CN107740117B

CN107740117B - 一种外置型外加电流阴极保护监测系统

Info

Publication number: CN107740117B
Application number: CN201711244616.3A
Authority: CN
Inventors: 管学鹏; 张文锋; 张天华; 陈艳萍; 高非凡; 薛华鑫
Original assignee: TIANJIN PORT FACILITIES MANAGEMENT SERVICE Co; CCCC First Harbor Engineering Co Ltd; Tianjin Port Engineering Institute Ltd of CCCC Frst Harbor Engineering Co Ltd
Current assignee: TIANJIN PORT FACILITIES MANAGEMENT SERVICE Co; CCCC First Harbor Engineering Co Ltd; Tianjin Port Engineering Institute Ltd of CCCC Frst Harbor Engineering Co Ltd
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2019-05-03
Anticipated expiration: 2037-11-30
Also published as: CN107740117A

Abstract

本发明公开了一种外置型外加电流阴极保护监测系统，包括一外置于外加电流阴极保护系统的仪器保护箱，在仪器保护箱内部设置有电源管理器、数据采集器、数据传输模块、电压传感器、监测系统内部温湿度传感器和温湿度采集模块；在外加电流阴极保护系统的阳极主电缆、阴极主电缆、辅助阳极电缆上安装有电流传感器，在被保护钢结构上安装电位传感器，在直流电源的输出端子上连接两根输出电压采集线，在直流电源的输入电源线缆上设置断电监测模块，在直流电源的接地端安装接地电阻传感器，将各个检测传感器连接至仪器保护箱内，实现对外加电流阴极保护系统的监测。

Description

一种外置型外加电流阴极保护监测系统

技术领域

本发明涉及阴极保护领域，特别是一种外置型外加电流阴极保护监测系统。

背景技术

外加电流阴极保护系统(简称“外加电流系统”)作为一种有效的防腐措施，在海洋构筑物防腐蚀领域得到了广泛应用。然而，由于海洋环境腐蚀性强，外加电流系统长期在其中服役时，会受到严重的腐蚀威胁。另外，外加电流系统由直流电源、参比电极、辅助阳极、电缆、监测设备等多部分构成，内部线路、电缆、电子元器件、控制过程等均较为复杂，容易受到众多不可预见因素(如人为因素、环境等)的影响，导致外加电流系统发生故障。例如：(1)正负极接反，将使得钢桩被强制腐蚀；(2)电流或电压调节范围不适宜，造成钢管桩过保护或者欠保护；(3)供电电缆断路使外加电流系统停止运行；(4)辅助阳极电缆或辅助阳极损坏，导致局部保护不足；(5)直流电源受海洋大气侵蚀，造成电子元器件失效，导致外加电流系统故障等。因此，专业的维护管理是保障外加电流系统使用寿命及效果的重要措施。

然而，人工巡查在时间上存在不连续性，往往不能及时发现存在的问题，影响阴极保护效果。外加电流系统常带有自动监测模块，但主要监测直流电源的相关参数，如输出电压、输出电流、保护电位等，无法全面反映系统运行中出现的问题。例如：(1)监测的输出电流主要为直流电源总输出电流。如果采用恒流模式，当某个辅助阳极损坏时，总输出电流不会改变，但会导致辅助阳极其他支路电流增大，最终可能造成其他区域过保护，而辅助阳极损坏区域欠保护。因此，仅监测总输出电流很难全面反映外加电流系统真正问题所在。(2)当直流电源设备或线路发生故障时，监测模块也可能会受到影响，如停止运行、数据传输异常等，导致监测效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种外置型外加电流阴极保护监测系统，独立于外加电流阴极保护系统之外(不受其运行状态影响)，用于全面监测外加电流系统的运行状态，为保障外加电流系统的使用寿命及效果提供积极支持。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种外置型外加电流阴极保护监测系统，包括一外置于外加电流阴极保护系统的仪器保护箱(14)，

在仪器保护箱内部设置有防浪涌空气开关(27)、稳压模块(28)、电源管理器(29)、数据采集器(32)、数据存储器(31)、数据传输模块(33)、接线排(30)、蓄电池(35)、电压传感器(41)、监测系统内部温湿度传感器(37)和温湿度采集模块(42)；在仪器保护箱(14)外壁上还设置有天线(40)；

本监测系统具有两种供电方式，一种是蓄电池(35)连接电源管理器(29)，通过蓄电池(35)为监测系统供电，另一种是由外加电流阴极保护系统的直流电源的电源输出线(25)经仪器保护箱(14)上的电缆防水接头(26)引入仪器保护箱(14)内部，并经浪涌空气开关(27)连接稳压模块(28)，稳压模块(28)连接电源管理器(29)，从而实现由外加电流阴极保护系统的直流电源(3)为本监测系统供电；所述电源管理器(29)的输出端连接在接线排(30)上，通过接线排方便为各个模块供电；

所述数据采集器(32)、数据存储器(31)、数据传输模块(33)均与接线排供电端口连接，且数据采集器(32)与数据存储器(31)连接，数据采集器(32)还与数据传输模块(33)连接，数据传输模块(33)与天线(40)连接；

监测系统内部温湿度传感器(37)与温湿度采集模块(42)连接，温湿度采集模块(42)与接线排供电端口及数据采集器(32)连接；

在外加电流阴极保护系统的阳极主电缆(6)、阴极主电缆(7)、辅助阳极电缆(11)上安装有电流传感器及其保护盒(19)，各个电流传感器的连接电缆引入电流传感器接线盒(18)，在电流传感器接线盒内将各电流传感器连接电缆与总线连接，总线引至仪器保护箱(14)内，与接线排供电端口及数据采集器(32)连接；

在被保护钢结构(1)上安装电位传感器(23)，将电位传感器和被保护钢结构的单芯信号电缆共同引入电位传感器接线盒(24)中，在电位传感器接线盒内将两条单芯信号电缆与两芯信号电缆电连接，两芯信号电缆引至仪器保护箱内，与接线排供电端口及数据采集器(32)连接；

在直流电源(3)的输出端子上连接两根输出电压采集线(22)，两根输出电压采集线接入仪器保护箱内，并与电压传感器(41)的采集端口连接，电压传感器与接线排供电端口及数据采集器(32)连接；

在直流电源(3)的输入电源线缆(4)上设置断电监测模块(20)，断电监测模块的线缆引至仪器保护箱内，与接线排供电端口及数据采集器(32)连接；

在直流电源(3)的接地端安装接地电阻传感器(21)，接地电阻传感器(21)的连接电缆引至仪器保护箱内，与接线排供电端口及数据采集器(32)连接；

在仪器保护箱外侧安装有外部环境温湿度传感器(15)，外部环境温湿度传感器的线缆引至仪器保护箱内，并与仪器保护箱内的温湿度采集模块(42)连接；在直流电源保护箱内侧安装由直流电源内部温湿度传感器(43)，直流电源内部温湿度传感器的线缆引至仪器保护箱内，并与仪器保护箱内的温湿度采集模块(42)连接。

在上述技术方案中，在仪器保护箱外侧顶部安装视频监控模块(16)，视频监控模块的线缆引至仪器保护箱内，与接线排供电端口及数据采集器(32)连接。进一步的，所述视频监控模块防护等级在IP66及以上，可旋转改变视角(0～360°)，并拥有定时图像抓取、远程传输、本地储存、云储存、人员移动警报、夜视等功能。

在上述技术方案中，所述仪器保护箱的防护等级在IP66及以上，箱体上安装有防水透气阀，内部放置干燥剂或气相缓蚀剂。

在上述技术方案中，仪器保护箱上连接电缆的引出或引入部位全部采用电缆防水接头，并在缝隙处施加密封材料用以密封。

在上述技术方案中，所述电流传感器接线盒用于电流传感器的接线，接线时，电流传感器接线盒的进线端口从仪器保护箱中引入供电线及信号线，通过电流传感器接线盒内部的接线排实现分线，然后通过出线端将各分线引至分布于各监测点的各个电流传感器，实现多个电流传感器与供电模块及数据采集器的连接。

在上述技术方案中，所述仪器保护箱通过支架安装在直流电源(3)一侧，并做好接地，周围用钢质围栏保护。

在上述技术方案中，外置型外加电流阴极保护监测系统通过有线或无线形式与监测中心计算机连接。

本发明的优点和有益效果为：

1)本发明采用外置模式，独立于外加电流阴极保护系统之外，不受外加电流阴极保护系统工作状态的影响，可在外加电流阴极保护系统停止工作的情况下继续实施监测和预警。

(2)本发明监测功能全面，除常规的输出电流、输出电压及保护电位外，还可实现辅助阳极电流、阳极主电缆电流、阴极主电缆电流、接地状况、电源供电状况、直流电源保护箱内温湿度以及外部环境温湿度、监测系统保护箱内部温湿度和钢结构保护电位，并可实现视频监控及人员移动报警，有助于分析故障原因、及时预警和及早采取处理措施，对于保障外加电流系统正常运行有着积极意义。

(3)本发明的安装方式简单、操作方便、施工便捷，无需拆卸原有外加电流阴极保护系统，即可方便地在外加电流系统监测点处安装传感器，无需对直流电源设备进行大面积改造。本发明适用于有监测功能的外加电流系统，特别适用于原本无监测功能的外加电流系统。

(4)本监测系统具有两种供电方式，一种是蓄电池连接电源管理器，通过蓄电池为监测系统供电，另一种是由外加电流阴极保护系统的直流电源的电源输出线经仪器保护箱上的电缆防水接头引入仪器保护箱内部，并经浪涌空气开关连接稳压模块，稳压模块连接电源管理器，从而实现由外加电流阴极保护系统的直流电源为本监测系统供电。当直流电源供电正常时，由直流电源对监测系统供电；当直流电源不供电时，由蓄电池对监测系统供电，从而保证了监测系统的持续不间断工作。

附图说明

图1为外加电流阴极保护系统示意图。

图2为外置型外加电流阴极保护监测系统示意图。

图3为外置型外加电流阴极保护监测系统仪器保护箱内部示意图。

图中：1—被保护钢结构；2—电连接钢筋；3—直流电源；4—电源电缆；5—电源；6—阳极主电缆；7—阴极主电缆；8—参比电极电缆；9—参比电极接线盒；10—参比电极；11—辅助阳极电缆；12—外加电流系统电缆接线盒；13—辅助阳极；14—外置监测系统仪器保护箱；15—外部环境温湿度传感器；16—视频监控模块；17—总线；18—电流传感器接线盒；19—电流传感器及其保护盒；20—断电监测模块；21—接地电阻传感器；22—输出电压采集线；23—电位传感器；24—电位传感器接线盒；25-直流电源的电源输出线；26—电缆防水接头；27—防浪涌空气开关；28—稳压模块；29—电源管理器；30—接线排；31—数据储存器；32—数据采集器；33—数据传输模块；35—蓄电池；36—气相缓蚀剂或干燥剂；37—监测系统内部温湿度传感器；39—防水透气阀；40—天线；41—电压传感器；42—温湿度采集模块，43-直流电源内部温湿度传感器。

具体实施方式

参见附图1，为传统的外加电流阴极保护系统的结构示意图，其包括多个被保护钢结构1、直流电源3、电源电缆4、电源5、阳极主电缆6、阴极主电缆7、参比电极电缆8、参比电极接线盒9、参比电极10、辅助阳极电缆11、电缆接线盒12、辅助阳极13，被保护钢结构1之间通过电连接钢筋2连接，电源5通过电源电缆4连接直流电源3，被保护钢结构1通过阴极主电缆7连接至直流电源3，参比电极10经参比电极接线盒9和参比电极电缆8连接至直流电源3，辅助阳极13通过辅助阳极电缆11连接至电缆接线盒12，电缆接线盒12经阳极主电缆6连接至直流电源3。

本发明提供一种用于监测上述外加电流阴极保护系统的外置型外加电流阴极保护监测系统，该监测系统可监测外加电流阴极保护系统的输出电流、输出电压、辅助阳极电流、阳极主电缆电流、阴极主电缆电流、接地状况、电源供电状况、直流电源箱内温湿度以及外部环境温湿度、监测系统保护箱内部温湿度和钢结构保护电位，并可实现视频监控及人员移动报警。

下面结合具体实施例说明本发明的外置型外加电流阴极保护监测系统的技术方案。

参见附图2和3，外置型外加电流阴极保护监测系统，包括一外置于外加电流阴极保护系统的仪器保护箱14，

在仪器保护箱14内部设置有防浪涌空气开关27、稳压模块28、电源管理器29、数据采集器32、数据存储器31、数据传输模块33、接线排30、蓄电池35、气相缓蚀剂或干燥剂36、电压传感器41、监测系统内部温湿度传感器37和温湿度采集模块42；在仪器保护箱14外壁上还设置有天线40；在仪器保护箱14侧壁上还安装有防水透气阀39；

本监测系统具有两种供电方式，一种是蓄电池35连接电源管理器29，通过蓄电池35为监测系统供电(所述蓄电池为带有保护罩的铅酸胶体电池，容量由供电情况确定，一般在50Ah以上)；另一种是由外加电流阴极保护系统的直流电源的电源输出线25经仪器保护箱14上的电缆防水接头26引入仪器保护箱14内部，并经浪涌空气开关27连接稳压模块28，稳压模块28连接电源管理器29，从而实现由外加电流阴极保护系统的直流电源3为本监测系统供电；所述电源管理器具有整流、降压、充电控制、过充保护、过放保护、反接保护、供电模式自动切换、蓄电池温度控制等功能。所述电源管理器内含变压电路，可输出多种常用电压(12V、24V等)，满足电流传感器、电压传感器、数据采集器、数据储存器、数据传输模块、温湿度传感器、温湿度采集模块、视频监测模块、断电监测模块等的用电需求，将电源管理器29的各个输出端连接在接线排30上，通过接线排方便为各个模块供电，

所述数据采集器32、数据存储器31、数据传输模块33均与接线排供电端口连接，且数据采集器32与数据存储器31连接，数据采集器32还与数据传输模块33连接，数据传输模块33与天线40连接；

监测系统内部温湿度传感器37与温湿度采集模块42连接，温湿度采集模块42与接线排供电端口及数据采集器32连接；

在外加电流阴极保护系统的阳极主电缆6、阴极主电缆7、辅助阳极电缆11上安装有电流传感器及其保护盒19，各个电流传感器的连接电缆引入电流传感器接线盒18，在电流传感器接线盒18内将各电流传感器连接电缆与总线连接，总线17引至仪器保护箱14内，与接线排供电端口及数据采集器32连接；

在被保护钢结构1上安装电位传感器23，将电位传感器23和被保护钢结构1的单芯信号电缆共同引入电位传感器接线盒24中，在电位传感器接线盒24内将两条单芯信号电缆与两芯信号电缆电连接，两芯信号电缆引至仪器保护箱14内，与接线排供电端口及数据采集器32连接；

在直流电源3的输出端子上连接两根输出电压采集线22，两根输出电压采集线22接入仪器保护箱14内，并与电压传感器41的采集端口连接，电压传感器41与接线排供电端口及数据采集器32连接；

在直流电源3的电源线缆4上(即直流电源3的输入端)设置断电监测模块20，断电监测模块20的线缆引至仪器保护箱14内，与接线排供电端口及数据采集器32连接；

在直流电源3的接地端安装接地电阻传感器21，接地电阻传感器21的连接电缆引至仪器保护箱14内，与接线排供电端口及数据采集器32连接；

在仪器保护箱14外侧顶部安装视频监控模块16，视频监控模块16的线缆引至仪器保护箱14内，与接线排供电端口及数据采集器32连接；

在仪器保护箱14外侧安装有外部环境温湿度传感器15，外部环境温湿度传感器15的线缆引至仪器保护箱14内，并与仪器保护箱14内的温湿度采集模块42连接；在直流电源保护箱14内侧安装由直流电源内部温湿度传感器43，直流电源内部温湿度传感器43的线缆引至仪器保护箱14内，并与仪器保护箱14内的温湿度采集模块42连接；

仪器保护箱14上连接电缆的引出或引入部位全部采用电缆防水接头，并在缝隙处施加密封材料用以密封。

所述仪器保护箱14通过支架安装在直流电源3一侧，并做好接地，周围用钢质围栏保护。

外置型外加电流阴极保护监测系统通过有线或无线形式与监测中心计算机连接(无线形式是数据传输模块33通过天线40与监测中心计算机无线连接，有线形式是数据传输模块33通过光纤与监测中心计算机连接，光纤通过防水接头穿过仪器保护箱14)。监测中心计算机带有相应的操作及评估软件，可实现外加电流系统状况的在线监测、评估及预警。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种外置型外加电流阴极保护监测系统，其特征在于：包括一外置于外加电流阴极保护系统的仪器保护箱(14)，

在仪器保护箱外侧安装有外部环境温湿度传感器(15)，外部环境温湿度传感器的线缆引至仪器保护箱内，并与仪器保护箱内的温湿度采集模块(42)连接；在直流电源保护箱内侧安装由直流电源内部温湿度传感器(43)，直流电源内部温湿度传感器的线缆引至仪器保护箱内，并与仪器保护箱内的温湿度采集模块(42)连接；

所述电流传感器接线盒用于电流传感器的接线，接线时，电流传感器接线盒的进线端口从仪器保护箱中引入供电线及信号线，通过电流传感器接线盒内部的接线排实现分线，然后通过出线端将各分线引至分布于各监测点的各个电流传感器，实现多个电流传感器与供电模块及数据采集器的连接；

外置型外加电流阴极保护监测系统通过有线或无线形式与监测中心计算机连接。

2.根据权利要求1所述的一种外置型外加电流阴极保护监测系统，其特征在于：在仪器保护箱外侧顶部安装视频监控模块(16)，视频监控模块的线缆引至仪器保护箱内，与接线排供电端口及数据采集器(32)连接。

3.根据权利要求1所述的一种外置型外加电流阴极保护监测系统，其特征在于：所述仪器保护箱的防护等级在IP66及以上，箱体上安装有防水透气阀，内部放置干燥剂或气相缓蚀剂。

4.根据权利要求1所述的一种外置型外加电流阴极保护监测系统，其特征在于：仪器保护箱上连接电缆的引出或引入部位全部采用电缆防水接头，并在缝隙处施加密封材料用以密封。

5.根据权利要求1所述的一种外置型外加电流阴极保护监测系统，其特征在于：所述仪器保护箱通过支架安装在直流电源(3)一侧，并做好接地，周围用钢质围栏保护。