地铁杂散电流腐蚀在线监测系统的在线监测方法技术方案

地铁杂散电流腐蚀在线监测系统的在线监测方法属于地铁金属结构防护的范畴。杂散电流腐蚀在线监测系统由信息采集终端、信息通讯传输系统和信息处理终端构成，信息采集终端与信息通讯传输系统是通过现场总线的方式相连接，信息通讯传输系统与信息处理终端是通过网络接口、USB或串口相连接；杂散电流腐蚀在线监测方法包括埋地金属结构极化电位、轨道电压、混凝土电阻率和轨道纵向电阻及轨地过渡电阻各参数的监测方法。该监测系统可以在线测量和分析钢轨、大地金属结构电位的分布，将杂散电流腐蚀线监测方法和监测系统有效地结合在一起，该发明专利技术具有监测参数全面，监测系统实时性强、信息传输稳定可靠的特点，可以广泛地运用在地铁杂散电流腐蚀监测与防护系统之中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地铁杂散电流腐蚀的监测和防护领域，尤其涉及一种在线监测地铁杂散电流腐蚀状况和腐蚀影响因素的方法以及系统的实现，主要运用于地铁、轻轨方面。
技术介绍
地铁或轻轨系统的供电通常采用直流供电，利用钢轨作为返回线，若钢轨对地的绝缘下降，则流过钢轨的电流非常容易泄漏到大地，从而形成杂散电流，杂散电流会引起附近的埋地金属结构物，如自来水管、煤气管、电缆和钢筋混凝土金属结构的腐蚀，造成严重的后果，所以应该尽量减少杂散电流腐蚀。在地铁建设初期，由于绝缘等各项防护措施比较好，杂散电流腐蚀情况不会太严重，但随着时间的推移，地铁隧道内潮湿等恶劣环境的影响，杂散电流腐蚀情况会越来越严重，因此监测杂散电流引起金属腐蚀情况，是地铁建设中必须考虑的问题。目前地铁杂散电流腐蚀的是通过测量金属结构或管线的极化电位、钢轨的轨道电位综合分析得到。通常地铁杂散电流腐蚀的监测，多采用临时携带仪表、现场布线的测量方法。该方法主要有以下弊端：1、杂散电流对隧道主体结构钢及金属管线的腐蚀主要是电化学反应长期作用产生的结果。而现场临时布线测量，不能反映地铁全部运行时间的杂散电流腐蚀情况，测量结果有一定的随机性，可信度不高；2、由于是局部测量，测量结果不能反映整个地铁线路杂散电流分布情况；3、现场测量的工作条件及隧道空间限制，给测量带来不便和危险；4、造成杂散电流分布过大和腐蚀加剧的原因不容易判别。
技术实现思路
技术问题：本专利技术目的是提供一种在地铁正常运营时，地铁杂散电流腐蚀在线监测系统的在线监测方法，可以实时监测地铁隧道的埋地金属结构杂散电流腐蚀状况和腐蚀影响因素，为地铁运行维护人员提供依据，保证地铁系统的安全运营。技术方案：本专利技术的技术方案是：该监测方法基于一个在线监测系统，该在线监测系统顺序连接有信息采集终端、信息通讯传输系统和信息处理终端；其中信息采集终端包括极化电位信号采集、轨道电压信号采集、混凝土电阻率信号采集、轨道纵向电阻和轨地过渡电阻信号采集以及信号分析处理系统；信息通讯传输系统是由现场总线或者现场总线与地铁系统局域网组成；信息处理终端包括计算机、打印输出设备和移动存储设备；其中信息采集终端与信息处理终端通过信息通讯传输系统相连，信息采集终端与信息通讯传输系统通过现场总线的方式相连接，信息处理终端与信息通讯传输系统通过网络接口、USB或串口相连接；选取埋地金属结构极化电位、轨道电压、混凝土电阻率以及轨道纵向电阻和轨地过渡电阻作为监测参数，由信息采集终端完成对各参数的在线测量，测量后的数据通过信息通讯传输系统传给信息处理终端，信息处理终端实时接收由信息通讯传输系统传来的信-->息并将接收到的信息录入相关数据库，并对录入数据库的数据根据要求进行分类处理，提供地铁金属结构腐蚀相关数据的统计、查询、图表显示及打印输出；该信息处理终端根据需要将信息通过信息通讯传输系统传输给信息采集终端。所述极化电位信号采集包括极化电位信号的提取以及极化电位信号采集；其中极化电位信号采样是测试埋地金属结构引出端子与埋设在该引出端子附近的参比电极引出端子之间的电位差，极化电位信号采集装置用于实现极化电位的在线测量。所述的轨道电压信号采集包括轨道电压信号的采样以及轨道电压信号采集，其中轨道电压信号采样是测试轨道与其附近埋地金属结构引出端子之间的电位差，轨道电压信号采集装置用于实现轨道电压信号的在线测量。所述的混凝土电阻率信号采集包括测试混凝土电阻率信号的采样以及混凝土电阻率信号采集，其中混凝土电阻率信号采样是按照Wenner四极法原理布置的信号采集装置进行信号提取，混凝土电阻率信号采集装置用于实现混凝土电阻率的在线测量。轨道纵向电阻和轨地过渡电阻信号采集包括轨道纵向电阻和轨地过渡电阻信号的采样以及轨道纵向电阻和轨地过渡电阻信号采集；轨道纵向电阻和轨地过渡电阻信号采集是根据地铁杂散电流分布的理论公式，在列车和变电所距离L的区间内，任一点x的轨道电压和电流分别为u(x)=RRgIshα(x-L2)chα2L]]>i(x)=Ishα(x-L2)chα2L]]>α=RRg]]>其中，Rg为轨道轨地过渡电阻，R为轨道纵向电阻，a为比例系数，其值为I为回流点测得的总电流，L为到位传感器到回流点的距离，当已知测量点距离x＝l1的情况下，即监测点距变电所的距离为l1，监测点的轨道电位u(x)和轨道电流i(x)是可以测量的，在轨道沿线布置测量列车到位的传感器，列车通过到位传感器可测得距离L，求解方程组即可得到R和Rg。有益效果：本专利技术的有益效果是，本系统完全抛弃了传统杂散电流腐蚀监测所采用的测试方法不需要使用人工测量各个测试点的数据，系统基于通讯网络的原则进行设计，组网简单方便。现场安装好测试设备，通讯网络连通后整个测试过程、数据记录、存储、分析处理以及显示打印输出等功能完全由监测系统完成，操作方便。附图说明图1是本专利技术的系统构成方框示意图；图2是本专利技术的信息采集终端构成方框示意图；-->图3是本专利技术的采集系统的组网系统图；图4是本专利技术的信息传输流程图；图5是本专利技术应用方法的实施流程方框图。具体实施方式图1中，信息采集终端、信息通讯传输系统通过现场总线方式连接，信息通讯传输系统与信息处理终端通过USB、网络接口或串口方式进行信息传递。图2中，信息采集终端包括智能传感器的需要采集的信号，采集信号有极化电位信号、轨道电位信号、测试轨道纵向电阻和轨地过渡电阻的信号以及测试混凝土电阻率的信号。所有信号的引出端子分别与智能传感的相应信号接线端子相连。图3中，信息采集终端与信息通讯传输系统通过通讯线相连，信息通讯传输系统通过现场总线与信息采集终端相连，信息采集终端的数量根据现场情况确定。图4中，信息处理终端向信息通讯传输系统发送信息，信息通讯传输系统接收到信息进行判断，如果是要求信息通讯传输系统将信息传输给信息处理终端，则信息通讯传输系统将相关信息传输给信息处理终端；如果是要求信息通讯系统将信息传输给信息采集采集终端，则将相关信息传输给信息采集终端。当信息采集终端接收到信息通讯传输系统传输来的信息时作出判断，如果是要求信息采集终端将信息传输给信息通讯传输系统，则将相关信息进行传输，如果是要求信息采集终端执行某一指令，则信息采集终端作出相应的处理。提供一种在线监测地铁杂散电流的分布和腐蚀情况的方法，在线测量和分析钢轨、大地金属结构电位的分布，可以综合地分析杂散电流干扰状态和发生杂散电流腐蚀的状况。地铁埋地金属结构对地电位的测量需要使用长效参比电极作为测量传感器。在没有杂散电流扰动的情况下，测量自然本体电位U0，当存在杂散电流扰动的情况时，测量电位出现偏离自然本体电位U0的情况，所测电位为U1，其偏移值为ΔU。因为腐蚀是一个长期作用的结果，而瞬间杂散电流的变化是杂乱无序的，故此测量瞬间金属结构对参比电极的电压不能直接反映测量点杂散电流的腐蚀情况，所以应该测量计算在一定时间内偏移自然本体电位U0的正向平均值Ua(+)和负向平均值Ua(-)，测量计算时间一般为30分钟。而地铁系统杂散电流的泄漏受轨道电位的影响很大，因此还应该对轨道电位进行测量监测，其中采用钢轨对埋地金属结构的电压来代表轨道电位。轨道电位的瞬时变化很大，实际本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种地铁杂散电流腐蚀在线监测系统的在线监测方法，其特征是：该监测方法基于一个在线监测系统，该在线监测系统顺序连接有信息采集终端、信息通讯传输系统和信息处理终端；其中信息采集终端包括极化电位信号采集、轨道电压信号采集、混凝土电阻率信号采集、轨道纵向电阻和轨地过渡电阻信号采集以及信号分析处理系统；信息通讯传输系统是由现场总线或者现场总线与地铁系统局域网组成；信息处理终端包括计算机、打印输出设备和移动存储设备；其中信息采集终端与信息处理终端通过信息通讯传输系统相连，信息采集终端与信息通讯传输系统通过现场总线的方式相连接，信息处理终端与信息通讯传输系统通过网络接口、ＵＳＢ或串口相连接；选取埋地金属结构极化电位、轨道电压、混凝土电阻率以及轨道纵向电阻和轨地过渡电阻作为监测参数，由信息采集终端完成对各参数的在线测量，测量后的数据通过信息通讯传输系统传给信息处理终端，信息处理终端实时接收由信息通讯传输系统传来的信息并将接收到的信息录入相关数据库，并对录入数据库的数据根据要求进行分类处理，提供地铁金属结构腐蚀相关数据的统计、查询、图表显示及打印输出；该信息处理终端根据需要将信息通过信息通讯传输系统传输给信息采集终端。...

【技术特征摘要】
1.一种地铁杂散电流腐蚀在线监测系统的在线监测方法，其特征是：该监测方法基于一个在线监测系统，该在线监测系统顺序连接有信息采集终端、信息通讯传输系统和信息处理终端；其中信息采集终端包括极化电位信号采集、轨道电压信号采集、混凝土电阻率信号采集、轨道纵向电阻和轨地过渡电阻信号采集以及信号分析处理系统；信息通讯传输系统是由现场总线或者现场总线与地铁系统局域网组成；信息处理终端包括计算机、打印输出设备和移动存储设备；其中信息采集终端与信息处理终端通过信息通讯传输系统相连，信息采集终端与信息通讯传输系统通过现场总线的方式相连接，信息处理终端与信息通讯传输系统通过网络接口、USB或串口相连接；选取埋地金属结构极化电位、轨道电压、混凝土电阻率以及轨道纵向电阻和轨地过渡电阻作为监测参数，由信息采集终端完成对各参数的在线测量，测量后的数据通过信息通讯传输系统传给信息处理终端，信息处理终端实时接收由信息通讯传输系统传来的信息并将接收到的信息录入相关数据库，并对录入数据库的数据根据要求进行分类处理，提供地铁金属结构腐蚀相关数据的统计、查询、图表显示及打印输出；该信息处理终端根据需要将信息通过信息通讯传输系统传输给信息采集终端。2.按照权利要求1所述的地铁杂散电流腐蚀在线监测系统的在线监测方法，其特征是所述极化电位信号采集包括极化电位信号的提取以及极化电位信号采集；其中极化电位信号采样是测试埋地金属结构引出端子与埋设在该引出端子附近的参比电极引出端子之间的电位差，极化电位信号采集装置用于实现极化电位的在线测量。3.按照权利要求1所述的地铁杂散电流腐蚀在线...

【专利技术属性】
技术研发人员：王禹桥，李威，杨雪锋，叶果，樊启高，苏秀平，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：32