陰極保護測試樁及陰極保護監測系統的製作方法
2023-06-01 21:04:36 1
專利名稱：陰極保護測試樁及陰極保護監測系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種對長輸管線管道防腐用的陰極保護系統進行測試的陰極保 護測試樁及陰極保護監測系統。
背景技術：
長輸管線管道的防腐通常採用強制電流陰極保護法，即在每個監測點設置一個陰 極保護系統，該陰極保護系統主要監測監測點的自然電位、陰保電位(又稱管道電位)、瞬 時斷電電位以及陰保電流、雜散電流等。為了保證陰極保護系統的正常運行，目前，國內外 常用的方法是人工使用萬用表、記憶棒等對陰極保護系統進行測試，雖然這些方式簡單易 行，但是它們存在效率低下、測量誤差大、實效性差以及無法實時進行評估陰極保護防腐效 果等缺點。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種陰極保護測試樁及陰極保護監測系統，該測試樁 可對陰極保護系統進行實時測試，時刻掌握陰極保護系統的運行狀態，該監測系統可對各 個監測點的陰極保護系統進行整體監測與管理。為了實現上述目的，本實用新型採用了以下技術方案一種陰極保護測試樁，其特徵在於它包括樁體，該樁體內設有陰極保護測試電 路，該陰極保護測試電路包括單片機、信號採集切換單元、模數轉換單元、信號收發單元，該 信號採集切換單元的測試信號輸入端與待測試的陰極保護系統的信號輸出端連接，該信號 採集切換單元的切換控制端與該單片機上與其相應的信號輸入輸出端連接，該信號採集切 換單元的信號輸出端與該模數轉換單元的模擬信號輸入端連接，該模數轉換單元的數字信 號輸出端與該單片機上與其相應的信號輸入輸出端連接，該信號收發單元的信號端與該單 片機上與其相應的信號輸入輸出端連接，其中該信號收發單元包括GPRS/CDMA收發電路， 該GPRS/CDMA收發電路通過通訊接口與該單片機上與其相應的信號輸入輸出端連接。所述 信號採集切換單元的測試信號輸入端包括自然電位輸入端、瞬時斷電電位輸入端、管道電 位輸入端、參比點輸入端，該自然電位輸入端、瞬時斷電電位輸入端、管道電位輸入端、參比 點輸入端分別與待測試的所述陰極保護系統的自然電位輸出端、瞬時斷電電位輸出端、管 道電位輸出端、參比點輸出端連接。一種陰極保護監測系統，其特徵在於它包括陰極保護測試樁，每個監測點設置一 個該陰極保護測試樁，所有該陰極保護測試樁通過無線方式與監控中心連接，其中該陰極 保護測試樁包括樁體，該樁體內設有陰極保護測試電路，該陰極保護測試電路包括單片機、 信號採集切換單元、模數轉換單元、信號收發單元，該信號採集切換單元的測試信號輸入端 與待測試的相應陰極保護系統的信號輸出端連接，該信號採集切換單元的切換控制端與該 單片機上與其相應的信號輸入輸出端連接，該信號採集切換單元的信號輸出端與該模數轉 換單元的模擬信號輸入端連接，該模數轉換單元的數位訊號輸出端與該單片機上與其相應的信號輸入輸出端連接，該信號收發單元包括GPRS/CDMA收發電路，該GPRS/CDMA收發電路 通過通訊接口與該單片機上與其相應的信號輸入輸出端連接。所述信號採集切換單元的 測試信號輸入端包括自然電位輸入端、瞬時斷電電位輸入端、管道電位輸入端、參比點輸入 端，該自然電位輸入端、瞬時斷電電位輸入端、管道電位輸入端、參比點輸入端分別與待測 試的相應所述陰極保護系統的自然電位輸出端、瞬時斷電電位輸出端、管道電位輸出端、參 比點輸出端連接。本實用新型的優點是本實用新型陰極保護測試樁可對陰極保護系統的各種保護參數進行監測，準確了 解陰極保護系統的保護效果，判斷陰極保護系統的運行是否正常。本實用新型陰極保護監測系統可通過監測點布設的測試樁來遠程監控陰極保護 系統的保護效果，實現陰極保護系統的無紙化管理，警示業主及時採取對策。
圖1是本實用新型陰極保護測試樁的組成示意圖；圖2是本實用新型陰極保護測試樁的信號採集切換單元的電路原理圖；圖3是本實用新型陰極保護測試樁的模數轉換單元的電路原理圖；圖4是本實用新型陰極保護測試樁的信號收發單元與單片機的連接電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行描述。如圖1所示，本實用新型陰極保護測試樁包括樁體(圖中未示出)，該樁體內設有 陰極保護測試電路，該陰極保護測試電路包括單片機10、信號採集切換單元20、模數轉換 單元30、信號收發單元40。該信號採集切換單元20的測試信號輸入端與待測試的陰極保 護系統的信號輸出端連接，該信號採集切換單元20的切換控制端與該單片機10上與其相 應的信號輸入輸出端連接，該信號採集切換單元20的信號輸出端與該模數轉換單元30的 模擬信號輸入端連接，該模數轉換單元30的數位訊號輸出端與該單片機10上與其相應的 信號輸入輸出端連接，該信號收發單元40的信號端與單片機10上與其相應的信號輸入輸 出端連接。在實際應用中，如圖4所示，該信號收發單元40可包括GPRS/CDMA收發電路，該 GPRS/CDMA收發電路通過通訊接口(選用MAX3491晶片)與單片機Dl (選用MSP430F2274 晶片)上與其相應的信號輸入輸出端連接。實際應用中，該信號採集切換單元20的測試信號輸入端可包括自然電位輸入端、 瞬時斷電電位輸入端、管道電位輸入端、參比點輸入端，該自然電位輸入端、瞬時斷電電位 輸入端、管道電位輸入端、參比點輸入端分別與待測試的陰極保護系統的自然電位輸出端、 瞬時斷電電位輸出端、管道電位輸出端、參比點輸出端連接。在本實用新型中，上述各測試 信號採樣值的電壓範圍在-20V至+20V之間。如圖3，模數轉換單元30包括3位半模數轉換器N5 (選用MAX1497晶片)。3位半 模數轉換器N5的高濾波衰減特性可把空間幹擾(輻射幹擾)和陰極保護系統中的工頻幹 擾(串行幹擾)去除，保證數據的正確性和準確性。3位半模數轉換器N5的模擬信號輸入 端AIN+、AIN-連接有壓敏電阻PTCRl和放電管CA，以保證電路在雷擊等大電流、高電壓情
4況下的安全。該信號採集切換單元20可包括四個繼電器，從自然電位輸入端、瞬時斷電電位輸 入端、管道電位輸入端、參比點輸入端輸入的測試信號分別通過一個繼電器的通斷控制而 輸入到模數轉換單元30中，該四個繼電器的通斷由單片機10控制。具體地，如圖2所示， 該信號採集切換單元20包括繼電器K1、繼電器K2、繼電器K3、繼電器K4，從自然電位輸入 端ZRDW輸入的自然電位信號、從瞬時斷電電位輸入端SSDW輸入的瞬時斷電電位信號、從管 道電位輸入端⑶輸入的管道電位信號、從參比點輸入端CB輸入的參比點信號分別通過繼 電器K3、繼電器K2、繼電器Kl、繼電器K4的通斷控制而按先後順序依次輸入到3位半模數 轉換器N5，繼電器Kl至K4的通斷由單片機Dl控制。如圖2，繼電器的觸點連接有瞬變抑 制二極體TVSl和N7，以保證電路在雷擊等大電流、高電壓情況下的安全。本實用新型陰極保護測試樁的工作原理為將陰極保護測試樁的自然電位輸入端ZRDW、瞬時斷電電位輸入端SSDW、管道電位 輸入端GD、參比點輸入端CB分別與被測試的陰極保護系統中的自然電位輸出端、瞬時斷電 電位輸出端、管道電位輸出端、參比點輸出端連接。單片機Dl控制信號採集切換單元20中 的繼電器的通斷，從而使得從自然電位輸入端ZRDW輸入的自然電位信號、從瞬時斷電電位 輸入端SSDW輸入的瞬時斷電電位信號、從管道電位輸入端GD輸入的管道電位信號、從參比 點輸入端CB輸入的參比點信號按照設定先後順序輸入3位半模數轉換器N5中(即進行信 號採樣)，在3位半模數轉換器N5中進行模數轉換，然後，3位半模數轉換器N5將轉換後的 數位訊號傳送到單片機Dl中進行分析處理，將處理後的測試數據進行存儲，等待無線上傳 到監控中心。若陰極保護系統的信號輸出端無電壓值輸出，則本實用新型測試樁不進行信 號採樣。本實用新型又提出了一種陰極保護監測系統，它包括陰極保護測試樁，每個監測 點設置一個該陰極保護測試樁，一般每公裡設置一個監測點，所有該陰極保護測試樁通過 無線方式與監控中心連接，其中該陰極保護測試樁包括樁體，該樁體內設有陰極保護測試 電路，該陰極保護測試電路包括單片機10、信號採集切換單元20、模數轉換單元30、信號收 發單元40，該信號採集切換單元20的測試信號輸入端與待測試的相應陰極保護系統的信 號輸出端連接，該信號採集切換單元20的切換控制端與該單片機10上與其相應的信號輸 入輸出端連接，該信號採集切換單元20的信號輸出端與該模數轉換單元30的模擬信號輸 入端連接，該模數轉換單元30的數位訊號輸出端與該單片機10上與其相應的信號輸入輸 出端連接，該信號收發單元40包括GPRS/CDMA收發電路，該GPRS/CDMA收發電路通過通訊 接口與該單片機10上與其相應的信號輸入輸出端連接。實際應用中，信號採集切換單元20 的測試信號輸入端可包括自然電位輸入端、瞬時斷電電位輸入端、管道電位輸入端、參比點 輸入端，該自然電位輸入端、瞬時斷電電位輸入端、管道電位輸入端、參比點輸入端分別與 待測試的相應陰極保護系統的自然電位輸出端、瞬時斷電電位輸出端、管道電位輸出端、參 比點輸出端連接。對於陰極保護監測系統，在實際實施中，每個測試樁都是獨立的，每個測試樁都具 有一個唯一的身份標識一一生產編號和通用的通信標識碼。每個測試樁的生產編號和安裝 位置的標號(裡程號)在監控中心是一一對應的，以保證採集到的數據同實際測試樁相對 應，測試樁間的數據通信互不制約、互不影響。工作中，每個測試樁通過自身的GPRS/CDMA
5收發電路將處理後的測試數據按照一定的數據格式經由無線方式發送至監控中心。該陰極 保護監測系統中的測試樁的數據發送方式可採用適時自動上報工作方式或定時上報工作 方式，可自動將處理後的測試數據上報給監控中心，監控中心對上報數據進行匯總分析，管 理監測終端一一陰極保護系統，為用戶提供分析結果，提供快速便捷的應急搶險預案。本實用新型的優點是本實用新型陰極保護測試樁可對陰極保護系統的各種保護參數進行監測，準確了 解陰極保護系統的保護效果，判斷陰極保護系統的運行是否正常。本實用新型陰極保護監測系統可通過監測點布設的測試樁來遠程監控陰極保護 系統的保護效果，實現陰極保護系統的無紙化管理，警示業主及時採取對策。以上所述是本實用新型的較佳實施例及其所運用的技術原理，對於本領域的技術 人員來說，在不背離本實用新型的精神和範圍的情況下，任何基於本實用新型技術方案基 礎上的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均屬於本實用新型保護範圍之內。
權利要求一種陰極保護測試樁，其特徵在於它包括樁體，該樁體內設有陰極保護測試電路，該陰極保護測試電路包括單片機、信號採集切換單元、模數轉換單元、信號收發單元，該信號採集切換單元的測試信號輸入端與待測試的陰極保護系統的信號輸出端連接，該信號採集切換單元的切換控制端與該單片機上與其相應的信號輸入輸出端連接，該信號採集切換單元的信號輸出端與該模數轉換單元的模擬信號輸入端連接，該模數轉換單元的數位訊號輸出端與該單片機上與其相應的信號輸入輸出端連接，該信號收發單元的信號端與該單片機上與其相應的信號輸入輸出端連接，其中該信號收發單元包括GPRS/CDMA收發電路，該GPRS/CDMA收發電路通過通訊接口與該單片機上與其相應的信號輸入輸出端連接。
2.如權利要求1所述的陰極保護測試樁，其特徵在於所述信號採集切換單元的測試 信號輸入端包括自然電位輸入端、瞬時斷電電位輸入端、管道電位輸入端、參比點輸入端， 該自然電位輸入端、瞬時斷電電位輸入端、管道電位輸入端、參比點輸入端分別與待測試的 所述陰極保護系統的自然電位輸出端、瞬時斷電電位輸出端、管道電位輸出端、參比點輸出 端連接。
3.如權利要求2所述的陰極保護測試樁，其特徵在於所述信號採集切換單元包括四 個繼電器，從所述自然電位輸入端、所述瞬時斷電電位輸入端、所述管道電位輸入端、所述 參比點輸入端輸入的信號分別通過一個繼電器的通斷控制而輸入到所述模數轉換單元中， 該四個繼電器的通斷由所述單片機控制。
4.如權利要求3所述的陰極保護測試樁，其特徵在於所述繼電器的觸點連接有瞬變 抑制二極體，以保證電路在雷擊等大電流、高電壓情況下的安全。
5.如權利要求1所述的陰極保護測試樁，其特徵在於所述模數轉換單元包括3位半 模數轉換器。
6.一種陰極保護監測系統，其特徵在於它包括陰極保護測試樁，每個監測點設置一 個該陰極保護測試樁，所有該陰極保護測試樁通過無線方式與監控中心連接，其中該陰極保護測試樁包括樁體，該樁體內設有陰極保護測試電路，該陰極保護測試電路 包括單片機、信號採集切換單元、模數轉換單元、信號收發單元，該信號採集切換單元的測 試信號輸入端與待測試的相應陰極保護系統的信號輸出端連接，該信號採集切換單元的切 換控制端與該單片機上與其相應的信號輸入輸出端連接，該信號採集切換單元的信號輸出 端與該模數轉換單元的模擬信號輸入端連接，該模數轉換單元的數位訊號輸出端與該單片 機上與其相應的信號輸入輸出端連接，該信號收發單元包括GPRS/CDMA收發電路，該GPRS/ CDMA收發電路通過通訊接口與該單片機上與其相應的信號輸入輸出端連接。
7.如權利要求6所述的陰極保護監測系統，其特徵在於所述信號採集切換單元的測 試信號輸入端包括自然電位輸入端、瞬時斷電電位輸入端、管道電位輸入端、參比點輸入 端，該自然電位輸入端、瞬時斷電電位輸入端、管道電位輸入端、參比點輸入端分別與待測 試的相應所述陰極保護系統的自然電位輸出端、瞬時斷電電位輸出端、管道電位輸出端、參 比點輸出端連接。
專利摘要本實用新型公開了一種陰極保護測試樁和陰極保護監測系統。測試樁包括樁體，樁體內設有陰極保護測試電路，該電路包括單片機，信號採集切換單元的測試信號輸入端與陰極保護系統的信號輸出端連接，信號採集切換單元的切換控制端與單片機上相應信號輸入輸出端連接，信號採集切換單元的信號輸出端與模數轉換單元的模擬信號輸入端連接，模數轉換單元的數位訊號輸出端與單片機上相應信號輸入輸出端連接，信號收發單元的信號端與單片機上相應信號輸入輸出端連接，信號收發單元包括GPRS/CDMA收發電路。該系統包括測試樁，所有測試樁與監控中心無線連接。測試樁可監測陰極保護系統的各保護參數，監測系統遠程監控陰極保護系統的保護效果。
文檔編號C23F13/22GK201695090SQ20102017486
公開日2011年1月5日 申請日期2010年4月29日 優先權日2010年4月29日
發明者馮德軍, 張志強, 張文閣, 張青松, 李娟 , 王智淵, 盛旭偉 申請人:鄭州安然測控設備有限公司