CN111270246B - 一种埋地钢质管道阴极保护状态检测与预警处置系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种埋地钢质管道阴极保护状态检测与预警处置系统，包括：检测配件：包括多个参比电极、试片和牺牲阳极、对应的开关电路以及测试桩；数据采集模块：包括依次连接的信号采集单元、信号转换单元和信号发送单元；数据处理模块：包括依次连接的信号接收单元、信号存储单元和信号处理单元；预警处置模块：包括预警单元和处置单元，所述的预警单元接收信号处理单元处理后的数据并进行判断是否超出阈值，并发送报警信号和预警数据给处置单元，所述的处置单元将预设的处置方案进行匹配发送给管道运营管理部门。与现有技术相比，本发明具有功能多、集成度好、检测精度高、检测电位和电流报警、传输数据快和数据量大等优点。

Description

一种埋地钢质管道阴极保护状态检测与预警处置系统
技术领域
本发明涉及钢质管道运输保护检测技术领域，尤其是涉及一种埋地钢质管道阴极保护状态检测与预警处置系统。
背景技术
众所周知，钢质管道运输是实现油气能源快速供给用户的主要途径，为了满足供能需求，新建和已建投产运营的钢质管道总里程逐年增加，随着钢质管道长度的增加和运营时间增长，因钢质管道腐蚀原因将发生管道壁穿孔、破裂等失效事故，严重的事故还会引起管道爆炸，管道泄漏和爆炸事件不仅对环境造成严重污染、还会给人民生命财产的安全构成威胁，更会给人们的生活带来诸多不便。
因此，油气钢质管道能否安全稳定的运营十分重要。为了能够实现管道的安全稳定运行，定期检测管道的阴极保护状态是十分必要的。目前，中国专利CN201510215758.1，一种埋地钢质管道保护电位状态智能检测装置及系统只能够监测埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护电位状态，检测功能单一，系统集成度差，无预警处置功能。不能满足检测的快速、高效、精准的市场需求，也不具现在市场和客户亟需的预警处理多种功能，为了满足客户和市场需求，设计一种多功能的，快速预警并具有处置方案的钢质埋地管道检测与预警系统非常有必要。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种埋地钢质管道阴极保护状态检测与预警处置系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种埋地钢质管道阴极保护状态检测与预警处置系统，用以检测管地通电电位、断电电位和牺牲阳极输出电流，该系统包括：
检测配件：包括多个参比电极、试片和牺牲阳极、对应的开关电路以及测试桩；
数据采集模块：包括依次连接的信号采集单元、信号转换单元和信号发送单元，用以分别采集钢质管段和参比电极的电位、试片和参比电极的电位以及钢质管段和牺牲阳极之间的电流信息，并将其转换后发送；
数据处理模块：包括依次连接的信号接收单元、信号存储单元和信号处理单元，所述的信号接收单元与信号发送单元进行通信，信号处理单元进行处理；
预警处置模块：包括预警单元和处置单元，所述的预警单元接收信号处理单元处理后的数据并进行判断是否超出阈值，并发送报警信号和预警数据给处置单元，所述的处置单元将预设的处置方案进行匹配发送给管道运营管理部门。
在进行管地通电电位检测时，通过在测试桩附近钢质管段的正上方表层土壤中选取检测点，并在检测点处埋设多个参比电极，测试桩中设有用以连接牺牲阳极的牺牲阳极柱和用以连接钢质管段的管段接线柱，所述的参比电极的接线端子、牺牲阳极柱和管段接线柱分别与数据采集模块连接。
进行管地通电电位检测具体包括以下步骤：
通过数据采集模块中的信号采集单元采集钢质管段和参比电极的电位，将采集的数据通过数据采集模块中的信号转换单元进行数据转换，并通过5G无线网络，将转换后的数据通过信号发送单元发送给数据处理模块中的信号接收单元；
信号接收模块将接收的数据上传给数据处理模块中的信号存储单元，然后根据数据处理模块中的信号处理单元分析处理存储的数据，每间隔一小时，信号处理单位将分析处理后的数据上传到预警处理模块中的预警单元，在预警单元内进行上传数据值与预设定电位预警范围值的对比，若上传数据值未超出预设定电位预警范围值，则终止数据上传，返回数据采集模块中信号采集单元，继续循环采集数据，若上传数据值超出预设定电位预警范围值，则预警单元发出报警信号并将预警数据上传给预警处置模块中的处置单元，处置单位根据上传的预警数据类型与预编制的处置方案进行分析匹配，处置单元给出匹配好的处置方案并利用数据控制终端将处置方案发送给管道运营管理部门。
在进行断电电位检测时，通过在测试桩附近钢质管段的正上方表层土壤中选取检测点，并在检测点处埋设多个参比电极，同时在参比电极附近埋设极化后的试片，测试桩中设有用以连接钢质管段的管段接线柱，所述的参比电极的接线端子、试片的接线端子和管段接线柱分别通过继电器与数据采集模块连接。
进行断电电位检测具体包括以下步骤：
通过数据采集模块中的信号采集单元采集试片和参比电极的电位，将采集的数据通过数据采集模块中的信号转换单元进行数据转换，并通过5G无线网络，将转换后的数据通过信号发送单元发送给数据处理模块中的信号接收单元；
信号接收模块将接收的数据上传给数据处理模块中的信号存储单元，然后根据数据处理模块中的信号处理单元分析处理存储的数据，每间隔一小时，信号处理单元将分析处理后的数据上传到预警处理模块中的预警单元，在预警单元内进行上传数据值与预设定电位预警范围值的对比，若上传数据值未超出预设定电位预警范围值，则终止数据上传，返回数据采集模块中信号采集单元，继续循环采集数据，若上传数据值超出预设定电位预警范围值，则预警单元发出报警信号并将预警数据上传给预警处置模块中的处置单元，处置单位根据上传的预警数据类型与预编制的处置方案进行分析匹配，处置单元给出匹配好的处置方案并利用数据控制终端将处置方案发送给管道运营管理部门。
对试片进行极化具体为：
通过导线将开关的端子、试片的接线端子和管段接线柱相连接，对试片进行极化，使得试与钢质管段具有相同电位，完成极化后断开开关。
在进行牺牲阳极输出电流时，断开测试桩中用以连接牺牲阳极的牺牲阳极柱以及用以连接钢质管段的管段接线柱之间的金属连接片，通过导线将牺牲阳极柱和管段接线柱分别接入信号采集单元的接线端口。
进行牺牲阳极输出电流检测具体包括以下步骤：
通过数据采集模块中的信号采集单元采集钢质管段和牺牲阳极之间的电流，将采集的数据通过数据采集模块中的信号转换单元进行数据转换，并通过5G无线网络，将转换后的数据通过信号发送单元发送给数据处理模块中的信号接收单元；
信号接收模块把接收的数据上传给数据处理模块中的信号存储单元，然后利用数据处理模块中的信号处理单元分析处理存储的数据，每间隔一小时，信号处理单元把分析处理后的数据上传到预警处理模块中的预警单元，在预警单元内进行上传数据值与预设定电流预警范围值的对比，若上传数据值未超出预设定电流预警范围值，则终止数据上传，返回数据采集模块中信号采集单元，继续循环采集数据，若上传数据值超出预设定电流预警范围值，则预警单元发出报警信号并将预警数据上传给预警处置模块中的处置单元，处置单位根据上传的预警数据类型与预编制的处置方案进行分析匹配，处置单元给出匹配好的处置方案并利用数据控制终端将处置方案发送给管道运营管理部门。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、本系统同时具有管地通电电位、断电电位、牺牲阳极输出电流的测量功能，系统的功能多、集成度好、检测精度高。
二、本系统不仅具有检测电位、电流报警功能，还提供报警处置方案，便于管道运营管理部门和操作人员进行现场处置，既提高了危险工况的处置效率，又节约了协商制定处置方案所花费的人力资源成本。
三、本检测系统现场检测数据与数据控制终端之间采用5G网络传输采集数据，不仅具有传输数据快和数据量大的优点，而且该系统能对处于复杂工况的管段的阴极保护状态进行无线检测。
附图说明
图1为本发明的接线原理示意图。
图2为数据采集模块和数据控制终端的数据传输示意图。
图3为本发明实现三种功能的程序控制流程框架图。
图中，1、8、9为参比电极，2为测试桩，3为牺牲阳极柱，4为管段接线柱，5为开关，6为继电器，7为试片，10为牺牲阳极，11为钢质管段。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，本发明提供一种埋地钢质管道阴极保护状态检测与预警处置系统，该系统由供电系统模块、数据采集模块、数据处理模块、预警处置模块、检测配件组成，其中，数据处理模块和预警处置模块统称为数据控制终端。供电系统模块由12V直流电源组成，数据采集模块由信号采集单元、信号转换单元、信号发送单元组成，数据处理模块由信号接收单元、信号存储单元、信号处理单元组成，预警处置模块由预警单元和处置单元组成，检测配件由试片、参比电极、继电器、开关、导线组成。
该系统具有测量管地通电电位、断电电位、牺牲阳极输出电流三大功能，在实现上述三种功能检测过程中，除需要系统中的供电系统模块、数据采集模块、数据处理模块、预警处置模块四大模块外，根据不同的检测功能，配备不同的检测配件。管地通电电位检测需要系统的四大模块及检测配件中的参比电极和导线；断电电位检测需要系统的四大模块及检测配件中的参比电极、试片、继电器、开关和导线；牺牲阳极输出电流需要系统的四大模块及检测配件中的导线。
本发明能够实现检测管地通电电位、断电电位和牺牲阳极输出电流三种功能，如图3所示，具体实施过程如下：
1、测量管地通电电位
在测量管地通电电位时，首先在测试桩2附近钢质管段11的正上方表层土壤中选取检测点，如图1中所示，测试桩2中有牺牲阳极柱3和管段接线柱4，牺牲阳极柱3与牺牲阳极10相连通，管段接线柱4与钢质管段11相连通，布置数据采集模块和数据控制终端，模块的数据传输如图2所示，连接数据采集模块、数据处理模块和预警处置模块间的连线，并利用供电系统模块给数据采集模块、数据处理模块和预警处置模块供电，又如图1中所示，在检测点处埋设参比电极1或8或9，利用导线将参比电极1或8或9的接线端子和管段接线柱4同时接入数据采集模块中的信号采集单元的接线端口，开启检测及预警处置系统，设置电位预警范围值，检验系统各端口连接及信号传输是否正常，经现场检验正常的系统将进行管地通电电位的测量及预警处置工作；
测量管地通电电位首先利用数据采集模块中的信号采集单元采集钢质管段和参比电极的电位，把采集的数据利用数据采集模块中的信号转换单元进行数据转换，借助5G无线网络，把转换后的数据利用数据采集模块中的信号发送单元发送给数据控制终端的数据处理模块中的信号接收单元，接着信号接收模块把接收的数据上传给数据处理模块中的信号存储单元，然后利用数据处理模块中的信号处理单元分析处理存储的数据，每间隔一小时，信号处理单元把分析处理后的数据上传到预警处理模块中的预警单元，在预警单元内进行上传数据值与预设定电位预警范围值的对比，若上传数据值未超出预设定电位预警范围值，终止数据上传，返回数据采集模块中信号采集单元，继续循环采集数据，若上传数据值超出预设定电位预警范围值，预警单元发出报警信号并将预警数据上传给预警处置模块中的处置单元，处置单位根据上传的预警数据类型与预编制的处置方案进行分析匹配，处置单元给出匹配好的处置方案并利用数据控制终端将处置方案发送给管道运营管理部门。
2、测量断电电位
当测量断电电位时，选取测试点、连接检测系统各模块和埋设参比电极的具体实施方式与检测管地通电电位相同，同时在参比电极1或8或9的附近需要埋设试片7，如图1所示，利用导线将开关5端子、试片7接线端子和管段接线柱4相连通，对试片7进行极化，当极化后的试片7与钢质管段11具有相同电位时，断开开关5，利用导线将极化后的试片7接线端子和继电器6接线端子相连接，在利用导线将继电器6接线端子接入数据采集模块中的信号采集单元的接线端口，开启检测及预警处置系统，设置电位预警范围值，检验系统各端口连接及信号传输是否正常，经现场检验正常的系统将进行断电电位的测量及预警处置工作；
测量断电电位首先利用数据采集模块中的信号采集单元采集试片和参比电极的电位，把采集的数据利用数据采集模块中的信号转换单元进行数据转换，借助5G无线网络，把转换后的数据利用数据采集模块中的信号发送单元发送给数据控制终端的数据处理模块中的信号接收单元，接着信号接收模块把接收的数据上传给数据处理模块中的信号存储单元，然后利用数据处理模块中的信号处理单元分析处理存储的数据，每间隔一小时，信号处理单元把分析处理后的数据上传到预警处理模块中的预警单元，在预警单元内进行上传数据值与预设定电位预警范围值的对比，若上传数据值未超出预设定电位预警范围值，终止数据上传，返回数据采集模块中信号采集单元，继续循环采集数据，若上传数据值超出预设定电位预警范围值，预警单元发出报警信号并将预警数据上传给预警处置模块中的处置单元，处置单位根据上传的预警数据类型与预编制的处置方案进行分析匹配，处置单元给出匹配好的处置方案并利用数据控制终端将处置方案发送给管道运营管理部门。
3、测量牺牲阳极输出电流
当测量牺牲阳极输出电流时，如图1所示，首先断开测试桩2中有牺牲阳极柱3和管段接线柱4之间的金属连接片，利用导线将牺牲阳极柱3和管段接线柱4接入数据采集模块中的信号采集单元的接线端口，开启检测及预警处置系统，设置电流预警范围值，检验系统各端口连接及信号传输是否正常，经现场检验正常的系统将进行牺牲阳极输出电流的测量及预警处置工作。
测量牺牲阳极输出电流首先利用数据采集模块中的信号采集单元采集钢质管段和牺牲阳极之间的电流，把采集的数据利用数据采集模块中的信号转换单元进行数据转换，借助5G无线网络，把转换后的数据利用数据采集模块中的信号发送单元发送给数据控制终端的数据处理模块中的信号接收单元，接着信号接收模块把接收的数据上传给数据处理模块中的信号存储单元，然后利用数据处理模块中的信号处理单元分析处理存储的数据，每间隔一小时，信号处理单元把分析处理后的数据上传到预警处理模块中的预警单元，在预警单元内进行上传数据值与预设定电流预警范围值的对比，若上传数据值未超出预设定电流预警范围值，终止数据上传，返回数据采集模块中信号采集单元，继续循环采集数据，若上传数据值超出预设定电流预警范围值，预警单元发出报警信号并将预警数据上传给预警处置模块中的处置单元，处置单位根据上传的预警数据类型与预编制的处置方案进行分析匹配，处置单元给出匹配好的处置方案并利用数据控制终端将处置方案发送给管道运营管理部门。

Claims (2)

1.一种埋地钢质管道阴极保护状态检测与预警处置系统，用以检测管地通电电位、断电电位和牺牲阳极输出电流，其特征在于，该系统包括：
检测配件：包括多个参比电极、试片(7)和牺牲阳极(10)、对应的开关电路以及测试桩(2)；
数据采集模块：包括依次连接的信号采集单元、信号转换单元和信号发送单元，用以分别采集钢质管段(11)和参比电极的电位、试片(7)和参比电极的电位以及钢质管段和牺牲阳极之间的电流信息，并将其转换后发送；
数据处理模块：包括依次连接的信号接收单元、信号存储单元和信号处理单元，所述的信号接收单元与信号发送单元进行通信，信号处理单元进行处理；
预警处置模块：包括预警单元和处置单元，所述的预警单元接收信号处理单元处理后的数据并进行判断是否超出阈值，并发送报警信号和预警数据给处置单元，所述的处置单元将预设的处置方案进行匹配发送给管道运营管理部门；
在进行管地通电电位检测时，通过在测试桩(2)附近钢质管段(11)的正上方表层土壤中选取检测点，并在检测点处埋设多个参比电极，测试桩(2)中设有用以连接牺牲阳极(10)的牺牲阳极柱(3)和用以连接钢质管段(11)的管段接线柱(4)，所述的参比电极的接线端子、牺牲阳极柱(3)和管段接线柱(4)分别与数据采集模块连接；
进行管地通电电位检测具体包括以下步骤：
通过数据采集模块中的信号采集单元采集钢质管段和参比电极的电位，将采集的数据通过数据采集模块中的信号转换单元进行数据转换，并通过5G无线网络，将转换后的数据通过信号发送单元发送给数据处理模块中的信号接收单元；
信号接收单元将接收的数据上传给数据处理模块中的信号存储单元，然后根据数据处理模块中的信号处理单元分析处理存储的数据，每间隔一小时，信号处理单位将分析处理后的数据上传到预警处理模块中的预警单元，在预警单元内进行上传数据值与预设定电位预警范围值的对比，若上传数据值未超出预设定电位预警范围值，则终止数据上传，返回数据采集模块中信号采集单元，继续循环采集数据，若上传数据值超出预设定电位预警范围值，则预警单元发出报警信号并将预警数据上传给预警处置模块中的处置单元，处置单位根据上传的预警数据类型与预编制的处置方案进行分析匹配，处置单元给出匹配好的处置方案并利用数据控制终端将处置方案发送给管道运营管理部门；
在进行断电电位检测时，通过在测试桩(2)附近钢质管段(11)的正上方表层土壤中选取检测点，并在检测点处埋设多个参比电极，同时在参比电极附近埋设极化后的试片(7)，测试桩(2)中设有用以连接钢质管段(11)的管段接线柱(4)，所述的参比电极的接线端子、试片(7)的接线端子和管段接线柱(4)分别通过继电器(6)与数据采集模块连接；
进行断电电位检测具体包括以下步骤：
通过数据采集模块中的信号采集单元采集试片和参比电极的电位，将采集的数据通过数据采集模块中的信号转换单元进行数据转换，并通过5G无线网络，将转换后的数据通过信号发送单元发送给数据处理模块中的信号接收单元；
信号接收单元将接收的数据上传给数据处理模块中的信号存储单元，然后根据数据处理模块中的信号处理单元分析处理存储的数据，每间隔一小时，信号处理单元将分析处理后的数据上传到预警处理模块中的预警单元，在预警单元内进行上传数据值与预设定电位预警范围值的对比，若上传数据值未超出预设定电位预警范围值，则终止数据上传，返回数据采集模块中信号采集单元，继续循环采集数据，若上传数据值超出预设定电位预警范围值，则预警单元发出报警信号并将预警数据上传给预警处置模块中的处置单元，处置单位根据上传的预警数据类型与预编制的处置方案进行分析匹配，处置单元给出匹配好的处置方案并利用数据控制终端将处置方案发送给管道运营管理部门；
在进行牺牲阳极输出电流时，断开测试桩(2)中用以连接牺牲阳极(10)的牺牲阳极柱(3)以及用以连接钢质管段(11)的管段接线柱(4)之间的金属连接片，通过导线将牺牲阳极柱(3)和管段接线柱(4)分别接入信号采集单元的接线端口；
进行牺牲阳极输出电流检测具体包括以下步骤：
通过数据采集模块中的信号采集单元采集钢质管段和牺牲阳极之间的电流，将采集的数据通过数据采集模块中的信号转换单元进行数据转换，并通过5G无线网络，将转换后的数据通过信号发送单元发送给数据处理模块中的信号接收单元；
信号接收单元把接收的数据上传给数据处理模块中的信号存储单元，然后利用数据处理模块中的信号处理单元分析处理存储的数据，每间隔一小时，信号处理单元把分析处理后的数据上传到预警处理模块中的预警单元，在预警单元内进行上传数据值与预设定电流预警范围值的对比，若上传数据值未超出预设定电流预警范围值，则终止数据上传，返回数据采集模块中信号采集单元，继续循环采集数据，若上传数据值超出预设定电流预警范围值，则预警单元发出报警信号并将预警数据上传给预警处置模块中的处置单元，处置单位根据上传的预警数据类型与预编制的处置方案进行分析匹配，处置单元给出匹配好的处置方案并利用数据控制终端将处置方案发送给管道运营管理部门。
2.根据权利要求1所述的一种埋地钢质管道阴极保护状态检测与预警处置系统，其特征在于，对试片(7)进行极化具体为：
通过导线将开关(5)的端子、试片(7)的接线端子和管段接线柱(4)相连接，对试片(7)进行极化，使得试(7)与钢质管段(11)具有相同电位，完成极化后断开开关(5)。
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