一种智能管道腐蚀监测系统的制作方法

1.本发明属于管道监测领域，具体涉及一种智能管道腐蚀监测系统。


背景技术：

2.当今社会的发展离不开化石燃料，石油、天然气等资源在我国储量丰富，但分布并不均匀，随着这类资源在全国各地的需求量不断增加，管道运输行业因之兴起，运输石油及天然气的管道也在与日俱增。在20世纪管道运输已经发展的相当成熟，与公路、铁路、航空以及船舶等运输技术并列，成为了五大运输方式之一。如今不仅石油、天然气、水资源以及化学液体可利用管道长距离运输，煤浆、煤层气、矿石等能源也可利用管道进行输送，管道运输在能源运输体系中有着举足轻重的地位。
3.相较于其他运输方式，管道运输的效率更高且安全性更强。具体来说管道运输优势之处在于：运输效率高，所需人力物力成本低，若运输同一批油气，铁路运输会比管道运输多出一倍的成本；受外界环境影响小，管道在铺设好之后，受到地形及天气因素的影响极小，因此持续工作的能力比其他运输方式强；相较于修建铁路，铺设一条效率与之相当的管道工作量要小很多，且多数管道修建于地下，比其他运输方式更节省土地面积。由于管道网络的不断扩张，管道事故成为影响社会经济与活动和威胁人类生命与财产安全的潜在隐患。管道发生爆炸事故的重要原因之一就是管道腐蚀。
4.物理监测法以及化学监测法是管道腐蚀状态监测作业中最常见的监测方法，前者主要通过对锈蚀位置的电阻、热传导以及电磁等参数进行测定来反映实际腐蚀状态，具体主要包括涡流法、射线法以及红外热像法。虽说物理监测法已在实际作业中得到了相对广泛的应用，但结合实际工作现状分析还是化学监测法要更具优势。值得注意的是，化学监测法不仅可以准确测定出管道及相关设备的腐蚀程度，而且能够准确展现出实际腐蚀过程的内在机理信息。但是常规的物理监测法或化学监测法无法对管道进行实时监控，一旦发生故障无法及时发现并进行处理，很容易造成巨大损失。因此，亟需一种智能管道腐蚀监测系统，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种智能管道腐蚀监测系统，以解决常规的物理监测法或化学监测法无法对管道进行实时监控，一旦发生故障无法及时发现并进行处理，很容易造成巨大损失的问题。
6.本发明提供一种智能管道腐蚀监测系统，包括：智能测试桩、远程传输系统、接收系统、可视化操作系统、阴极保护在线监测系统；所述阴极保护在线监测系统设置在管道调控中心；所述智能测试桩设置在管道全线的多个电位测试点上；所述智能测试桩与接收系统通过远程传输系统连接；所述接收系统与可视化操作系统相连接；所述报警系统通过可视化操作系统进行控制
7.所述智能测试桩包括：智能采集仪、通讯模块、供电电源及测试桩外壳；所述智能
采集仪、通讯模块、供电电源设置在测试桩外壳内部；所述智能采集仪通过通讯模块与远程传输系统连接；所述智能采集仪与通讯模块通过供电电源进行供电；
8.所述智能采集仪包括：电源管理单元、时钟单元、控制单元、存储单元、无线通信单元、cpu主控单元、调理和采集单元、定位单元；所述电源管理单元连接于供电电源；所述电源管理单元、时钟单元、控制单元、存储单元、无线通信单元、调理和采集单元、定位单元分别与中心控制单元相连接；
9.所述远程传输系统包括路由器、服务器、中心调度网关；
10.所述接收系统包括监控中心工控机；
11.所述可视化操作系统包括力控监控管理程序模块、力控监控实时数据库模块、后台sql数据库模块、主控机ui界面模块、sql-server数据库服务器；
12.所述报警系统包括设置在监控中心工控机上的语音播报装置和设置在可视化操作系统内部的报警处理程序。
13.进一步地，所述智能采集仪选用试片断电法采集通电电位参数、断电电位参数。
14.进一步地，所述智能采集仪配有支持gprs功能的手机卡，智能采集仪采集的数据通过无线通信单元上传至服务器后经由监控中心工控机接收并进行解密。
15.进一步地，所述智能采集仪的测量范围为-2v-2v，测量精度为1mv，输入阻抗为≥20m，控制方式为自动控制，传输距离不受限制但是存在信号盲区，供电方式为通过蓄电池供电。
16.进一步地，所述调理和采集单元包括直流调理电路和交流调理电路及ad采集电路；所述定位单元为北斗模块电路或gps模块电路。
17.进一步地，所述接收系统的监控中心工控机通过com1口与gprs模块连接，运行开始需对gprs和ad通道进行初始化，然后按初始设定的默认时间进行周期性检测现场数据并主动上报给监控中心工控机，同时数据暂存到内部ram中；所述com1口实时监视来自监控中心工控机的命令。
18.进一步地，所述力控监控管理程序模块用于负责数据的接收、存储及管理；所述力控监控实时数据库模块和后台sql数据库模块用于实现数据存储与管理；所述主控机ui界面模块用于阴极保护测试点的实时参数显示、设备状态检测、数据查询、报表、趋势曲线及故障报警功能；所述sql-server数据库服务器用于完成gis空间数据与遥测遥控关系数据的整合功能。
19.进一步地，所述供电电源为一种蓄电池；所述电源管理单元包括多种供各个单元电路使用的电源。
20.本发明的有益效果如下：本发明提供一种智能管道腐蚀监测系统，以地理信息系统为基础平台，以公共无线数据通讯方式和有线远程通讯方式为数据传输手段，配合辅助决策分析功能，实现对管道等被保护体保护状况的在线检测，同时可通过远程控制方式随时监视并调整恒电位仪的工作状态，确保阴极保护系统处于最佳工作状态，实现了阴极保护参数的采集、传输、存储和对智能电位采集仪的控制，从而实现对埋地金属管道阴极保护的远程监控管理，引入互联网技术，使得用户仅需一台接入互联网网络的终端，即可登陆浏览器，随时随地访问阴极保护管理平台，实时查看管线的阴极保护状态。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为一种智能管道腐蚀监测系统示意图；
23.图2为一种智能管道腐蚀监测系统的智能测试桩示意图；
24.图3为一种智能管道腐蚀监测系统的智能采集仪示意图；
25.图4为一种智能管道腐蚀监测系统的远程传输系统示意图
26.图5为一种智能管道腐蚀监测系统的可视化操作系统示意图；
27.图6为一种智能管道腐蚀监测系统的报警系统示意图。
28.图示说明：100-智能测试桩；200-远程传输系统；300-接收系统；400-可视化操作系统；500-阴极保护在线监测系统；600-报警系统；101-智能采集仪；102-通讯模块；103-供电电源；104-测试桩外壳；1011-电源管理单元；1012-时钟单元；1013-控制单元；1014-存储单元；1015-无线通信单元；1016-cpu主控单元；1017-调理和采集单元；1018-定位单元；201-路由器；202-服务器；203-中心调度网关；301-监控中心工控机；401-力控监控管理程序模块；402-力控监控实时数据库模块；403-后台sql数据库模块；404-主控机ui界面模块；405-sql-server数据库服务器；601-语音播报装置；602-报警处理程序。
具体实施方式
29.请参阅图1，本发明提供一种智能管道腐蚀监测系统，包括：智能测试桩100、远程传输系统200、接收系统300、可视化操作系统400、阴极保护在线监测系统500；所述阴极保护在线监测系统500设置在管道调控中心；所述智能测试桩100设置在管道全线的多个电位测试点上；所述智能测试桩100与接收系统300通过远程传输系统200连接；所述接收系统300与可视化操作系统400相连接；所述报警系统600通过可视化操作系统400进行控制全线阴保站的输出电压、电流、保护电位信号和断电测试远控接口等通过以太网传到管道调控中心的阴极保护监测系统500，能够及时发现并迅速处理阴极保护站的各种故障，并根据需要调试设备的运行参数，阴极保护在线监测系统500通过服务器端开放数据库接口实现与scada系统的对接，以地理信息系统(gis)为管理平台，以sql-server数据库作为系统统一的数据库，通过后台服务程序，完成gis空间数据与遥测遥控关系数据的整合，实现基于gis/gprs的阴极保护在线监控。
30.请参阅图2，所述智能测试桩100包括：智能采集仪101、通讯模块102、供电电源103及测试桩外壳104；所述智能采集仪101、通讯模块102、供电电源103设置在测试桩外壳104内部；所述智能采集仪101通过通讯模块102与远程传输系统200连接；所述智能采集仪101与通讯模块102通过供电电源103进行供电；
31.请参阅图3，所述智能采集仪101包括：电源管理单元1011、时钟单元1012、控制单元1013、存储单元1014、无线通信单元1015、cpu主控单元1016、调理和采集单元1017、定位单元1018；所述电源管理单元1011连接于供电电源103；所述电源管理单元1011、时钟单元1012、控制单元1013、存储单元1014、无线通信单元1015、调理和采集单元1017、定位单元
1018分别与中心控制单元1016相连接；智能采集仪101平时处于休眠状态，通过设定的时间，定时唤醒并采集管道上的电位传输到服务器202；采集管道电位的同时能够滤除干扰电压，取到正确的管道电位。
32.请参阅图3，所述远程传输系统200包括路由器201、服务器202、中心调度网关203；中心调度网203关对数据进行校验后，将数据更新至数据库。引入web技术，使得用户仅需一台接入internet网络的终端，即可登录浏览器，随时随地访问阴极保护管理平台，实时查看管线的阴极保护状态。
33.所述接收系统300包括监控中心工控机301；
34.请参阅图4，所述可视化操作系统400包括力控监控管理程序模块401、力控监控实时数据库模块402、后台sql数据库模块403、主控机ui界面模块404、sql-server数据库服务器405。
35.所述报警系统600包括设置在监控中心工控机301上的语音播报装置601和设置在可视化操作系统400内部的报警处理程序602。发现异常后，监控中心工控机301接收到异常信息后控制语音播报装置601播放异常信息，并通过可视化操作系统400内部的报警处理程序602将异常信息上传到服务器202。
36.在本实施例中，所述智能采集仪101选用试片断电法采集通电电位参数、断电电位参数；所述智能采集仪101通过无线通信单元1015将获取的数据上传至服务器202。
37.在本实施例中，所述智能采集仪101配有支持gprs功能的手机卡，智能采集仪101采集的数据通过无线通信单元1015上传至服务器202后经由监控中心工控机301接收并进行解密，接收地址就是监控中心的公网ip，监控中心工控机301安装有配套的监控软件，监控软件在收到数据后进行解密，只有符合通讯协议并解密成功的数据才被记录并存储下来，从而完成的数据的采集、传输、存储。
38.在本实施例中，所述智能采集仪101的测量范围为-2v-2v，测量精度为1mv，输入阻抗为≥20m，控制方式为自动控制，传输距离不受限制但是存在信号盲区，供电方式为通过蓄电池供电。
39.在本实施例中，所述调理和采集单元1017包括直流调理电路和交流调理电路及ad采集电路；所述定位单元1018为北斗模块电路。
40.在本实施例中，所述接收系统300的监控中心工控机301通过com1口与gprs模块连接，运行开始需对gprs和ad通道进行初始化，然后按初始设定的默认时间进行周期性检测现场数据并主动上报给监控中心工控机301，同时数据暂存到内部ram中；所述com1口实时监视来自监控中心工控机301的命令，实现定时上传和主从式上传检测参数的功能。
41.在本实施例中，所述力控监控管理程序模块401用于负责数据的接收、存储及管理；所述力控监控实时数据库模块402和后台sql数据库模块403用于实现数据存储与管理；所述主控机ui界面模块404用于阴极保护测试点的实时参数显示、设备状态检测、数据查询、报表、趋势曲线及故障报警功能；所述sql-server数据库服务器405用于完成gis空间数据与遥测遥控关系数据的整合功能。
42.在本实施例中，所述供电电源103为一种蓄电池；所述电源管理单元1011包括多种供各个单元电路使用的电源，例如+5v、-5v、3.3v等。
43.本发明提供的一种智能管道腐蚀监测系统的工作原理如下：
44.智能测试桩100通过智能采集仪101所检测的阴极保护数据经路由器201、服务器202、中心调度网关203发送到监控中心工控机301的ip地址与端口后，由监控中心工控机301运行力控监控管理程序模块401负责数据的接收、存储及管理。
45.各个智能测试桩100采用不同的端口发送数据，由上位机软件进行可靠的数据解析与分析。利用力控监控实时数据库模块402和后台sql数据库模块403，实现数据存储与管理。
46.力控监控管理程序模块401通过主控机ui界面模块404实现阴极保护测试点的实时参数显示、设备状态检测、数据查询、报表、趋势曲线及故障报警等功能。
47.服务器202为sql-server数据库，力控监控管理程序模块401具有完成gis空间数据与遥测遥控关系数据的整合功能，实现基于gis/gprs的阴极保护在线监控。
48.本智能管道腐蚀监测系统以公共无线数据通讯方式(gprs)和有线通讯方式相结合的方式为数据传输手段，实现对管道被保护状况的在线检测。通过阴极保护参数的采集、传输、存储和对智能电位采集仪的控制，从而实现对埋地金属管道阴极保护的远程监控管理。
49.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。