一种基于STM32单片机的埋地长输管道阴极保护装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于STM32单片机的埋地长输管道阴极保护装置，埋地长输管道旁边土壤中敷设有阳极地床和参比电极，埋地长输管道上设有阴极接线点，该装置包括上位机、主控模块、AD数据采集模块、DA控制模块、通信模块、存储模块、RTC模块、人机交互模块、电源模块、温度传感器。与现有技术相比，本发明专利技术主控模块通过AD数据采集模块采集输出电压、输出电流及参比电位，利用温度传感器采集管道温度，通过DA控制模块自动调节电源模块输出电压，极大程度地降低埋地管道腐蚀速率。

A Cathodic Protection Device for Buried Long-distance Pipeline Based on STM32 MCU

The invention discloses a cathodic protection device for buried long-distance pipeline based on STM32 microcontroller. The soil next to the buried long-distance pipeline is covered with an anode ground bed and a reference electrode, and the cathodic connection points are arranged on the buried long-distance pipeline. The device comprises a host computer, a main control module, an AD data acquisition module, a DA control module, a communication module, a storage module, a RTC module, a human-computer interaction module, and a cathodic connection point. Power module, temperature sensor. Compared with the existing technology, the main control module of the invention collects output voltage, output current and reference potential through AD data acquisition module, collects pipeline temperature by temperature sensor, and automatically adjusts the output voltage of power supply module through DA control module, thus greatly reducing the corrosion rate of buried pipelines.

【技术实现步骤摘要】
一种基于STM32单片机的埋地长输管道阴极保护装置
本专利技术涉及埋地管道阴极保护装置
，特别是一种基于STM32单片机的埋地长输管道阴极保护装置。
技术介绍
埋地长输管道的腐蚀问题日益突出，给腐蚀控制工作带来极大挑战。参比电位是对埋地长输管道防腐保护的重要判断依据。通过阴极保护装置采集输出电压、输出电流，管道对地的参比电位，以及管道温度。根据采集记录数据可以有效地分析管道的被保护情况。目前，现有技术中阴极保护电位的调节需要人工手动转动调压器手轮，改变输出电压，直至实际电压与给定电压一致，费时费力。当然，现有技术中也有通过利用阴极保护法的阴极保护装置，减轻或避免腐蚀带来的危害。结构复杂，体积庞大，价格昂贵。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种基于STM32单片机的埋地长输管道阴极保护装置。为达到上述目的，本专利技术是按照以下技术方案实施的：一种基于STM32单片机的埋地长输管道阴极保护装置，埋地长输管道旁边土壤中敷设有阳极地床和参比电极，埋地长输管道上设有阴极接线点和零位接阴点，该装置包括上位机、主控模块、AD数据采集模块、DA控制模块、通信模块、存储模块、RTC模块、人机交互模块、电源模块、温度传感器，其中：所述电源模块，电源模块的输出阳极通过外部阳极电缆与阳极地床相接，电源模块的输出阴极通过外部阴极电缆与埋地长输管道上的阴极接线点相接；用于给埋地长输管道提供电源，通过外加电流法，给埋地长输管道提供阴极保护电流；所述温度传感器，用于采集埋地长输管道的温度，温度传感器的信号输出端与主控模块的信号输入端连接；所述主控模块，连接控制AD数据采集模块、DA控制模块、通信模块、存储模块、RTC模块、人机交互模块，用于处理采集到的输出电压、输出电流、参比电位、管道温度，并通过DA控制模块调节电源模块输出电压，调节直至实测参比电位与给定电位达到一致；所述AD数据采集模块，AD数据采集模块的信号输入端内部与电源模块的输出端连接，通过外部信号线电缆分别与参比电极和零位接阴点连接，用于采集电源模块的输出电压和输出电流、埋地长输管道的参比电位，将采集到的数据传输至主控模块；所述DA控制模块，DA控制模块的信号输出端与电源模块连接，用于输出0-5V的模拟电压信号，相应控制调节电源模块输出合适电压值；所述通信模块，通信模块通过RS485总线和/或CAN总线与上位机连接，用于在主控模块与上位机之间远距离发送与接收数据；所述上位机，用于设定阴极保护电位给定值，以及实时显示所测输出电压、输出电流、参比电位、管道温度动态数据；所述存储模块，用于存储采集到的电源模块的输出电压和输出电流，埋地管道的参比电位、温度；所述RTC模块，用于为存储模块在存储数据时提供时间；所述人机交互模块，用于通过人机交互，设定工作状态和运行参数。优选地，所述电源模块由EMI滤波、整流电路、PWM驱动电路、逆变电路、高频整流电路、滤波输出电路组成。优选地，所述主控模块采用STM32F103C8T6芯片。优选地，所述温度传感器采用DS18B20传感器。优选地，所述DA控制模块采用TLC5615芯片。优选地，所述通信模块包括MAX485芯片和/或TJA1050T芯片。优选地，所述所述存储模块采用SD卡。优选地，所述RTC模块采用DS1302芯片。进一步，所述人机交互模块，包括两个显示工作状态的状态灯和操作多个工作状态的物理按键；状态灯包括运行状态灯、自动状态灯，动作按键包括启动按键、手/自切换按键、手动旋钮。该装置还包括18cm＊10cm＊10cm的金属机壳，用于将主控模块、AD数据采集模块、DA控制模块、通信模块、存储模块、RTC模块、人机交互模块、电源模块固定在金属机壳中。本专利技术的原理为：主控模块通过AD数据采集模块采集输出电压、输出电流及参比电位，温度传感器采集管道温度，通过DA控制模块自动调节电源模块输出电压，极大程度地降低埋地管道腐蚀速率。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1.采集精度高，噪声低，数据无丢失，采样率可达30ksps；2.采集参数多，4路差动输入，采集4路数据，包括输出电压、输出电流、参比电位等。后期可以利用这些数据进行处理与分析，使得阴极保护工作更加精确化，后期可以利用这些数据进行处理与分析，使得阴极保护工作更加精确化。3.成本低，所使用的芯片、器件可靠性与性价比高。4.多种通信方式，包括RS485总线通信、CAN总线通信，能够长距离传输与接收数据，可靠性、稳定性好，不易受到环境影响。5.可以多机通信，通过设置不同通信地址，实现对多台阴极保护装置的控制。6.采用外设SD卡存储方式，存储量大，保证了采集数据的完整性，为日后研究阴极保护数据提供了条件。7.具有良好的人机交互设置功能，支持两种工作模式，包括自动运行控制和手动控制。8.装置结构紧凑，可安装于18cm＊10cm＊10cm的金属机壳内使用；体积小，节省安置空间。9.自动控制调节，通过上位机实时设定来自解析方法和数值模拟方法计算过后合适的阴极保护电位，发送至主控模块，自动控制调节实测参比电位，节省人力。附图说明图1是本专利技术基于STM32的埋地长输管道阴极保护装置结构框图。图2是图1中人机交互模块的前面板示意图。图3是本专利技术基于STM32的埋地长输管道阴极保护装置工作流程图。图4为本专利技术的电源模块的电路框图。图5为本专利技术的AD数据采集模块与埋地长输管道阴极保护装置的接线图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定专利技术。如图1、图5所示，本实施例提供一种基于STM32单片机的埋地长输管道阴极保护装置，埋地长输管道10旁边土壤中敷设有阳极地床101和参比电极102，埋地长输管道10上设有阴极接线点104和零位接阴点105，实际工程中阴极接线点104与管道铝热焊接，焊点用补伤片防腐。零位接阴点105也是与管道铝热焊接，焊点用补伤片防腐，阴极接线点104和零位接阴点105之间距离保持在200mm以上；该装置包括上位机9、主控模块1、AD数据采集模块4、DA控制模块2、通信模块5、存储模块7、RTC模块8、人机交互模块6、电源模块3、温度传感器103，其中：所述电源模块3，电源模块3的输出阳极通过外部阳极电缆与阳极地床101相接，电源模块3的输出阴极通过外部阴极电缆与埋地长输管道上的阴极接线点104相接；通过外加电流法，给埋地长输管道10提供阴极保护电流，电源模块3的输出电压值实时可调；所述温度传感器103，设置于埋地长输管道10上，用于采集埋地长输管道10的温度，温度传感器103的信号输出端与主控模块1的信号输入端连接；所述温度传感器103采用DS18B20传感器；所述主控模块1，连接控制AD数据采集模块4、DA控制模块2、通信模块5、存储模块7、RTC模块8、人机交互模块6，用于处理采集到的输出电压、输出电流、参比电位、管道温度，并通过DA控制模块2调节电源模块3输出电压，调节直至实测参比电位与给定电位达到一致；所述AD数据采集模块4，AD数据采集模块4的信号输入端内部与电源模块3的输出端连接，通过外部信号线电缆分别与参比电极10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于STM32单片机的埋地长输管道阴极保护装置，埋地长输管道旁边土壤中敷设有阳极地床和参比电极，埋地长输管道上设有阴极接线点和零位接阴点，其特征在于：该装置包括上位机、主控模块、AD数据采集模块、DA控制模块、通信模块、存储模块、RTC模块、人机交互模块、电源模块、温度传感器，其中：所述电源模块，电源模块的输出阳极通过外部阳极电缆与阳极地床相接，电源模块的输出阴极通过外部阴极电缆与埋地长输管道上的阴极接线点相接；用于给埋地长输管道提供电源，通过外加电流法，给埋地长输管道提供阴极保护电流；所述温度传感器，用于采集埋地长输管道的温度，温度传感器的信号输出端与主控模块的信号输入端连接；所述主控模块，连接控制AD数据采集模块、DA控制模块、通信模块、存储模块、RTC模块、人机交互模块，用于处理采集到的输出电压、输出电流、参比电位、管道温度，并通过DA控制模块调节电源模块输出电压，调节直至实测参比电位与给定电位达到一致；所述AD数据采集模块，AD数据采集模块的信号输入端内部与电源模块的输出端连接，通过外部信号线电缆分别与参比电极和零位接阴点连接，用于采集电源模块的输出电压和输出电流、埋地长输管道的参比电位，将采集到的数据传输至主控模块；所述DA控制模块，DA控制模块的信号输出端与电源模块连接，用于输出0‑5V的模拟电压信号，相应控制调节电源模块输出合适电压值；所述通信模块，通信模块通过RS485总线和/或CAN总线与上位机连接，用于在主控模块与上位机之间远距离发送与接收数据；所述上位机，用于设定阴极保护电位给定值，以及实时显示所测输出电压、输出电流、参比电位、管道温度动态数据；所述存储模块，用于存储采集到的电源模块的输出电压和输出电流，埋地管道的参比电位、温度；所述RTC模块，用于为存储模块在存储数据时提供时间；所述人机交互模块，用于通过人机交互，设定工作状态和运行参数。...

【技术特征摘要】
1.一种基于STM32单片机的埋地长输管道阴极保护装置，埋地长输管道旁边土壤中敷设有阳极地床和参比电极，埋地长输管道上设有阴极接线点和零位接阴点，其特征在于：该装置包括上位机、主控模块、AD数据采集模块、DA控制模块、通信模块、存储模块、RTC模块、人机交互模块、电源模块、温度传感器，其中：所述电源模块，电源模块的输出阳极通过外部阳极电缆与阳极地床相接，电源模块的输出阴极通过外部阴极电缆与埋地长输管道上的阴极接线点相接；用于给埋地长输管道提供电源，通过外加电流法，给埋地长输管道提供阴极保护电流；所述温度传感器，用于采集埋地长输管道的温度，温度传感器的信号输出端与主控模块的信号输入端连接；所述主控模块，连接控制AD数据采集模块、DA控制模块、通信模块、存储模块、RTC模块、人机交互模块，用于处理采集到的输出电压、输出电流、参比电位、管道温度，并通过DA控制模块调节电源模块输出电压，调节直至实测参比电位与给定电位达到一致；所述AD数据采集模块，AD数据采集模块的信号输入端内部与电源模块的输出端连接，通过外部信号线电缆分别与参比电极和零位接阴点连接，用于采集电源模块的输出电压和输出电流、埋地长输管道的参比电位，将采集到的数据传输至主控模块；所述DA控制模块，DA控制模块的信号输出端与电源模块连接，用于输出0-5V的模拟电压信号，相应控制调节电源模块输出合适电压值；所述通信模块，通信模块通过RS485总线和/或CAN总线与上位机连接，用于在主控模块与上位机之间远距离发送与接收数据；所述上位机，用于设定阴极保护电位给定值，以及实时显示所测输出电压、输出电流、参比电位、管道温度动态数据；所述存储模块，用于存储采集到的电源模块的输出电压和输出电流，埋地管道的参比电位、温度；所述RTC模块，用于为存储模...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔震，李琳，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61