CN102841180B

CN102841180B - 一种海洋船舶腐蚀因素综合检测方法

Info

Publication number: CN102841180B
Application number: CN201210310797.6A
Authority: CN
Inventors: 程文华; 许立坤; 王均涛; 张慧霞
Original assignee: 725th Research Institute of CSIC
Current assignee: 725th Research Institute of CSIC
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2032-08-28
Also published as: CN102841180A

Abstract

本发明属于海洋腐蚀检测技术领域，涉及一种海洋船舶腐蚀因素综合检测方法，基于测量节点、总线和控制管理计算机的船舶腐蚀综合检测，各测量节点通过总线由计算机统一控制和集中管理实现综合检测；控制管理计算机及软件通过数据总线对测量节点进行控制管理，实现测量节点的参数设定、数据上传下载、状态查询和实时监控；腐蚀测量节点对腐蚀电位、腐蚀电流、腐蚀速度和电化学噪声数据进行测量、转换和存储；环境因素测量节点进行温度、湿度、氧含量、海水盐度和深度参数的测量、转化和存储；力学参数测量节点进行应力应变、振动和冲击参数的测量、转化和存储；其检测步骤简单，操作方便，数据采集节点多，自动化和智能化程度高，在线检测效率高。

Description

一种海洋船舶腐蚀因素综合检测方法

技术领域：

本发明属于海洋环境船舶腐蚀检测技术领域，涉及一种针对船舶材料海水腐蚀与使用环境因素，采用以计算机为主体的测试系统装置进行分布式综合检测的方法，特别是一种海洋船舶腐蚀因素综合检测方法。

背景技术：

目前，在海洋环境中，船舶长期处于严苛的腐蚀环境，船体、内舱、管路以及各种辅助设备在海水和盐雾的作用下，时常发生各类腐蚀现象，不仅降低了船体及设备的强度，缩短了船舶的使用寿命，而且使船舶技术性能下降，危及船舶的使用安全，严重时还会造成海损事故。以往的经验表明，材料的腐蚀无法从根本上消除，只能通过采取有效的措施进行抑制，因此一旦采取的防护措施出现问题，材料的腐蚀将不可避免，若不能及时发现，就会发生严重的腐蚀，甚至导致腐蚀事故的发生。现有的船舶在设计制造时，针对腐蚀问题均采用了一系列的防护措施，如防腐涂层、阴极保护等。但在实际使用过程中，船舶的压载水舱、内舱底部等部位仍存在一些腐蚀“热点”，究其原因主要是由于这些部位的工况环境更加复杂、多变，现有防护措施的环境适应性差，造成了防腐涂层和阴极保护等防护措施的过早失效，引发腐蚀的发生。对船舶的材料腐蚀与环境因素进行检测，能够及时了解船舶的腐蚀状态和环境因素变化规律，保障船舶的安全运行，并可为船舶的维护维修以及防腐设计优化提供依据。现有的船舶腐蚀检测方法主要是通过坞修检查，由于周期较长，检测的项目有限，不能反映整个腐蚀过程的变化和趋势；而且采用的检测方法主要是目视探测、超声测厚等，不能实现在线监测，自动化程度低，不仅造成人力、物力的浪费，而且无法对突发性的腐蚀问题进行及时检测和报警。随着船舶的智能化发展，中国专利CN201110405815.4、CN201110346323.2、CN200610125366.7和CN03112651.0等分别介绍了针对船舶机舱、主机、吃水深度以及结构等的监测系统，但均未涉及到对船舶腐蚀状态等相关参数的检测；中国专利CN200610069587.7公开了一种通过温度、溶解氧、盐度、pH值、氧化还原电位和流速6个海水状态参数数据推测钢铁材料在海水环境中的腐蚀速度的方法，但是需要提前收集多种海水状态下钢铁的腐蚀速度，限制了该方法在某些领域的直接应用；据检索，目前尚未发现针对船舶腐蚀与环境因素进行综合检测的方法和系统装置的报道，但随着船舶技术的不断发展，对包括腐蚀检测在内的船舶智能化结构健康监测的需求日益迫切。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种用于船舶材料海水腐蚀与使用环境因素综合检测的方法，使用以计算机为主的检测系统装置，采用基于总线的分布式数据采集、存储方式，对船舶材料的腐蚀状态和使用环境参数进行综合的在线监测，解决现有腐蚀检测方法存在的检测参数单一、无法长期在线监测、自动化程度低等问题，为实现船舶压载水舱、内舱底部等难以到达部位的腐蚀损伤监测和预警提供手段。

为了实现上述发明目的，本发明针对船舶材料腐蚀与环境因素多种参数在线综合监测的需求，根据使用环境、测试功能的不同，基于测量节点、总线和控制管理计算机的集中→分布→集中式的船舶腐蚀综合检测方法；通过测量节点对同类测量参数进行整合，实现同类参数的集中采集，设计三类不同功能的测量节点，测量节点采用基于总线的分布式数据采集方式进行设计，便于进行多个测量点数据的同时采集，各测量节点通过总线由计算机统一控制和集中管理，实现船舶腐蚀的综合检测；所采用的检测系统装置包括腐蚀测量节点、环境因素测量节点、力学参数测量节点、数据总线、供电总线、电源和控制管理计算机以及腐蚀控制分析软件，控制管理计算机以及腐蚀控制分析软件通过数据总线对测量节点进行控制和管理，实现测量节点的参数设定、数据上传下载、状态查询和实时监控；腐蚀测量节点通过电化学、物理或光学方法对腐蚀电位、腐蚀电流、腐蚀速度和电化学噪声数据进行测量、转换和存储；环境因素测量节点进行温度、湿度、氧含量、海水盐度和深度参数的测量、转化和存储；力学参数测量节点进行应力应变、振动和冲击参数的测量、转化和存储；腐蚀、环境因素和力学参数三个测量节点采用总线供电和独立供电两种方式，能够脱离控制管理计算机独立工作，适用于不同工况条件下的联机和脱机使用。

本发明实现检测的步骤包括：

（1）先进行测量节点的安装，根据船舶腐蚀检测的需求，在被检测材料的合适的位置分别固定安装腐蚀、环境因素和（或）力学参数测量节点，并实现各测量节点与控制管理计算机电信息连通；

（2）选用数据总线电缆和供电总线电缆，将各测量节点和电源分别连接到控制管理计算机，构成腐蚀与环境因素的网络式综合检测系统装置；

（3）打开电源，对各测量节点、控制管理计算机以及腐蚀控制分析软件进行初始化；

（4）初始化完成后，通过腐蚀控制分析软件对连接入网的各测量节点分别进行参数设置和状态控制，控制各测量节点的在线或脱机工作、待机和停止的状态转换；

（5）设置完成后，各测量节点开始工作，对测量参数进行测量、转换和存储；其中，腐蚀测量节点对腐蚀电位、腐蚀电流、腐蚀速度和电化学噪声数据进行测量、转换和存储；环境因素测量节点对温度、湿度、氧含量、海水盐度和深度参数进行测量、转化和存储；力学参数测量节点对应力应变、振动和冲击参数进行测量、转化和存储；

（6）使各测量节点在联机状态，通过腐蚀控制分析软件实时显示测量参数的数值及其随时间的变化规律；或断开与检测网络的连接即脱机状态，使各测量节点自主工作，将测量数据存入内存；

（7）各测量节点联机后，通过腐蚀控制分析软件对内存的测量数据进行下载和分析，并显示或打印检测结果，完成综合检测。

本发明涉及的检测系统装置主体结构由控制管理计算机、腐蚀测量节点、环境因素测量节点、力学参数测量节点、数据总线、供电总线和电源电信息连通组合构成实现综合检测系统装置，控制管理计算机中装载有与综合检测方法配套的腐蚀控制分析软件，控制管理计算机为普通计算机，具有装腐蚀控制分析软件运行的软件环境；腐蚀测量节点包括腐蚀检测探头和腐蚀检测主机，能够对材料的腐蚀电位、腐蚀电流、腐蚀速度和电化学噪声电化学信号进行检测；环境因素测量节点包括温度传感器、湿度传感器、溶解氧传感器、电导率传感器、压力传感器和检测主机，能够对腐蚀环境的温度、湿度、氧含量、海水盐度和深度等环境因素进行检测；力学参数测量节点包括应变传感器、加速度传感器和检测主机，能够对材料的应力应变状态以及受到的振动和冲击进行检测；数据总线为船用的双绞线通讯电缆；供电总线为船用供电电缆；电源为总线电源，选用船电或蓄电池转换为24V的直流电源。

本发明涉及的控制管理计算机以及腐蚀控制分析软件通过数据总线对各测量节点进行控制和管理，实现测量节点的参数设定、数据上传下载、状态查询和实时监控；腐蚀、环境因素和力学参数三类测量节点根据检测的需求任意组合，支持的测量节点数量为1～128个；腐蚀、环境因素和力学参数三类测量节点采用基于CAN或RS485总线的分布式结构设计，能够进行多个测量点数据的同时采集，各测量节点通过总线由控制管理计算机统一控制和集中管理；三类测量节点采用总线供电和独立供电两种方式，能够脱离控制管理计算机而独立工作，适用于不同工况条件下的联机和脱机使用；腐蚀测量节点通过电化学、物理或光学方法对腐蚀电位、腐蚀电流、腐蚀速度和电化学噪声数据进行测量、转换和存储；环境因素测量节点进行温度、湿度、氧含量、海水盐度和深度参数的测量、转化和存储；力学参数测量节点进行应力应变、振动和冲击参数的测量、转化和存储。

本发明与现有技术相比，通过采用基于测量节点、总线和控制管理计算机的“集中—分布—集中”式的船舶腐蚀综合检测，实现多种腐蚀相关参数的分类集中采集、多测量点分布式测量和测量节点的集中控制管理，为船舶的腐蚀在线综合检测提供必要的手段；通过测量节点与总线的结构设计，将现有的单一材料腐蚀检测和环境因素检测有机的结合起来，进一步推动腐蚀综合检测技术的集成化、智能化发展；检测系统装置通过总线的方式进行数据传输和电源供电，可方便地对三类测量节点的不同组合进行集中管理，而且在船舶的应用中有利于布线设计，为船舶腐蚀的综合检测提供新途径，实现船舶材料腐蚀与环境因素数据的综合测量，填补行业空白；其检测步骤简单，操作使用方便，检测参数分布广泛，数据采集节点多，检测自动化和智能化程度高，在线检测效率高。

附图说明：

图1为本发明使用的测试系统装置组成结构原理示意图，其主体结构包括控制管理计算机1、腐蚀测量节点2、环境因素测量节点3、力学参数测量节点4、数据总线5、供电总线6和电源7；控制管理计算机1中载有与测试检测方法配套的腐蚀控制分析软件。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

实施例：

本实施例针对船舶材料腐蚀与环境因素多种参数在线综合监测的需求，根据使用环境、测试功能的不同，基于测量节点、总线和控制管理计算机的集中→分布→集中式的船舶腐蚀综合检测方法；通过测量节点对同类测量参数进行整合，实现同类参数的集中采集，设计三类不同功能的测量节点，测量节点采用基于总线的分布式数据采集方式进行设计，便于进行多个测量点数据的同时采集，各测量节点通过总线由计算机统一控制和集中管理，实现船舶腐蚀的综合检测；所采用的检测系统装置包括腐蚀测量节点、环境因素测量节点、力学参数测量节点、数据总线、供电总线、电源和控制管理计算机以及腐蚀控制分析软件，控制管理计算机以及腐蚀控制分析软件通过数据总线对测量节点进行控制和管理，实现测量节点的参数设定、数据上传下载、状态查询和实时监控；腐蚀测量节点通过电化学、物理或光学方法对腐蚀电位、腐蚀电流、腐蚀速度和电化学噪声数据进行测量、转换和存储；环境因素测量节点进行温度、湿度、氧含量、海水盐度和深度参数的测量、转化和存储；力学参数测量节点进行应力应变、振动和冲击参数的测量、转化和存储；腐蚀、环境因素和力学参数三个测量节点采用总线供电和独立供电两种方式，能够脱离控制管理计算机独立工作，适用于不同工况条件下的联机和脱机使用。

本实施例实现检测的步骤包括：

本实施例涉及的检测系统装置主体结构由控制管理计算机1、腐蚀测量节点2、环境因素测量节点3、力学参数测量节点4、数据总线5、供电总线6和电源7电信息连通组合构成实现综合检测系统装置，控制管理计算机1中装载有与综合检测方法配套的腐蚀控制分析软件，控制管理计算机1为普通计算机，具有装腐蚀控制分析软件运行的软件环境；腐蚀测量节点2包括腐蚀检测探头和腐蚀检测主机，能够对材料的腐蚀电位、腐蚀电流、腐蚀速度和电化学噪声电化学信号进行检测；环境因素测量节点3包括温度传感器、湿度传感器、溶解氧传感器、电导率传感器、压力传感器和检测主机，能够对腐蚀环境的温度、湿度、氧含量、海水盐度和深度等环境因素进行检测；力学参数测量节点4包括应变传感器、加速度传感器和检测主机，能够对材料的应力应变状态以及受到的振动和冲击进行检测；数据总线5为船用的双绞线通讯电缆；供电总线6为船用供电电缆；电源7为总线电源，选用船电或蓄电池转换为24V的直流电源。

本实施例涉及的控制管理计算机1以及腐蚀控制分析软件通过数据总线5对各测量节点进行控制和管理，实现测量节点的参数设定、数据上传下载、状态查询和实时监控；腐蚀、环境因素和力学参数三类测量节点根据检测的需求任意组合，支持的测量节点数量为1～128个；腐蚀、环境因素和力学参数三类测量节点采用基于CAN或RS485总线的分布式结构设计，能够进行多个测量点数据的同时采集，各测量节点通过总线由控制管理计算机1统一控制和集中管理；三类测量节点采用总线供电和独立供电两种方式，能够脱离控制管理计算机1而独立工作，适用于不同工况条件下的联机和脱机使用；腐蚀测量节点2通过电化学、物理或光学方法对腐蚀电位、腐蚀电流、腐蚀速度和电化学噪声数据进行测量、转换和存储；环境因素测量节点3进行温度、湿度、氧含量、海水盐度和深度参数的测量、转化和存储；力学参数测量节点4进行应力应变、振动和冲击参数的测量、转化和存储。

Claims

1.一种海洋船舶腐蚀因素综合检测方法，其特征在于针对船舶材料腐蚀与环境因素多种参数在线综合监测的需求，根据使用环境、测试功能的不同，基于测量节点、总线和控制管理计算机的集中→分布→集中式的船舶腐蚀综合检测方法；通过测量节点对同类测量参数进行整合，实现同类参数的集中采集，设计三类不同功能的测量节点，测量节点采用基于总线的分布式数据采集方式进行设计，便于进行多个测量点数据的同时采集，各测量节点通过总线由计算机统一控制和集中管理，实现船舶腐蚀的综合检测；所采用的检测系统装置包括腐蚀测量节点、环境因素测量节点、力学参数测量节点、数据总线、供电总线、电源和控制管理计算机以及腐蚀控制分析软件，控制管理计算机以及腐蚀控制分析软件通过数据总线对测量节点进行控制和管理，实现测量节点的参数设定、数据上传下载、状态查询和实时监控；腐蚀测量节点通过电化学、物理或光学方法对腐蚀电位、腐蚀电流、腐蚀速度和电化学噪声数据进行测量、转换和存储；环境因素测量节点进行温度、湿度、氧含量、海水盐度和深度参数的测量、转化和存储；力学参数测量节点进行应力应变、振动和冲击参数的测量、转化和存储；腐蚀、环境因素和力学参数三个测量节点采用总线供电和独立供电两种方式，能够脱离控制管理计算机独立工作，适用于不同工况条件下的联机和脱机使用。

2.根据权利要求1所述的海洋船舶腐蚀因素综合检测方法，其特征在于实现检测的步骤包括：

（1）先进行测量节点的安装，根据船舶腐蚀检测的需求，在被检测材料的合适的位置分别固定安装腐蚀、环境因素和力学参数测量节点，并实现各测量节点与控制管理计算机电信息连通；

3.根据权利要求1所述的海洋船舶腐蚀因素综合检测方法，其特征在于涉及的检测系统装置主体结构由控制管理计算机、腐蚀测量节点、环境因素测量节点、力学参数测量节点、数据总线、供电总线和电源电信息连通组合构成实现综合检测系统装置，控制管理计算机中装载有与综合检测方法配套的腐蚀控制分析软件，控制管理计算机为普通计算机，具有装腐蚀控制分析软件运行的软件环境；腐蚀测量节点包括腐蚀检测探头和腐蚀检测主机，能够对材料的腐蚀电位、腐蚀电流、腐蚀速度和电化学噪声电化学信号进行检测；环境因素测量节点包括温度传感器、湿度传感器、溶解氧传感器、电导率传感器、压力传感器和检测主机，能够对腐蚀环境的温度、湿度、氧含量、海水盐度和深度等环境因素进行检测；力学参数测量节点包括应变传感器、加速度传感器和检测主机，能够对材料的应力应变状态以及受到的振动和冲击进行检测；数据总线为船用的双绞线通讯电缆；供电总线为船用供电电缆；电源为总线电源，选用船电或蓄电池转换为24V的直流电源。

4.根据权利要求1所述的海洋船舶腐蚀因素综合检测方法，其特征在于涉及的控制管理计算机以及腐蚀控制分析软件通过数据总线对各测量节点进行控制和管理，实现测量节点的参数设定、数据上传下载、状态查询和实时监控；腐蚀、环境因素和力学参数三类测量节点根据检测的需求任意组合，支持的测量节点数量为1～128个；腐蚀、环境因素和力学参数三类测量节点采用基于CAN或RS485总线的分布式结构设计，能够进行多个测量点数据的同时采集，各测量节点通过总线由控制管理计算机统一控制和集中管理；三类测量节点采用总线供电和独立供电两种方式，能够脱离控制管理计算机而独立工作，适用于不同工况条件下的联机和脱机使用；腐蚀测量节点通过电化学、物理或光学方法对腐蚀电位、腐蚀电流、腐蚀速度和电化学噪声数据进行测量、转换和存储；环境因素测量节点进行温度、湿度、氧含量、海水盐度和深度参数的测量、转化和存储；力学参数测量节点进行应力应变、振动和冲击参数的测量、转化和存储。