CN109161903B - 埋地管道保护装置监控系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种埋地管道保护装置监控系统，包括：排流检测模块，电位检测模块，土壤环境检测模块，接口模块，数据采集模块和控制模块；排流检测模块用于连接排流器，用于测量排流器的工作参数；电位检测模块的开关组件用于连接试片和埋地管道，埋地管道连接阴极保护装置，电位检测模块用于测量埋地管道的阴极保护电位；土壤环境检测模块用于检测埋地管道所处土壤环境的参数；接口模块分别与排流检测模块、电位检测模块、土壤环境检测模块和数据采集模块连接；控制模块与接口模块连接，用于通过接口模块控制排流检测模块、电位检测模块和土壤环境检测模块。

Description

埋地管道保护装置监控系统

技术领域

本发明涉及埋地管道运行测量技术领域，特别是涉及一种埋地管道保护装置监控系统。

背景技术

埋地管道在运行环境中，常受杂散电流影响、土壤腐蚀，为了解决该问题，保护埋地管道，针对杂散电流影响，常采用排流器对杂散电流进行排流，针对埋地管道易受土壤腐蚀，常采用阴极保护装置为埋地管道进行阴极保护。排流器在雷雨过后或入地中存在大电流等情况下容易受损，而排流地床等阴极保护装置在使用过程中也会逐渐失效，监测对埋地管道起保护作用的排流器和阴极保护装置的运行情况，对于监测埋地管道的综合运行状态有着重要意义。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种埋地管道保护装置监控系统，包括：排流检测模块，电位检测模块，土壤环境检测模块，接口模块，数据采集模块和控制模块；

排流检测模块用于连接排流器，用于测量排流器的工作参数；

电位检测模块的开关组件用于连接试片和埋地管道，埋地管道连接阴极保护装置，电位检测模块用于测量埋地管道的阴极保护电位；

土壤环境检测模块用于检测埋地管道所处土壤环境的参数；

接口模块分别与排流检测模块、电位检测模块、土壤环境检测模块和数据采集模块连接；

控制模块与接口模块连接，用于通过接口模块控制排流检测模块、电位检测模块和土壤环境检测模块。

在其中一个实施例中，埋地管道保护装置监控系统还包括通信模块和终端，数据采集模块的第一输出端与控制模块的输入端连接；数据采集模块的第二输出端与通信模块的第一端连接，通信模块的第二端连接终端。

在其中一个实施例中，埋地管道保护装置监控系统还包括防盗警报模块，防盗警报模块与数据采集模块连接。

在其中一个实施例中，埋地管道保护装置监控系统还包括太阳能供电模块，太阳能供电模块分别于控制模块、接口模块和防盗警报模块连接。

在其中一个实施例中，控制模块包括第一定时单元、第二定时单元和第三定时单元，

第一定时单元分别与接口模块和电位检测模块连接，第二定时单元与电位检测模块连接，第三定时单元与排流检测模块连接；

数据采集模块分别与第一定时单元、第二定时单元和第三定时单元连接，数据采集模块用于将通信模块接收的控制命令传输至第一定时单元、第二定时单元和第三定时单元，控制命令由终端发送。

在其中一个实施例中，电位检测模块包括断电采样开关和辅助阳极，开关组件为切换开关，开关组件的第一接头与辅助阳极连接，开关组件的第二接头与试片连接，开关的第三接头与断电采样开关的第一端连接，断电采样开关的第二端用于与埋地管道连接。

在其中一个实施例中，还包括电源供给单元，电源供给单元的一端与接口模块连接，另一端分别与电位检测模块、排流检测模块和土壤环境检测模块连接；

第一定时单元的输入端与数据采集模块的第一输出端连接；

第一定时单元的第一输出端与接口模块连接，用于控制电源供给单元的供电；

第一定时单元的第二输出端和第三输出端均与切换开关连接，用于控制切换开关处于第一状态或第二状态，其中，第一状态下第一接头与第二接头连通，且第二接头与第三接头断开；第二状态下第二接头与第三接头连通，且第一接头与第二接头断开。

在其中一个实施例中，第二定时单元的输出端与断电采样开关连接，用于在第一定时单元控制电源供给单元供电时，控制电位检测模块对埋地管道的断电电位进行循环检测。

在其中一个实施例中，第三定时单元的输出端与排流检测模块连接，用于在第一定时单元控制电源供给单元供电时，控制排流检测模块对排流器进行循环检测。

在其中一个实施例中，埋地管道保护装置监控系统还包括壳体，电位检测模块、控制模块、排流检测模块和土壤环境检测模块均设置于壳体的空腔中；

防盗警报模块包括震动开关、人体感应雷达、处理器和警报单元，震动开关设置于壳体上，人体感应雷达靠近壳体设置，震动开关和人体感应雷达均与处理器连接，处理器用于根据震动开关反馈的信号和人体感应雷达反馈的信号，控制警报单元的工作状态，并反馈数据至数据采集模块。

本发明提供的一个或多个实施例至少具有以下有益效果：一种埋地管道保护装置监控系统，包括：排流检测模块，电位检测模块，土壤环境检测模块，接口模块，数据采集模块和控制模块；排流检测模块用于连接排流器，用于测量排流器的工作参数；电位检测模块的开关组件用于连接试片和埋地管道，埋地管道连接阴极保护装置，电位检测模块用于测量埋地管道的阴极保护电位；土壤环境检测模块用于检测埋地管道所处土壤环境的参数；接口模块分别与排流检测模块、电位检测模块、土壤环境检测模块和数据采集模块连接；控制模块与接口模块连接，用于通过接口模块控制排流检测模块、电位检测模块和土壤环境检测模块。本发明实施例提供的埋地管道保护装置监控系统可以全面监测埋地管道的各项保护装置参数，以便综合评判埋地管道所处状态，为后续维护提供重要的数据依据。

附图说明

图1为一个实施例中埋地管道保护装置监控系统的结构示意图；

图2为另一个实施例中埋地管道保护装置监控系统的结构示意图；

图3为再一个实施例中埋地管道保护装置监控系统的结构示意图；

图4为一个实施例中防盗警报模块的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明实施例提供一种埋地管道保护装置监控系统，如图1所示，包括：排流检测模块10，电位检测模块20，土壤环境检测模块30，接口模块40，数据采集模块50和控制模块60；排流检测模块10的用于连接排流器70，用于测量排流器70的工作参数；电位检测模块20用于连接试片80和埋地管道90，埋地管道90连接阴极保护装置97，试片80和埋地管道之间通过电位检测模块20的开关组件21连接，电位检测模块20用于测量埋地管道90的阴极保护电位，土壤环境检测模块30用于检测埋地管道90所处土壤环境的参数；接口模块40的输入端分别与排流检测模块10、电位检测模块20和土壤环境检测模块30连接，用于控制排流检测模块10、电位检测模块20和土壤环境检测模块30的工作状态；接口模块40的输出端分别与数据采集模块50的输入端连接；控制模块60与接口模块40连接，用于控制接口模块40的工作状态；排流检测模块10、电位检测模块20和土壤环境检测模块30均与数据采集模块50连接。

其中，数据采集模块50可以包括高速高精度的A/D转换模块，同时具备数字信号输入采集、数字信号输出控制等功能。土壤环境检测模块30，可以由埋在土壤里面的土壤温度传感器，土壤水分传感器，土壤电导率传感器等构成，可以完成土壤温度、含水量、电导率等参数的检测，并把各参数变成标准电流信号送到数据采集模块50。靠近埋地管道90设置有参比电极91，为电位检测模块20的测量工作提供公共端，提供参考电位。具体的，控制模块60通过控制接口模块40控制各检测模块的上电和工作时序。控制电位检测模块20中的开关组件21的状态，电位检测模块20输出各开关状态下埋地管道90的阴极保护电位参数至数据采集模块50，控制模块60通过控制接口模块40，控制排流检测模块10的上电和采样时序，使得排流检测模块10定时测量排流器70的各项参数并输出至数据采集模块50。此外，控制模块60还通过控制接口模块40，以控制土壤环境检测模块30的上电和工作时序，使得土壤环境检测模块30定期检测埋地管道90所处土壤的环境参数并输出至数据采集模块50。本发明实施例提供的埋地管道保护装置监控系统可以同时监测埋地管道90的两大主要保护装置的各项参数指标，对于监测埋地管道90所处的保护状态情况有着重要意义。

在其中一个实施例中，如图2所示，埋地管道保护装置监控系统还包括通信模块92和终端93，数据采集模块50的第一输出端与控制模块60的输入端连接；数据采集模块50的第二输出端与通信模块92的第一端连接，通信模块92的第二端连接终端93。

其中，数据采集模块50与通信模块92的数据交换可以采用通用标准Modbus协议等。具体的，数据采集模块50的第一输出端将采集到的土壤环境参数、阴极保护装置97的性能参数(阴极保护电位等)和排流器70的性能参数(排流电流、电位等)，并通过第二输出端发送至通信模块92，经通信模块92上传至远程终端93。同时通信模块92可以接收终端93发送的控制命令，并将该控制命令经数据采集模块50发送至控制模块60，指示控制模块60控制接口模块40的状态，启动或关闭各检测模块。可选的，通信模块92可以包括具有GPS定位功能的4G移动网络无线透明传输模块，将RS485接口接收的数据采集模块50的数据通过4G网络传输到终端93，实现远程监测。终端93可以采用国产的工控组态软件，通过4G网络通信收集各个数据采集模块50上传的各现场的埋地管道保护装置的各类参数，并可以进行数据储存，动画显示，工作人员通过终端93，可以进行排流器70电流、阴极保护电位等各种参数数据的历史查询，并生成报表，根据各类参数数据和预设的正常工作参数范围，能够进行报警。此外，终端93根据接收到的阴极保护电位和土壤环境参数，可以对检测到的阴极保护电位进行修正，排除土壤环境所造成的电位测量误差，得到实际埋地管道电位，并根据实际的埋地管道电位，判断当前埋地管道90是否处于有效的阴极保护中。

在其中一个实施例中，如图2所示，埋地管道保护装置监控系统还包括防盗警报模块94，防盗警报模块94与数据采集模块50连接。具体的，防盗警报模块94设置在靠近电位检测模块20等检测装置的附近，用于防止埋地管道保护装置监控系统被偷盗，起警示作用。防盗警报模块94在检测到埋地管道保护装置监控系统存在被偷盗可能时，防盗警报模块94发光或播放语音，以起到警示作用，并反馈数据至数据采集模块50，经通信模块92上传至上位机等终端93，以提示工作人员进行维护。

在其中一个实施例中，如图2所示，埋地管道保护装置监控系统还包括太阳能供电模块95，太阳能供电模块95分别于控制模块60、接口模块40和防盗警报模块94连接。

具体的，太阳能供电模块95设置在地面上，将太阳能转换为电能，为控制模块60、接口模块40和防盗警报模块94等提供总电源。采用太阳能供电模块95提供系统总电源，节省能源，增加系统电源使用寿命。可选的，太阳能供电模块95还可以为电位检测模块20、排流检测模块10和土壤环境检测模块30等提供电源。可选的，太阳能供电模块95可以包括太阳能发电板951、充放电控制保护电路952和电池组953，太阳能电池板将太阳能转换为电能，经过充放电控制保护电路952转换后存储在电池组953中，在需要进行供电时，充放电控制保护电路952控制电池组953为控制模块60、接口模块40和防盗警报模块94等供电。

在其中一个实施例中，如图3所示，控制模块60包括第一定时单元61、第二定时单元62和第三定时单元63，第一定时单元61分别与接口模块40和电位检测模块20连接，第二定时单元62与电位检测模块20连接，第三定时单元63与排流检测模块10连接；数据采集模块50分别与第一定时单元61、第二定时单元62和第三定时单元63连接，数据采集模块50用于将通信模块92接收的控制命令传输至第一定时单元61、第二定时单元62和第三定时单元63，控制命令由终端93发送。

其中，第一定时单元61能够控制接口模块40的工作状态，从而控制电位检测模块20、排流检测模块10和土壤环境检测模块30切换至上电待机状态。第一定时单元61在控制各检测模块上电后，还可以控制电位检测模块20中的开关组件21的状态，断开或闭合试片80与埋地管道90的连接。第二定时单元62与电位检测模块20连接，用于定时控制电位检测模块20进行阴极保护电位等参数的检测输出。第三定时单元63用于在第一定时单元61控制接口模块40为各检测模块上电后，定时控制排流检测模块10对排流器70的各项参数进行检测输出。具体的，数据采集模块50将接收到的控制命令分别传输至第一定时单元61、第二定时单元62和第三定时单元63，控制第一定时单元61、第二定时单元62和第三定时单元63分别对接口模块40及其他检测模块的进行驱动控制。可选的，数据采集模块50根据接收到的控制命令，发送高低电平脉冲至第一定时单元61、第二定时单元62和第三定时单元63。

在其中一个实施例中，如图3所示，电位检测模块20包括断电采样开关22和辅助阳极96，开关组件21为切换开关，开关组件21的第一接头与辅助阳极96连接，开关组件21的第二接头与试片80连接，开关的第三接头与断电采样开关22的第一端连接，断电采样开关22的第二端用于与埋地管道90连接。

其中，断电采样开关22用于在开关组件21内部连接试片80的接头与连接埋地管道90的接头连通时，通断开关组件21与埋地管道90之间的连接通路，以便电位检测模块20采集断电电位。

在其中一个实施例中，埋地管道保护装置监控系统还包括电源供给单元，电源供给单元的一端与接口模块40连接，另一端分别与电位检测模块20、排流检测模块10和土壤环境检测模块30连接；第一定时单元61的输入端与数据采集模块5050的第一输出端连接；第一定时单元61的第一输出端与接口模块连接，用于控制电源供给单元的供电；第一定时单元61的第二输出端和第三输出端均与开关组件21连接，用于控制切换开关处于第一状态或第二状态，其中，第一状态下第一接头与第二接头连通，且第二接头与第三接头断开；第二状态下第二接头与第三接头连通，且第一接头与第二接头断开。

其中，控制模块60用于按预设的检测周期控制切换开关由第一状态切换至第二状态，且用于在切换开关处于第二状态下的目标时间段内，按预设的断电采样周期控制断电采样开关22周期性闭合和断开；控制电位检测模组采集断电采样开关22断开后的断电电位。检测周期是指第一状态和第二状态切换的周期，是根据工程中实际的需求预先设定的。目标时间段是指开关组件21处于第二状态下的总时间段中的某段时间，且目标时间段的起始时间滞后于由第一状态切换至第二状态的时间节点，以便能够对试片80提前进行极化。断电采样周期是指控制断电采样开关22通断的周期。具体的，控制模块60按预设的检测周期控制开关组件21由第一状态切换至第二状态，对试片80进行极化，然后在目标时间段内，按照预设的断电采样周期闭合或断开上述断电采样开关22，并控制电位检测模块20采集断电电位，埋地管道的断电电位一般是指断电采样开关22由闭合状态跳变至断开状态一小段时间后的试片80电位。控制模块60周期性控制断电采样开关22并控制电位检测模块20不断采集各周期内的断电电位，获取多个断电电位。可选的，电位检测模块20根据多个断电电位，得到断电电位的平均值，将该平均值作为最终的断电电位，并存储。

在其中一个实施例中，第二定时单元62的输出端与断电采样开关22连接，用于在第一定时单元61控制电源供给单元供电时，控制电位检测模块20对埋地管道90的断电电位进行循环检测。第二定时单元62具有循环通断控制功能，在第一定时单元61控制接口模块40对各检测模块上电后，第二定时单元62循环控制断电采样开关22的通断，多次采集断电电位。

在其中一个实施例中，第三定时单元63的输出端与排流检测模块10连接，用于在第一定时单元61控制电源供给单元供电时，控制排流检测模块10对排流器70进行循环检测。同第二定时单元62功能类似，第三定时单元63在第一定时单元61控制接口模块40对各检测模块上电后，循环控制排流检测模块10对排流器70各项参数进行检测并上传至终端93。

在其中一个实施例中，如图4所示，埋地管道保护装置监控系统还包括壳体，电位检测模块20、控制模块60、排流检测模块10和土壤环境检测模块30均设置于壳体的空腔中，防盗警报模块94包括震动开关941、人体感应雷达942、处理器944和警报单元943，震动开关941,设置于壳体上，人体感应雷达942靠近壳体设置，震动开关941和人体感应雷达942均与处理器944连接，处理器944用于根据震动开关941反馈的信号和人体感应雷达942反馈的信号，控制警报单元943的工作状态，并反馈数据至数据采集模块50。

具体的，若有人或动物靠近人体感应雷达942，则人体感应雷达942反馈电信号至处理器944，震动开关941在有外力触动时反馈电信号至处理器944，若处理器944只接收到人体感应雷达942反馈的电信号，则说明当前有人或动物经过，处理器944控制警报单元943中的发光器件发光，以提示远离，并反馈数据至数据采集模块50，通过数据采集模块50和通信模块92向远程终端93发送信息。若处理器944同时接收到了人体感应雷达942反馈的电信号和震动开关941反馈的电信号，则说明当前有人或动物试图移动埋地管道保护装置监控系统，此时处理器944控制警报单元943中的发光器件发光、扬声器播放语音。可选的，在处理器944同时接收到震动开关941反馈的信号和人体感应雷达942反馈的信号时，处理器944依次通过数据采集模块50和通信模组向终端93发送警报。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种埋地管道保护装置监控系统，其特征在于，包括：排流检测模块，电位检测模块，土壤环境检测模块，接口模块，数据采集模块和控制模块；

所述排流检测模块用于连接排流器，用于测量所述排流器的工作参数；

所述电位检测模块的开关组件用于连接试片和埋地管道，所述埋地管道连接阴极保护装置，所述电位检测模块用于测量所述埋地管道的阴极保护电位；

所述土壤环境检测模块用于检测所述埋地管道所处土壤环境的参数；

所述接口模块分别与所述排流检测模块、电位检测模块、土壤环境检测模块和所述数据采集模块连接；

所述控制模块与所述接口模块连接，用于通过所述接口模块控制所述排流检测模块、电位检测模块和土壤环境检测模块的上电和工作时序。

2.根据权利要求1所述的埋地管道保护装置监控系统，其特征在于，还包括通信模块和终端，所述数据采集模块的第一输出端与所述控制模块的输入端连接；所述数据采集模块的第二输出端与所述通信模块的第一端连接，所述通信模块的第二端连接终端。

3.根据权利要求1或2所述的埋地管道保护装置监控系统，其特征在于，还包括防盗警报模块，所述防盗警报模块与所述数据采集模块连接。

4.根据权利要求3所述的埋地管道保护装置监控系统，其特征在于，还包括太阳能供电模块，所述太阳能供电模块分别与所述控制模块、接口模块和防盗警报模块连接。

5.根据权利要求1或2或4所述的埋地管道保护装置监控系统，其特征在于，所述控制模块包括第一定时单元、第二定时单元和第三定时单元，

所述第一定时单元分别与所述接口模块和所述电位检测模块连接，所述第二定时单元与所述电位检测模块连接，所述第三定时单元与所述排流检测模块连接；

所述数据采集模块分别与所述第一定时单元、所述第二定时单元和所述第三定时单元连接，所述数据采集模块用于将通信模块接收的控制命令传输至所述第一定时单元、所述第二定时单元和所述第三定时单元，所述控制命令由终端发送。

6.根据权利要求5所述的埋地管道保护装置监控系统，其特征在于，所述电位检测模块包括断电采样开关和辅助阳极，所述开关组件为切换开关，所述开关组件的第一接头与所述辅助阳极连接，所述开关组件的第二接头与所述试片连接，所述开关的第三接头与所述断电采样开关的第一端连接，所述断电采样开关的第二端用于与所述埋地管道连接。

7.根据权利要求6所述的埋地管道保护装置监控系统，其特征在于，还包括电源供给单元，所述电源供给单元的一端与所述接口模块连接，另一端分别与所述电位检测模块、排流检测模块和土壤环境检测模块连接；

所述第一定时单元的输入端与所述数据采集模块的第一输出端连接；

所述第一定时单元的第一输出端与所述接口模块连接，用于控制所述电源供给单元的供电；

所述第一定时单元的第二输出端和第三输出端均与所述切换开关连接，用于控制切换开关处于第一状态或第二状态，其中，所述第一状态下所述第一接头与所述第二接头连通，且所述第二接头与所述第三接头断开；所述第二状态下所述第二接头与所述第三接头连通，且所述第一接头与所述第二接头断开。

8.根据权利要求7所述的埋地管道保护装置监控系统，其特征在于，所述第二定时单元的输出端与所述断电采样开关连接，用于在所述第一定时单元控制所述电源供给单元供电时，控制电位检测模块对所述埋地管道的断电电位进行循环检测。

9.根据权利要求7所述的埋地管道保护装置监控系统，其特征在于，所述第三定时单元的输出端与所述排流检测模块连接，用于在所述第一定时单元控制所述电源供给单元供电时，控制所述排流检测模块对所述排流器进行循环检测。

10.根据权利要求3所述的埋地管道保护装置监控系统，其特征在于，还包括壳体，所述电位检测模块、所述控制模块、所述排流检测模块和所述土壤环境检测模块均设置于所述壳体的空腔中；

所述防盗警报模块包括震动开关、人体感应雷达、处理器和警报单元，所述震动开关设置于所述壳体上，所述人体感应雷达靠近所述壳体设置，所述震动开关和所述人体感应雷达均与所述处理器连接，所述处理器用于根据所述震动开关反馈的信号和所述人体感应雷达反馈的信号，控制所述警报单元的工作状态，并反馈数据至所述数据采集模块。

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