CN110819995A - 一种多通道循环测试的管道阴极保护电位测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多通道循环测试的管道阴极保护电位测试系统，包括：通道选择单元，用于在多个通道中选择测量通道，并在该测量通道上产生测量信号；检测单元，接收并处理所述测量信号，产生检测信号，并将检测信号输出至服务器；服务器，用于向所述检测单元发出检测指令；还用于接收所述检测单元输出的检测数据，并对该检测数据进行判断和存储。本发明克服了利用一套设备测量多路管道电压和电流的问题，提高了设备的利用率，保证了测量数据的准确性和高效性，对管道阴极电位测量具有重要意义。

Description

一种多通道循环测试的管道阴极保护电位测试系统

技术领域

本发明属于管道阴极电位检测领域，具体涉及一种多通道循环测试的管道阴极保护电位测试系统。

背景技术

随着我国经济的不断发展，石油的开采和使用不断增加，石油管线的数量也不断增加，其防腐问题也越来越受到关注。目前，在管道防腐的过程中，管道阴极保护法是最为常见的防腐措施，该方法包括了牺牲阳极法和外加电流保护法两种。

对于长输线管道和区域性管网的保护，最常用的是采用外加电流阴极保护法。此法方法是利用外部电源对被保护的管道施加阴极电流，为其表面上进行的还原反应提供电子，从而抑制管道自身的腐蚀过程。目前，在石油管道防腐站，最常用的外部电源是恒电位仪，恒电位仪可以通过采集到的通电电位值与仪器所控制的电位值比较，自动调整仪器输送到管道上的直流电流使通电电位与控制电位保持恒定。因所保护的管道处于的环境不同和管道自身情况不同，在石油管道防腐站通常需要多个恒电位仪，对于不同管道需要设定不同的保护电位值。

当管道没有受到杂散电流的干扰时，可以对管道的阴极保护电源进行同步通断，常采用4s通1s断的方式，测量管道的通、断电位或对管地电位进行密间隔测量。管道的断电电位在数值上等于管道的极化电位，在实际中通常采用的极化电位在

之间。通过测量管道的极化电位，可以有效的判断管道受腐蚀程度。管道的通电电位并非真实有效的阴极保护电位其数值上等于管道的极化电位与管道IR降之和。测量管道的通电电位与断电电位可以了解管道IR降，从而可以计算出土壤电阻率等相关影响因素。因此，测量管地的电压、电流值对于了解管道受保护的情况具有重要的意义。

专利号为205590801的专利申请，公开了一种管道阴极电位同步检测系统，包括了管地电位的数据采集器以及用于接收数据采集器的反馈的检测数据的监控中心，所述采集器包括了断流装置和检测装置，所述断流装置包括了外壳，散热片，接线柱，以及位于壳内的主控芯片、固态继电器和保护电路；所述主控芯片还连接有无线通讯模块，GPS模块和电源模块；所述通讯模块通过UART串口和主控芯片通信，用于接收GPS信息和服务器指令，然后传到主控芯片；所述电源模块用于提供芯片所需的电能，所述的固态继电器采用SDM40100D；所述检测装置包括壳体以及壳体内的印刷电路板，所述印刷电路板包括了电压检测电路，第二主控芯片，第二通讯模块，第二GPS模块和第二电源模块构成；所述电压测量电路，用于检测管道阴极的电压信号，并进行调理、滤波、放大、然后输出到与第二主控芯片连接的AD模块，经过AD转换后，传送给第二主控芯片，然后在于通讯模块将数据上传到检测中心，检测中心对接收数据按照内部设定的程序进行分析、处理。

该管道阴极电位同步检测系统，虽然实现了对恒电位仪的同步通断以及对管地电位进行远程检测，并定期将检测数据传回监控中心，并对数据进行分析。

但是，该管道阴极电位同步检测系统，在实际应用中存在两方面的问题，其一，该系统采用了固态继电器SDM40100D作为控制恒电位仪通断的开关，该固态继电器实际上采用了IGBT大功率场效应管作为开关，在导通时，存在约1.5V的通态压降，因此，造成恒电位仪的电位升高，不能正确的反映管道的通电电位。其二，该系统只能对单一的管道电位进行测量，无法测量多组管道的电压、电流信息，功能相对单一。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的管道阴极保护电位检测系统中无法利用一部设备测量多组管道电压、电流的问题。

为此，本发明提供了一种多通道循环测试的管道阴极保护电位测试系统。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种多通道循环测试的管道阴极保护电位测试系统，包括：

通道选择单元，用于在多个通道中选择测量通道，并在该测量通道上产生测量信号；

检测单元，接收并处理所述测量信号，产生检测信号，并将检测信号输出至服务器；

服务器，用于向所述检测单元发出检测指令；还用于接收所述检测单元输出的检测数据，并对该检测数据进行判断和存储。

优选地，所述通道选择单元包括：

信号处理模块，将管道阴极电压信号经过调理、滤波、隔离后，输出到通道选择芯片，还将管道阴极电流信号经过霍尔元件转化为电压信号，再将电压信号经过调理、滤波，然后输出到通道选择芯片；

时钟控制模块，用于产生控制通道选择芯片工作所需的脉冲信号；

通道选择芯片，通过所述脉冲信号对通道选择芯片的控制，实现测量通道的选择；

第一电源模块，用于提供通道选择芯片工作时所需的电能。

优选地，所述通道选择单元还包括通道显示模块，该通道显示模块用于显示当前所测量的通道标号。

优选地，所述检测单元包括：

电压测量模块，用于对所述通道选择装置所输出的电压信号进行测量，对该电压信号进行滤波、放大；

AD转换模块，用于将所述电压信号进行AD转换，并将转换后的数字信号传输至主控芯片；

主控芯片，用于处理所述数字信号，产生检测数据，并将该检测数据通过通信模块发送至服务器；

通讯模块，用于接收服务器的指令，并将接收到的指令传输至主控芯片；所述通讯模块还用于将主控芯片输出的检测数据发送至服务器；

第二电源模块，用于提供检测单元工作时所需的电能。

优选地，所述服务器包括：

测试模块，用于发送指令到检测单元，使检测单元进入工作状态；

数据接收模块，用于接收检测单元发送的检测数据，并对检测数据进行判断与存储。

本发明的有益效果：

本发明能够对于多路管道利用一部设备进行分时测量，并且，本发明克服了利用一套设备测量多路管道电压和电流的问题，提高了设备的利用率，保证了测量数据的准确性和高效性，对管道阴极电位测量具有重要意义。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是通道选择单元的框图。

图2是检测单元的框图。

图3是时钟控制模块的电路示意图。

图4是电流检测模块的电路示意图。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

为了克服管道阴极保护电位检测系统中无法利用一部设备测量多组管道电压、电流的问题，本实施例提供了一种多通道循环测试的管道阴极保护电位测试系统，包括通道选择单元、检测单元、服务器，该通道选择单元用于在多个通道中选择测量通道，并在该测量通道上产生测量信号；该检测单元用于接收并处理所述测量信号，产生检测信号，并将检测信号输出至服务器；该服务器用于向检测单元发出检测指令；该服务器还用于接收所述检测单元输出的检测数据，并对该检测数据进行判断和存储。

参照图1，本实施例的通道选择单元包括壳体和安装在壳体内的印刷电路板，该电路板上设有：

信号处理模块，将管道阴极电压信号经过调理、滤波、隔离后，输出到通道选择芯片，还将管道阴极电流信号经过霍尔元件转化为电压信号，再将电压信号经过调理、滤波，然后输出到通道选择芯片；

时钟控制模块，用于产生控制通道选择芯片工作所需的脉冲信号；

通道选择芯片，通过所述脉冲信号对通道选择芯片的控制，实现测量通道的选择；

第一电源模块，用于提供通道选择芯片工作时所需的电能；

通道显示模块，用于显示当前所测量的通道标号。

其中，时钟控制模块主要是用于产生控制选择芯片工作的脉冲信号，通过时钟芯片产生周期可调的脉冲信号，然后经过加法器，D触发器实现控制信号的循环产生；

通道显示模块主要是用于显示当前所测量的通路标号，将控制信号通过加法器，译码器，最终由共阴极数码管循环显示检测通道标号字样。

参照图2，检测单元包括外壳和安装在外壳内腔的电路板，该电路板上设有：

电压测量模块，用于对所述通道选择装置所输出的电压信号进行测量，对该电压信号进行滤波、放大；

AD转换模块，用于将所述电压信号进行AD转换，并将转换后的数字信号传输至主控芯片；

主控芯片，用于处理所述数字信号，产生检测数据，并将该检测数据通过通信模块发送至服务器；

通讯模块，用于接收服务器的指令，并将接收到的指令传输至主控芯片；所述通讯模块还用于将主控芯片输出的检测数据发送至服务器；

第二电源模块，用于提供检测单元工作时所需的电能。

具体地，通讯模块通过UART串口和主控芯片进行通信，用于接收服务器指令和短信指令然后传送给主控芯片；主控芯片还连接有通讯模块，AD模块和第二电源模块，主要通过对短信指令进行解析、处理，进而实现测量数据的发送。

在实际使用中，通道选择单元的信号处理模块，电流信号处理采用的芯片型号是ACS710KLATR-25CB-T；时钟控制模块，脉冲信号产生所采用的芯片型号是CD4069UBC,加法器采用的芯片型号是CD4520；通道选择芯片所采用的型号是ADG1206。检测单元的主控芯片型号是STM32F103VCT6；通讯模块的型号是SIM808。

本实施例的多通道循环测试的管道阴极保护电位测试系统，具体的使用方法是：

（1）、在石油管道防腐站，将多路管道阴极保护电源输出接入通路选择单元；（2）、将通路选择单元输出接入检测装置；（3）、设置测量时间间隔，以短信指令形式发送给检测单元；（4）、检测管道阴极电位和电流；（5）、通过无线通讯网络将数据返回服务器并进行存储。

本实施例提供的多通道循环测试的管道阴极电位检测系统，能够对于多路管道利用一部设备进行分时测量，通道选择单元的时钟控制模块有三种控制方式，第一种是由芯片产生的固定脉冲，第二种是可以由用户手动选择测量通路，第三种是用户可以根据实际的需要将所需的测量时间间隔以短信形式发送给检测装置，主控芯片通过对短信指令解析，自动设定测量间隔。检测单元具有高精度的AD模块，使得测量电路的精度达到毫伏级并且通道选择单元和检测单元是分别两个独立的单元或装置，并为测量时间间隔提供了三种设定方式，这样可以更加灵活的更变测量方式。该系统克服了利用一套设备测量多路管道电压和电流的问题。提高了设备的利用率，保证了测量数据的准确性和高效性，对管道阴极电位测量具有重要意义。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种多通道循环测试的管道阴极保护电位测试系统，其特征在于，包括：

通道选择单元，用于在多个通道中选择测量通道，并在该测量通道上产生测量信号；

检测单元，接收并处理所述测量信号，产生检测信号，并将检测信号输出至服务器；

服务器，用于向所述检测单元发出检测指令；还用于接收所述检测单元输出的检测数据，并对该检测数据进行判断和存储。

2.如权利要求1所述的管道阴极保护电位测试系统，其特征在于，所述通道选择单元包括：

信号处理模块，将管道阴极电压信号经过调理、滤波、隔离后，输出到通道选择芯片，还将管道阴极电流信号经过霍尔元件转化为电压信号，再将电压信号经过调理、滤波，然后输出到通道选择芯片；

时钟控制模块，用于产生控制通道选择芯片工作所需的脉冲信号；

通道选择芯片，通过所述脉冲信号对通道选择芯片的控制，实现测量通道的选择；

第一电源模块，用于提供通道选择芯片工作时所需的电能。

3.如权利要求2所述的管道阴极保护电位测试系统，其特征在于，所述通道选择单元还包括通道显示模块，该通道显示模块用于显示当前所测量的通道标号。

4.如权利要求1所述的管道阴极保护电位测试系统，其特征在于，所述检测单元包括：

电压测量模块，用于对所述通道选择装置所输出的电压信号进行测量，对该电压信号进行滤波、放大；

AD转换模块，用于将所述电压信号进行AD转换，并将转换后的数字信号传输至主控芯片；

主控芯片，用于处理所述数字信号，产生检测数据，并将该检测数据通过通信模块发送至服务器；

通讯模块，用于接收服务器的指令，并将接收到的指令传输至主控芯片；所述通讯模块还用于将主控芯片输出的检测数据发送至服务器；

第二电源模块，用于提供检测单元工作时所需的电能。

5.如权利要求1-4任一项所述的管道阴极保护电位测试系统，其特征在于，所述服务器包括：

测试模块，用于发送指令到检测单元，使检测单元进入工作状态；

数据接收模块，用于接收检测单元发送的检测数据，并对检测数据进行判断与存储。

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