理单元是由中央处理单元控制的电子开关，开关导通时电池单元给通讯单元和测量单元供电；开关断开时通讯单元和测量单元断电，此时只有中央处理单元在低功耗模式下工作，从而实现终端的低功耗。本专利技术的特点就是采用软件和硬件相结合的方式实现终端的低功耗运行。采用低功耗的埋地管道阴保监测终端的有益效果是：采用软件和硬件相结合的方式实现终端的低功耗运行，既能在埋地管道信号不正常时提高测量频率，获得足够的异常数据，又能在管道信号正常时降低测量频率，并关闭不需要的单元，大大降低终端功耗，加长终端的工作时间。本专利技术设计合理，实现埋地管道参数的正确测量，具有功耗低，运行时间长、自适应的特点。附图说明图1是本专利技术的埋地管道阴极保护远程监测终端结构框图。图2是终端的安装示意图。图3是本专利技术中测量单元的内部模块图。图4是本专利技术中电源管理单元的内部模块图。图5是本专利技术中嵌入式软件的流程图。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，由硬件和嵌入式软件两部分构成；硬件包含测量单元、中央处理器器、通讯单元、电池单元和电源管理单元，嵌入式软件是自动运行在上述中央处理器单元上的程序。埋地管道阴极保护监测终端与待测埋地管道连接，将埋地管道上的模拟电信号进行幅度变换、阻抗转换和模数转换，最终转换成数字量，通过通讯单元发送给后台服务器。终端的电池单元给其他各个单元供电。中央处理器上运行嵌入式程序，根据测量得到的管道信号是否处于正常范围，自动调整检测终端的测量工作时间和休眠时间，在休眠时间通过电源管理单元切断测量单元、通讯单元的电源，中央处理器以低功耗模式运行，从而实现整个终端的低功耗，同时保证测量的效率。硬件具体为一块印刷电路板和一个塑料盒，如图2所示，电路板上有四个圆形固定孔，通过螺丝固定在塑料盒内部；电路板上焊接一个两位的接线端子，塑料盒上有一个比接线端子尺寸稍大的孔，能够漏出接线端子。埋地管道上预留的测试导线和参比电极的导线通过螺丝固定在接线端子上。接线端子通过电路板上的导线连接到测量单元的输入端；测量单元包括一分压电路和一运放电路，分压电路用于对模拟电信号进行幅度变换，即将输入信号的幅度缩小；运放电路用于对对模拟电信号进行阻抗转换，即将信号阻抗降低；使其符合后续电路的要求。分压电路使用常用的电阻分压，电阻阻值分别为9MΩ和1MΩ，分压比例是1:10。分压电路将输入信号的幅度缩小。分压电路的输出通过电路板上的导线连接到运算放大器电路，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。测量单元如图3所示。中央处理器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、定时器、模数转换器、串行通信口、输入输出接口、程序下载接口等。微处理器能够运行嵌入式程序，配置和调度各个内部模块。微处理器芯片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。微处理器芯片通过串行通信口连接通讯单元，实现数据发送和接收。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）本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端，其特征在于，包括：硬件和嵌入式软件两部分；其中，硬件包含测量单元、中央处理器单元、通讯单元、电池单元和电源管理单元；嵌入式软件是运行在上述中央处理器单元上的程序；所述电池单元，为监测终端的各个单元工作提供电源；所述测量单元，用于对输入的模拟电信号进行幅度变换、阻抗转换；这里，通过幅度变换，使信号幅度符合后续单元的输入要求；埋地管道上的模拟信号的输出阻抗很大，通过阻抗变换，将信号的阻抗降低，使后续单元就能测得准确的信号；测量单元的输出信号送入中央处理器；所述中央处理器，通过运行嵌入式程序，执行相关功能，并控制监测终端各部分的工作；中央处理器经过模数转换，将模拟信号转换为数字信号；对数字量进行整理，通过串口上连接的通讯单元，发送至后台服务器；同时，中央处理器根据测量得到的管道信号是否处于正常范围，自动调整检测终端的测量工作时间和休眠时间；在休眠时间通过电源管理单元切断测量单元、通讯单元的电源，中央处理器以低功耗模式运行；所述嵌入式软件，在中央处理器上电时自动开始运行；嵌入式程序能够进行中央处理器的初始化、运行测量任务、通讯任务和智能功耗分配；所述智能功耗分配是指根据测量得到的数据进行判断，如果数据高于正常值则以较高的频率测量，如果处于正常范围则降低测量频率，从而实现低功耗工作。...

【技术特征摘要】
1.一种低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端，其特征在于，包括：硬件和嵌入式软件两部分；其中，硬件包含测量单元、中央处理器单元、通讯单元、电池单元和电源管理单元；嵌入式软件是运行在上述中央处理器单元上的程序；所述电池单元，为监测终端的各个单元工作提供电源；所述测量单元，用于对输入的模拟电信号进行幅度变换、阻抗转换；这里，通过幅度变换，使信号幅度符合后续单元的输入要求；埋地管道上的模拟信号的输出阻抗很大，通过阻抗变换，将信号的阻抗降低，使后续单元就能测得准确的信号；测量单元的输出信号送入中央处理器；所述中央处理器，通过运行嵌入式程序，执行相关功能，并控制监测终端各部分的工作；中央处理器经过模数转换，将模拟信号转换为数字信号；对数字量进行整理，通过串口上连接的通讯单元，发送至后台服务器；同时，中央处理器根据测量得到的管道信号是否处于正常范围，自动调整检测终端的测量工作时间和休眠时间；在休眠时间通过电源管理单元切断测量单元、通讯单元的电源，中央处理器以低功耗模式运行；所述嵌入式软件，在中央处理器上电时自动开始运行；嵌入式程序能够进行中央处理器的初始化、运行测量任务、通讯任务和智能功耗分配；所述智能功耗分配是指根据测量得到的数据进行判断，如果数据高于正常值则以较高的频率测量，如果处于正常范围则降低测量频率，从而实现低功耗工作。2.根据权利要求1所述的低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端，其特征在于，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；工作时，监测终端与待测埋地管道连接，将埋地管道上的模拟电信号输入测量单元。3.根据权利要求1或2所述的低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端，其特征在于，所述通讯单元采用无线通讯。4.根据权利要求3所述的低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端，其特征在于，所述电池单元采用18650型的锂电池。5.根据权利要求1、2或4所述的低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端，其特征在于，所述电源管理单元是由中央处理单元控制的电子开关，开关导通时电池单元给通讯单元和测量单元供电；开关断开时通讯单元和测量单元断电，此时只有中央处理单元在低功耗模式下工作。6.根据权利要求5所述的低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端，其特征在于，所述测量单元包括一分压电路和一运放电路，分压电路用于对模拟电信号进行幅度变换，即将输入信号的幅度...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙贵荣，
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