一种埋地钢质管道强制电流智能阴保系统技术方案

本发明专利技术提供一种埋地钢质管道强制电流智能阴保系统，涉及管道腐蚀防护技术领域，包括：上位机监控台，其通信连接与埋地钢质管道沿线各位置分别连接的多个同步中断器、多个数据采集仪；各同步中断器均串联在埋地钢质管道与一个恒电位仪之间，恒电位仪实时获取参比信号，计算输出参数；同步中断器将恒电位仪的输出参数发送上位机监控台；各数据采集仪均分别连接埋设于地下的自然电位检查片、交流腐蚀试片及第二参比电极，采集阴极保护参数发送上位机监控台；上位机监控台向所有同步中断器、数据采集仪下发断电指令，进行断电电位采集。本发明专利技术对强制电流阴极保护系统的阴保参数及杂散电流实时监测，监测精度高、可及时预警，自动化程度高。度高。度高。

【技术实现步骤摘要】
一种埋地钢质管道强制电流智能阴保系统


[0001]本专利技术涉及管道腐蚀防护
，尤其是涉及一种埋地钢质管道强制电流智能阴保系统。

技术介绍

[0002]目前对埋地钢质管道的腐蚀控制措施除外加防腐层外，还广泛使用电化学腐蚀控制技术，主要分为牺牲阳极阴极保护法和强制电流阴极保护法。牺牲阳极阴极保护系统因输出电流较小，多用于城市管网及地下储油罐；强制电流阴极保护法通过外加电源将电子输送到被保护金属表面，使被保护金属表面的电位始终处于保护电位范围内，从而达到防腐目的。与牺牲阳极法相比，强制电流阴极保护系统具有高度的灵活性和较强的输出能力，作用范围更广，因此适用于长距离输油管道的大规模、环境恶劣的情况。本专利技术所述的智能阴保系统便是针对长输管道强制电流阴极保护系统的。
[0003]长距离输油管道的铺设环境一般较为偏远，沿途多为山区及人烟稀少地区，日常的电位采集、沿线巡检工作较为困难，且存在诸多问题：实时性差，不能及时发现问题；数据采集受到操作人员的主观因素影响较大，结果不准确；不具备恒电位仪根据情况自动调节输出参数的功能；无法做到自动预警等。
[0004]目前已有的专利CN112725807B“一种基于FPGA的埋地钢质管道智能阴保系统及实现方法”实则是针对牺牲阳极阴极保护运行过程中的沿管线情况进行信息采集、通信与监控，与强制电流智能阴保系统在系统构成、采集参数及具体实现方法等方面还有着较大区别。而其他的一些管道阴极保护监测系统多以MSP430、STM32等串行处理芯片为处理核心，且采集参数较少、时钟同步依靠GPS，多数系统仅采集通/断电位作为阴极保护情况的判定标准，无法同时实现对沿管线杂散电流干扰情况的一体化监测；所采用的通信方式也较为单一，通信延迟较高，数据传输易丢失，且无法快速做出响应；同时，采用GPS信号提供定位及时钟信息，在时间、定位精度及数据的安全性、可靠性等方面远不如采用北斗卫星；整个系统对于断电操作的时间同步精度较低，数据采集的结果可能存在较大误差，极大影响着对埋地管道的保护系统运行状态的理想监控。
[0005]随着通信技术的发展，4G/5G高速通信的普及以及数据安全科技研究和应用的不断深入，针对长输油气管道阴极保护技术的智能化，亟需研究和开发一种用于埋地钢质管道强制电流阴极保护系统的多参数同步采集、基于北斗卫星信号同步、4G/5G高速无线通信、数据安全可靠不易丢失、对阴极保护效果及沿管线杂散电流干扰情况进行一体化监测与评价的智能阴保系统，以解决上述提到的诸多问题与不足。

技术实现思路

[0006]针对上述社交网络中隐私信息扩散传播问题，本专利技术提供了一种埋地钢质管道强制电流智能阴保系统，对强制电流阴极保护系统的阴保参数及杂散电流干扰参数实时监测，监测精度高、可及时预警，自动化程度高，实现阴保系统的远程控制和各项参数的远程
自动化采集。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种埋地钢质管道强制电流智能阴保系统，包括：上位机监控台，所述上位机监控台通信连接与埋地钢质管道沿线各位置分别连接的多个同步中断器、多个数据采集仪；
[0008]各所述同步中断器均串联在所述埋地钢质管道与一个恒电位仪之间，所述恒电位仪分别连接埋设于地下的第一参比电极和辅助阳极块；所述恒电位仪通过第一参比电极实时获取参比信号，根据所述参比信号及给定电位计算输出参数，控制辅助阳极块与埋地钢质管道之间的电位达到给定电位；所述同步中断器实时读取所述恒电位仪的输出参数，发送至所述上位机监控台；
[0009]各所述数据采集仪均分别连接埋设于地下的自然电位检查片、交流腐蚀试片、第二参比电极及第三参比电极，通过所述自然电位检查片、交流腐蚀试片、第二参比电极及第三参比电极分别采集阴极保护参数及杂散电流干扰参数，并发送所述上位机监控台；
[0010]所述上位机监控台同时向所有同步中断器、数据采集仪下发断电指令，所有同步中断器接收所述断电指令并同时进行断电操作，所有数据采集仪接收断电指令，并在所有同步中断器断电操作完成后同时进行断电电位采集操作，并将所述断电电位发送所述上位机监控台；
[0011]所述上位机监控台接收各所述同步中断器及各所述数据采集仪发送的所述恒电位仪的输出参数、阴极保护参数及杂散电流干扰参数，进行数据分析诊断并显示。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述同步中断器包括第一FPGA主控模块及与其连接的RS485通信模块、4G
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5G通信模块、第一北斗
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GPS模块、数据采集监控模块、中断控制模块、人机屏幕交互模块和数据存储模块；
[0013]所述第一FPGA主控模块，用于：
[0014]对所述上位机监控台下发指令的数据帧进行数据解析；
[0015]控制中断控制模块实现断电操作；
[0016]所述RS485通信模块，用于：
[0017]与所述恒电位仪进行通信，读取或更改所述恒电位仪的输出参数；
[0018]所述4G
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5G通信模块，用于：
[0019]接收所述上位机监控台下发指令的数据帧；
[0020]将所述RS485通信模块读取到的所述恒电位仪当前的输出参数发送至所述上位机监控台；
[0021]第一北斗
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GPS模块，用于：
[0022]实现本同步中断器与其他同步中断器及所有数据采集仪之间的高精度时钟同步；所述数据采集监控模块，用于：
[0023]对所述RS485通信模块读取的所述恒电位仪的输出参数进行数据预处理，再将各参数输入到不同的转换通道，完成输出参数的采集；
[0024]所述中断控制模块，用于：
[0025]串联在所述埋地钢质管道和所述恒电位仪之间，执行所述埋地钢质管道和所述恒电位仪所在串联电路的断电操作；
[0026]所述人机屏幕交互模块，用于：
[0027]与所述第一FPGA主控模块通信，获取并显示所述恒电位仪的输出参数及系统当前工作模式；
[0028]所述数据存储模块，用于：
[0029]通过所述第一FPGA主控模块获取所述恒电位仪的输出参数及当前工作模式信息进行本地备份存储。
[0030]作为本专利技术的进一步改进，所述数据采集仪包括第二FPGA主控模块，所述第二FPGA主控模块依次连接ADC模数采集模块和信号调理模块，所述信号调理模块连接埋设于地下的自然电位检查片、交流腐蚀试片、第二参比电极及设于地上的第三参比电极；所述第二FPGA主控模块还连接有第二北斗
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GPS模块、4G
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5G无线模块、千兆以太网模块；所述数据采集仪外壳上对应需采集通电电位和断电电位、管地电位、自然电位、交流电位和交流电流均设有数据采集通道；
[0031]所述第二FPGA主控模块，用于：
[0032]对所述上位机监控台下发指令的数据帧进行数据解析；
[0033]根据所述上位机监控台下发指令控制ADC模数采集模块进行数据采集本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种埋地钢质管道强制电流智能阴保系统，其特征在于，包括：上位机监控台，所述上位机监控台通信连接与埋地钢质管道沿线各位置分别连接的多个同步中断器、多个数据采集仪；各所述同步中断器均串联在所述埋地钢质管道与一个恒电位仪之间，所述恒电位仪分别连接埋设于地下的第一参比电极和辅助阳极块；所述恒电位仪通过第一参比电极实时获取参比信号，根据所述参比信号及给定电位计算输出参数，控制辅助阳极块与埋地钢质管道之间的电位达到给定电位；所述同步中断器实时读取所述恒电位仪的输出参数，发送至所述上位机监控台；各所述数据采集仪均分别连接埋设于地下的自然电位检查片、交流腐蚀试片、第二参比电极及第三参比电极，通过所述自然电位检查片、交流腐蚀试片、第二参比电极及第三参比电极分别采集阴极保护参数及杂散电流干扰参数，并发送所述上位机监控台；所述上位机监控台同时向所有同步中断器、数据采集仪下发断电指令，所有同步中断器接收所述断电指令并同时进行断电操作，所有数据采集仪接收断电指令，并在所有同步中断器断电操作完成后同时进行断电电位采集操作，并将所述断电电位发送所述上位机监控台；所述上位机监控台接收各所述同步中断器及各所述数据采集仪发送的所述恒电位仪的输出参数、阴极保护参数及杂散电流干扰参数，进行数据分析诊断并显示。2.根据权利要求1所述的埋地钢质管道强制电流智能阴保系统，其特征在于：所述同步中断器包括第一FPGA主控模块及与其连接的RS485通信模块、4G
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5G通信模块、第一北斗
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GPS模块、数据采集监控模块、中断控制模块、人机屏幕交互模块和数据存储模块；所述第一FPGA主控模块，用于：对所述上位机监控台下发指令的数据帧进行数据解析；控制中断控制模块实现断电操作；所述RS485通信模块，用于：与所述恒电位仪进行通信，读取或更改所述恒电位仪的输出参数；所述4G
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5G通信模块，用于：接收所述上位机监控台下发指令的数据帧；将所述RS485通信模块读取到的所述恒电位仪当前的输出参数发送至所述上位机监控台；第一北斗
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GPS模块，用于：实现本同步中断器与其他同步中断器及所有数据采集仪之间的高精度时钟同步；所述数据采集监控模块，用于：对所述RS485通信模块读取的所述恒电位仪的输出参数进行数据预处理，再将各参数输入到不同的转换通道，完成输出参数的采集；所述中断控制模块，用于：串联在所述埋地钢质管道和所述恒电位仪之间，执行所述埋地钢质管道和所述恒电位仪所在串联电路的断电操作；所述人机屏幕交互模块，用于：与所述第一FPGA主控模块通信，获取并显示所述恒电位仪的输出参数及系统当前工作
模式；所述数据存储模块，用于：通过所述第一FPGA主控模块获取所述恒电位仪的输出参数及当前工作模式信息进行本地备份存储。3.根据权利要求1所述的埋地钢质管道强制电流智能阴保系统，其特征在于：所述数据采集仪包括第二FPGA主控模块，所述第二FPGA主控模块依次连接ADC模数采集模块和信号调理模块，所述信号调理模块连接埋设于地下的自然电位检查片、交流腐蚀试片、第二参比电极及设于地上的第三参比电极；所述第二FPGA主控模块还连接有第二北斗
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GPS模块、4G<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新华，刘文涛，孙涛，杨林，王江达，李晨曦，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：