管道陰極保護檢測監控系統的製作方法

2023-05-08 00:14:36 3

管道陰極保護檢測監控系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種管道陰極保護檢測監控系統。它包括一個用於接收、分析、存儲安裝於管網上的無線智能遙測終端發來的數據並向客戶端提供地下管網陰極保護系統安全監控服務的陰極保護數據監控中心，至少一臺安裝於管網上與恆電位儀連接用於檢測其陰極保護系統U+電壓信號、I+電流信號、RE電位信號、SR給定電位信號參數的第一無線智能遙測終端，若干臺安裝於管網上的與測試樁連接用於檢測其陰極電位、斷電電位參數的第二無線智能遙測終端。本發明主要解決人工巡檢勞動強度大、成本高，巡檢精度低的技術問題,可排除地下管網受到的雜散電流影響及電磁幹擾，保證及時、正確和完整地監控陰極保護系統U+、I+、RE、SR等參數。
【專利說明】管道陰極保護檢測監控系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及具有無線傳輸功能的用於管道保護的檢測監控系統，特別是一種管道陰極保護檢測監控系統。

【背景技術】
[0002]城市燃氣行業是十二五重點發展產業之一，在控制溫室氣體排放的大環境下，作為一種清潔能源的城市燃氣日益在各大中城市得到廣泛應用，輸送城市燃氣的地下管網的安全也日益受到重視。採用陰極保護技術防腐是保證城市燃氣地下管網安全的必要措施，保護效果依賴於及時、正確和完整地檢測陰極保護系統U+電壓信號(V)、I+電流信號(A)、RE電位信號(mV)、SR給定電位信號(mV)等參數。傳統的檢測陰極電位、電流等參數的方法是巡檢人員攜帶檢測儀和記錄本到現場通過人眼觀測記錄。
[0003]由於城市燃氣地下管網分布區域廣、沿線地理環境複雜多變，人工巡檢的辦法成本非常高，不僅浪費大量的人力、物力和財力資源，而且人工檢測難度大、精度低，特別在城市燃氣地下管網中受到的雜散電流影響更多、電磁幹擾更複雜，如不能及時、正確和完整地監控陰極保護系統U+、I+、RE、SR等參數會導致陰極保護管理和決策的失誤，增加管網的運行成本、造成城市燃氣管網安全隱患。


【發明內容】

[0004]本發明的目的在於提供一種管道陰極保護檢測監控系統，主要解決人工巡檢勞動強度大、成本高，巡檢精度低的技術問題，可排除地下管網受到的雜散電流影響及電磁幹擾，保證及時、正確和完整地監控陰極保護系統U+、I+、RE、SR等參數。
[0005]為實現上述目的，本發明的技術方案是:
[0006]一種管道陰極保護檢測監控系統，其特徵在於:它包括一個用於接收、分析、存儲安裝於管網上的無線智能遙測終端發來的數據並向客戶端提供地下管網陰極保護系統安全監控服務的陰極保護數據監控中心，至少一臺安裝於管網上與恆電位儀連接用於檢測其陰極保護系統U+電壓信號、I+電流信號、RE電位信號、SR給定電位信號參數的第一無線智能遙測終端，若干臺安裝於管網上的與測試樁連接用於檢測其陰極電位、斷電電位參數的第二無線智能遙測終端。
[0007]所述的管道陰極保護檢測監控系統，其特徵在於:所述的陰極保護數據監控中心包括與無線智能遙測終端進行GPRS無線數據通訊的並分析、存儲無線智能遙測終端發來的數據的資料庫伺服器，以及採用B/S結構、通過網際網路網頁向客戶端服務的Web伺服器。
[0008]所述的管道陰極保護檢測監控系統，其特徵在於:所述的資料庫伺服器和Web伺服器是一臺或二臺物理伺服器或雲伺服器。
[0009]所述的管道陰極保護檢測監控系統，其特徵在於:所述的資料庫伺服器安裝有一套Mysql Server資料庫或SQL Server資料庫,用於存儲第一無線智能遙測終端發回的恆電位儀所提供的每分鐘的U+電壓信號、I+電流信號、RE電位信號、SR給定電位信號參數數據，第二無線智能遙測終端發送的每分鐘的陰極電位、斷電電位參數數據；上述參數以表格形式和動態曲線形式存儲，以及無線智能遙測終端節點信息數據。
[0010]所述的管道陰極保護檢測監控系統，其特徵在於:所述的第一無線智能遙測終端通過前置高速高精度A/D轉換模塊、光隔離模塊、RS485接口的集成裝置與恆電位儀連接；所述的第一無線智能遙測終端由中央處理器、數據接口信號處理電路、時鐘晶振、按鍵檢測電路、LED指示燈、電源管理電路、GPRS無線模塊、數據存儲電路、電源電路構成；所述的數據接口信號處理電路的RS485接口電路採用MAX485 IC晶片並與採用C8051F340單片機晶片的中央處理器連接，所述的時鐘晶振與中央處理器連接，所述的採用MIC29302 IC晶片的電源管理電路、採用採用SM900A GSM(GPRS)Modem的GPRS無線模塊、採用24LC512 IC晶片的數據存儲電路、按鍵檢測電路、LED指示燈也分別連接中央處理器，所述的電源電路為第一無線智能遙測終端中各單元提供電源。
[0011]所述的管道陰極保護檢測監控系統，其特徵在於:所述的第二無線智能遙測終端也由中央處理器、數據接口信號處理電路、時鐘晶振、按鍵檢測電路、LED指示燈、電源管理電路、GPRS無線模塊、數據存儲電路、電源電路構成；所述的數據接口信號處理電路的採用MCP6044 IC晶片並與採用PIC16F873A單片機晶片的中央處理器連接，所述的時鐘晶振與中央處理器連接，所述的採用MIC29302 IC晶片的電源管理電路、採用採用SM900AGSM(GPRS)Modem的GPRS無線模塊、採用24LC512 IC晶片的數據存儲電路、按鍵檢測電路、LED指示燈也分別連接中央處理器，所述的電源電路為第二無線智能遙測終端中各單元提供電源；所述的第二無線智能遙測終端分別連接測試樁連接的參比電極裝置、經防腐處理過的試片；所述的數據接口信號處理電路具有兩個連接通道，第一通道連接具有常閉接點和常開接點的斷電電位繼電器，斷電電位繼電器一端連接地下管道、一端連接經防腐處理過的試片，第二通道直接連接地下管道。
[0012]本發明的有益效果是:本發明提供了一種長時間連續工作、遠程自動檢測的地下管網陰極保護安全監控系統及方法，它代替人工手持檢測器巡檢的檢測方法，自動、及時、正確和完整地獲取無線智能遙測終端在現場發送的參比電位、輸出電壓、輸出電流、保護電位等陰極保護參數，將所監測管網在線陰極保護狀態的陰極保護電位參數365天/年不間斷的記錄到伺服器，發現隱患實時報警，保證管網的安全運行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發明的系統框圖。
[0014]圖2是本發明中無線智能遙測終端的硬體結構圖。
[0015]圖3是無線智能遙測終端的RS485接口電路。
[0016]圖4是無線智能遙測終端的中央處理器及周邊電路。
[0017]圖5是無線智能遙測終端中的GPRS信號發送裝置。
[0018]圖中:101-恆電位儀，102-含有A/D轉換模塊的集成裝置，103-第一無線智能遙測終端，104-第二無線智能遙測終端，1041-第一通道，1042-第二通道，105-斷電電位繼電器，106-經防腐處理過的試片，107-參比電極，108-客戶端，109-陰極保護數據監控中心，201-中央處理器，202-數據接口信號處理電路，203-時鐘晶振，204-按鍵檢測電路，205-LED指示燈，206-電源管理電路，207-GPRS無線模塊，208-數據存儲電路，209-電源電路。

【具體實施方式】
[0019]以下結合附圖和實施例來進一步介紹本發明系統。
[0020]實施例1，一種城市燃氣地下管網陰極保護安全監控系統，它包括一個用於接收、分析、存儲安裝於管網上的無線智能遙測終端103、104發來的數據並向客戶端108提供地下管網陰極保護系統安全監控服務的陰極保護數據監控中心109，至少一臺安裝於管網上與恆電位儀101連接用於檢測其陰極保護系統U+電壓信號、I+電流信號、RE電位信號、SR給定電位信號參數的第一無線智能遙測終端103，若干臺安裝於管網上的與測試樁連接用於檢測其陰極電位、斷電電位參數的第二無線智能遙測終端104。
[0021]所述的陰極保護數據監控中心109包括可以與陰極保護無線智能遙測終端103、104進行GPRS無線數據通訊的並可分析並存儲陰極保護無線智能遙測終端103、104發來的數據的資料庫伺服器和採用B/S結構、通過WWW網際網路網頁向客戶端服務的Web伺服器，這些資料庫伺服器和Web伺服器是一個具有雲計算能力的雲伺服器，擁有一個獨立固定的IP位址。
[0022]所述的資料庫伺服器安裝有一套Mysql Server資料庫，用於存儲第一無線智能遙測終端103發回的恆電位儀101所提供的每分鐘的參比電位(mV)、輸出電壓(V)、輸出電流(A)等數據，測試第二無線智能遙測終端104發送的每分鐘的陰極保護電位(mV)等數據，上述參數以表格形式和動態曲線形式存儲，以及無線智能遙測終端103、104節點信息等數據。
[0023]所述的陰極保護數據監控中心109包括陰極保護數據接收、管理和信息發布平臺實時監控軟體系統，實時監控軟體系統內含資料庫採集管理和陰極保護監控系統網站等多組架構軟體，資料庫採集管理軟體用於和陰極保護無線智能遙測終端103、104通訊，通過GPRS網絡，按UDP協議格式獲得管道陰極保護無線智能遙測終端103、104發送的數據，對數據進行解析，將解析出的陰極保護電位(mV)、參比電位(mV)、輸出電壓(V)、輸出電流(A)等數據信息按103、104節點地址號存儲在資料庫中。
[0024]所述的陰極保護監控系統網站軟體通過WWW網際網路網頁向客戶端108提供服務，網頁內嵌數據管理和信息發布動態程序，包括完成採集數據的接收、數據顯示、歷史數據的管理、報警處理、統計報表、事件記錄、終端設備管理、用戶管理、系統管理等程序模塊，與資料庫採集管理集成整套解決數據採集、傳輸、處理和業務管理。
[0025]所述的客戶端108是可以連結網際網路的任意固定或移動終端裝置，不需要安裝額外軟體，只需要具備WWW瀏覽器即可訪問城市燃氣地下管網陰極保護安全監測系統。經授權的客戶和系統維護人員可以在客戶端通過瀏覽器登錄WWW網際網路的陰極保護監控系統網站，通過與網際網路直接連接的陰極保護數據監控中心伺服器，對無線智能遙測終端103、104發送的陰極保護參比電位、輸出電壓、輸出電流、保護電位等相關數據進行數據訪問、分析和集中管理等。
[0026]所述的第一陰極保護無線智能遙測終端103如圖2所示，包括與恆電位儀101連接的前置高速高精度A/D轉換模塊、光隔離模塊、RS485接口集成裝置102，遵循M0DBUS-RTU標準協議數據通訊，採用RS485通訊模式傳輸採集和監測的陰極保護參比電位、輸出電壓、輸出電流等陰極保護參數，與中央處理器201輸入端RS485接口電路連接，RS485接口電路採用MAX485 IC晶片202如圖3所示，MAX485通過201的P0.0、P0.1、Pl.1引腳與201相連,201採用C8051F340單片機晶片如圖4所示，24MHz時鐘晶振通過201的P0.6、P0.7引腳與201相連，電源管理電路採用MIC29302 IC晶片206，數據存儲電路採用24LC512 IC晶片208，按IIC方式通過201的P3.4、Ρ3.5引腳與201相連，LED指示燈205、按鍵檢測電路204，電源電路209，連接在中央處理器201輸出端電路的無線信號發射裝置、採用SM900AGSM(GPRS)Modem模塊207如圖5所示，按USART方式通過201的P0.4、P0.5引腳與201相連，配置天線自動連接GPRS/GSM通過GPRS移動通信網絡接入到WWW網際網路。
[0027]所述的第二陰極保護無線智能遙測終端104的結構與第一陰極保護無線智能遙測終端103基本相似，不同之處在於:所述的數據接口信號處理電路的採用MCP6044 IC晶片並與採用PIC16F873A單片機晶片的中央處理器連接。該第二陰極保護無線智能遙測終端104分別連接與測試樁連接的參比電極裝置107、經防腐處理過的試片106，與中央處理器輸入端連接的陰極電位數據採集處理電路使用MCP6044 IC晶片並具有兩個通道，其第二通道1042直接連接城市燃氣地下管道，第一通道1041連接斷電電位繼電器105端子，採樣周期I秒，中央處理器採用PIC16F873A單片機晶片，32.768ΚΗζ時鐘晶振，數據存儲電路採用24LC512 IC晶片，按IIC方式相連，LED指示燈、按鍵檢測電路，電源控制電路採用MIC29302 IC晶片，鋰離子充電電池採用大容量7.2V鋰電池和電源轉換電路，連接在中央處理器輸出端電路的無線信號發射裝置、採用SM900A GSM(GPRS)Modem模塊，按USART方式相連，配置天線自動連接GPRS/GSM通過GPRS移動通信網絡接入到WWW網際網路，連接在中央處理器輸出端電路的斷電電位繼電器105線圈。
[0028]所述的斷電電位繼電器105有常閉接點和常開接點，常開接點一端連接城市燃氣地下管道，一端連接經防腐處理過的試片106，常態下斷電電位繼電器105線圈斷開、第二通道1042直接測量城市燃氣地下管道與參比電極107之間的陰極電位，含IR降，受雜散電流幹擾；在設定時間周期內閉合斷電電位繼電器105線圈、試片106與管道相連數秒被極化後再將試片106與管道斷開，第一通道1041測量此時試片106與參比電極107之間的電位是斷電電位，消除IR降，減少雜散電流幹擾。
[0029]綜上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用來限定本發明的實施範圍。即凡依本發明申請專利範圍的內容所作的等效變化與修飾，都應為本發明的技術範疇。
【權利要求】
1.一種管道陰極保護檢測監控系統，其特徵在於:它包括一個用於接收、分析、存儲安裝於管網上的無線智能遙測終端(103、104)發來的數據並向客戶端(108)提供地下管網陰極保護系統安全監控服務的陰極保護數據監控中心(109)，至少一臺安裝於管網上與恆電位儀(101)連接用於檢測其陰極保護系統U+電壓信號、I+電流信號、RE電位信號、SR給定電位信號參數的第一無線智能遙測終端(103)，若干臺安裝於管網上的與測試樁連接用於檢測其陰極電位、斷電電位參數的第二無線智能遙測終端(104)。
2.根據權利要求1所述的管道陰極保護檢測監控系統，其特徵在於:所述的陰極保護數據監控中心(109)包括與無線智能遙測終端(103、104)進行GPRS無線數據通訊的並分析、存儲無線智能遙測終端(103、104)發來的數據的資料庫伺服器，以及採用B/S結構、通過網際網路網頁向客戶端(8)服務的Web伺服器。
3.根據權利要求2所述的管道陰極保護檢測監控系統，其特徵在於:所述的資料庫伺服器和Web伺服器是一臺或二臺物理伺服器或雲伺服器。
4.根據權利要求2所述的管道陰極保護檢測監控系統，其特徵在於:所述的資料庫伺服器安裝有一套Mysql Server資料庫或SQL Server資料庫,用於存儲第一無線智能遙測終端(103)發回的恆電位儀(101)所提供的每分鐘的U+電壓信號、I+電流信號、RE電位信號、SR給定電位信號參數數據，第二無線智能遙測終端(104)發送的每分鐘的陰極電位、斷電電位參數數據；上述參數以表格形式和動態曲線形式存儲，以及無線智能遙測終端節點信息數據。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的管道陰極保護檢測監控系統，其特徵在於:所述的第一無線智能遙測終端(103)通過前置高速高精度A/D轉換模塊、光隔離模塊、RS485接口的集成裝置(102)與恆電位儀(101)連接；所述的第一無線智能遙測終端(103)由中央處理器(201)、數據接口信號處理電路(202)、時鐘晶振(203)、按鍵檢測電路(204)、LED指示燈(205)、電源管理電路(206)、GPRS無線模塊(207)、數據存儲電路(208)、電源電路(209)構成；所述的數據接口信號處理電路(202)的RS485接口電路採用MAX485IC晶片並與採用C8051F340單片機晶片的中央處理器(201)連接，所述的時鐘晶振(203)與中央處理器(201)連接，所述的採用MIC29302IC晶片的電源管理電路(206)、採用採用SM900AGSM(GPRS)Modem的GPRS無線模塊(207)、採用24LC512IC晶片的數據存儲電路(208)、按鍵檢測電路(204)、LED指示燈(205)也分別連接中央處理器(201)，所述的電源電路(209)為第一無線智能遙測終端(103)中各單元提供電源。
6.根據權利要求1或2或3或4所述的管道陰極保護檢測監控系統，其特徵在於:所述的第二無線智能遙測終端(104)也由中央處理器、數據接口信號處理電路、時鐘晶振、按鍵檢測電路、LED指示燈、電源管理電路、GPRS無線模塊、數據存儲電路、電源電路構成；所述的數據接口信號處理電路的採用MCP6044IC晶片並與採用PIC16F873A單片機晶片的中央處理器連接，所述的時鐘晶振與中央處理器連接，所述的採用MIC29302IC晶片的電源管理電路、採用採用SM900A GSM(GPRS)Modem的GPRS無線模塊、採用24LC512IC晶片的數據存儲電路、按鍵檢測電路、LED指示燈也分別連接中央處理器，所述的電源電路為第二無線智能遙測終端(104)中各單元提供電源；所述的第二無線智能遙測終端(104)分別連接測試樁連接的參比電極裝置(107)、經防腐處理過的試片(106);所述的數據接口信號處理電路具有兩個連接通道，第一通道(1041)連接具有常閉接點和常開接點的斷電電位繼電器(105)，斷電電位繼電器(105) —端連接地下管道、一端連接經防腐處理過的試片(106)，第二通道(1042)直接連接地下管道。
【文檔編號】C23F13/22GK104388948SQ201410742044
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月8日 優先權日:2014年12月8日
【發明者】舒江, 李彥, 袁鵬斌 申請人:盛隆石油管檢測技術有限公司