CN113308697B - 外加电流阴极保护系统综合监控防护装置及其实施方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外加电流阴极保护系统综合监控防护装置，包括防护箱、安装在防护箱内的阴极保护监控单元、环境监控单元、数据采集处理单元、辅助支持单元和安全监控单元。本发明在确保监控防护装置自身及直流电源防腐效果和异常及时预警的基础上，能够实时在线监控外加电流系统的运行状态，可以及时预警以便及早采取处理措施，避免或减缓腐蚀破坏、机械破坏或人为破坏等因素而造成的系统故障或失效，保证阴极保护效果，延长使用寿命。

Description

外加电流阴极保护系统综合监控防护装置及其实施方法

技术领域

本发明属于阴极保护技术领域，尤其是涉及外加电流阴极保护系统综合监控防护装置及其实施方法。

背景技术

外加电流阴极保护系统在海洋工程防腐中应用广泛，如海港码头、跨海大桥、海上平台等。外加电流系统组成结构复杂，包括直流电源、辅助阳极、参比电极、电缆等部件。当外加电流系统在海洋环境下服役时，容易受到腐蚀、海浪冲刷、机械破坏，从而引发部件的腐蚀破坏或功能异常，导致外加电流系统发生故障，无法正常运行。

通常会对外加电流系统进行定期人工检测，以便及时发现或处理异常问题。但是，外加电流系统的不同部件分别布设在海洋工程结构的不同部位，某些部位(如码头底部、海上风电基础)不易到达，人工检测耗时耗力，工作量大，且难以实现连续监测，易造成故障预警和处理不及时。

部分外加电流系统具有监控功能，但其监控的监测参数主要包括直流电源的输出电流、输出电压或被保护钢结构的保护电位，并且外加电流系统的监控功能容易收到系统故障的影响，难以全面连续反映外加电流系统的整体运行状况，并实现及时有效的控制。

同时，由于直流电源的线路复杂、电子元器件众多，若防护不足，相较其他部件，更容易产生腐蚀破坏或系统功能异常。此外，当直流电源置于作业现场(如码头面)时，由于作业条件和人员情况复杂，可能会造成不可预见的机械破坏或人为损坏，影响外加电流系统正常运行。

因此，为了解决上述技术问题，需要研发一种外加电流阴极保护系统综合监控防护装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种在确保监控防护装置自身及直流电源防腐效果和异常及时报警的基础上，能够实时监控外加电流系统、延长外加电流系统的使用寿命的外加电流阴极保护系统综合监控防护装置。

本发明的另一个目的是提供一种基于所述的外加电流阴极保护系统综合监控防护装置的实施方法。

本发明的技术方案如下：

一种外加电流阴极保护系统综合监控防护装置，包括：防护箱、安装在防护箱内的阴极保护监控单元、环境监控单元、数据采集处理单元、辅助支持单元和安全监控单元；

所述防护箱包括箱体和箱门，所述箱门设置在箱体的前侧，所述箱体的底部安装有基槽，在所述基槽内设有过渡层，所述基槽的过渡层内插装有一基板，并通过紧固螺栓与过渡层固装，所述箱体的内侧底部安装有一电池基座，所述箱体的顶部安装有一盖帽以用于防止雨雪进入箱体内，所述箱体的两侧侧壁上安装有防水透气结构，所述箱体的底部一侧安装有接地螺栓，箱体的底部安装有接地点，所述接地螺栓与接地点通过连接线缆连接以用于防护箱的接地，所述箱体的下部安装有防水出线口用于引出阳极电缆和阴极电缆，所述箱体的底部一侧设有防水锁线头用于引出连接电缆和光纤；

所述辅助支持单元包括保护开关、稳压器、电源管理器、接线排、电池组和内外部电缆汇接排，外部电源的供电端引出的导线接入内外部电缆汇接排上的电源接入点，并通过该电源接入点与保护开关、稳压器及电源管理器连接，所述电池组安装在所述电池基座上，所述电源管理器的电池端引出的导线与电池组连接，电源管理器的供电端引出的导线与接线排连接，以用于为综合监控防护装置供电，所述综合监控防护装置的电缆接入接线排，所述阴极保护系统的电缆通过内外部电缆汇接排与综合防护装置的电缆对接；

所述数据采集处理单元包括电化学测试模块、数据采集存储传输模块和光纤收发器，所述数据采集存储传输模块与数据采集传输模块天线连接，所述光纤收发器与光纤连接，所述电化学测试模块、光纤收发器与数据采集存储传输模块连接，所述电化学测试模块用于监测传输电偶电流、盐雾浓度和电化学阻抗数据，所述数据采集存储传输模块用于采集并存储模拟信号、数字信号和开关量，通过数据传输模块天线对所述采集、存储模拟信号、数字信号和开关量进行远程无线传输，所述光纤收发器用于通过光纤对数据采集存储模块中数据的有线传输；

所述阴极保护监控单元包括电流传感器、电流信号采集模块、电压/电位信号采集模块和信号发生模块，所述内外部电缆汇接排上设有所述电源连接点、阳极电缆汇接点、阴极电缆汇接点、电流信号汇入点、电压/电位信号汇入点、控制信号输出点和数字信号汇入点，所述外加电流系统的直流电源的阳极端引出的阳极电缆接入阳极电缆汇接点，外加电流系统的直流电源的阴极端引出的阴极电缆接入阴极电缆汇接点，且该阳极电缆、阴极电缆引出防护箱并安装所述电流传感器，所述电流传感器引出的导线接入电流信号汇入点，并与所述电流信号采集模块连接，用于监测阳极电流和阴极电流，箱体外部的外加电流系统的辅助阳极电缆和阴极分线的电流信号电缆接入电流信号汇入点，并与电流信号采集模块连接，用于监测外加电流系统的辅助阳极电流信号或阴极分线电流信号，外加电流系统的参比电极端、零位接阴端接入电压/电位信号汇入点并与接入电压/电位信号采集模块连接，用于监测直流电源输出电压、被保护钢结构的保护电位或自然腐蚀电位，直流电源的电流/电压控制输入端引出的导线接入控制信号输出点并与信号发生模块连接，用于向直流电源输入模拟信号、数字信号或开关量、控制直流电源的输出电压或输出电流，直流电源的数字信号输出端口引出的导线接入数字信号汇入点，用于监测直流电源的输出电压、输出电流或被保护钢结构电位；

所述环境监控单元包括气相防锈模块、除湿组件、大气腐蚀性传感器、盐雾浓度传感器、大气腐蚀速率传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、噪声传感器和噪声探头，所述气相防锈模块与除湿组件连接，所述大气腐蚀性传感器、盐雾浓度传感器引出的导线与电化学测试模块连接，所述噪声探头伸出至箱体的顶部外侧，噪声传感器安装在箱体内，所述噪声探头与噪声传感器连接，所述大气腐蚀速率传感器、噪声传感器、烟雾传感器及温湿度传感器与数据采集存储传输模块连接，用于采集箱体内大气腐蚀性、盐雾浓度、金属材料大气腐蚀速率、温湿度、烟雾状况和箱体内外声响的参数值，在超出预设阈值时向数据采集存储传输模块发送报警信号，除湿组件与数据采集存储传输模块连接用于远程控制；

所述安全监控单元包括断电传感器、浸水传感器、浸水探头、人体红外感应传感器、人体红外感应灯、内置摄像头、倾斜传感器、震动传感器、定位传感器、碰撞传感器、门磁传感器、接地电阻传感器和外置摄像头，所述断电传感器、浸水传感器、浸水探头、人体红外感应传感器、人体红外感应灯、内置摄像头、倾斜传感器、震动传感器、定位传感器、碰撞传感器、门磁传感器、接地电阻传感器和外置摄像头均接入接线排并通过该接线排与数据采集存储传输模块连接，用于接收并传输上述传感器采集的信号，超出预设阈值时进行异常情况向数据采集存储传输模块发送报警信号，实时监控箱体内状况，便于对外加电流系统及其监控防护装置的检修。

在上述技术方案中，所述环境监控单元中的大气腐蚀速率传感器用于采集金属材料在防护箱内的腐蚀速率数据；

所述盐雾浓度传感器用于采集防护箱内的盐雾浓度数据；

所述大气腐蚀性传感器用于采集防护箱内大气腐蚀性数据；

所述温湿度传感器用于采集防护箱内温湿度数据；

所述烟雾传感器用于在外加电流系统发生异常产生烟雾时，采集烟雾报警信号；

所述噪声传感器用于接收所述噪声探头采集的箱体周边及内部的声响。

在上述技术方案中，所述安全监控单元中的断电传感器与保护开关连接，用于采集外部电源的开断路信号；

所述浸水探头安装在箱体1的内侧底部，所述浸水探头与浸水传感器采集箱体底部的进水情况；

所述门磁传感器的两个探头分别安装在箱体的侧面和箱门上，用于采集箱门的开合状态；

所述人体红外感应传感器、人体红外感应灯安装在箱体的内侧顶壁上，所述人体红外感应传感器与人体红外感应灯电连接，用于采集箱门外的人体红外信号并在检测到人员后人体红外感应灯开启照明；

所述内置摄像头安装在箱体内的顶壁上，用于监控箱体内的直流电源的仪表或显示屏，确认箱体内的运行状况，便于与监测数据进行对比分析；

所述外置摄像头安装在箱体的外侧，用于监控箱体外的人员移动并具有通话功能，防止人为意外破坏；

所述倾斜传感器用于采集箱体的倾斜角度；

所述震动传感器用于采集箱体受到的震动；

所述碰撞传感器用于采集箱体受到的碰撞；

所述定位传感器与定位传感器天线连接，用于定位箱体的位置；

所述接地电阻传感器安装在接地螺栓与接地点之间的连接电缆外侧，，用于采集传输接地回路电阻值。

在上述技术方案中，所述防水透气结构为百叶窗，在所述百叶窗上安装有纱网和防水透气膜。

在上述技术方案中，所述气相防锈模块包括风机、过滤器、多孔防护盒、气相防锈盒和干燥剂盒，所述气相防锈盒内填充有气相防锈剂，所述干燥剂盒内填充有干燥剂。

在上述技术方案中，所述除湿组件为制冷除湿组件，所述箱体上开设有排水孔，所述除湿组件与排水孔之间安装有排水管，除湿组件收集的水汽经冷凝后形成冷凝水，冷凝水通过排水管从排水孔向箱体外排出。

在上述技术方案中，所述电流传感器、电流信号采集模块替换为适合牺牲阳极系统发生电流、钢结构保护电流的量程，可实现牺牲阳极系统运行状态的全面监测(包括牺牲阳极系统发生电流、工作电位或被保护钢结构电位、被保护钢结构保护电流密度)。

一种外加电流阴极保护系统综合监控防护装置的实施方法如下：

(1)组装综合监控防护装置，根据箱体尺寸在外加电流系统的直流电源外侧布设安装设有过渡层的基槽，将基板插装在基槽内并通过紧固螺栓固定，电池组安装在电池基座上并与电源管理器电连接；

(2)直流电源的阳极端与内外部电缆汇接排上的阳极电缆汇接点连接并从该阳极电缆汇接点引出阳极电缆，直流电源的阴极端与内外部电缆汇接排上的阴极电缆汇接点连接并从该阴极电缆汇接点引出阴极电缆，由阳极电缆汇接点及阴极电缆汇接点引出的阳极电缆和阴极电缆从箱体上的防水出线口引出，直流电源的电压/电流控制输入端接入内外部电缆汇接排上的控制信号输出点，直流电源的数字信号输出端口接入内外部电缆汇接排上的数字信号汇入点，外部电源的供电端接入电源连接点，外加电流系统的辅助阳极电缆和阴极分线接入内外部电缆汇接排上的电流信号汇入点，外加直流系统的参比电极电缆和零位接阴电缆接入内外部电缆汇接排上的电压/电位信号汇入点；

(3)箱体内的接地螺栓与接地点连接，在接地螺栓与接地点之间的连接电缆穿过接地电阻传感器，电流传感器安装在阳极电缆和阴极电缆的外侧，将浸水探头布设在直流电源的四周地面上，光纤与光纤收发器连接并从箱体的防水锁线头引出；

(4)综合监控防护装置通过有线或无线形式与监测中心计算机连接，以实现远程实时在线监控。

本发明具有的优点和积极效果是：

1.本发明在确保监控防护装置自身及直流电源防腐效果和异常及时预警的基础上，能够实时在线监控外加电流系统的运行状态，可以及时预警以便及早采取处理措施，避免或减缓腐蚀破坏、机械破坏或人为破坏等因素而造成的系统故障或失效，保证阴极保护效果，延长使用寿命。

2.本发明中的阴极保护监控单元全面监控外加电流系统运行状态，可以控制直流电源输出电流和输出电压，并可以远程操控。当阴极保护监控单元换装适宜量程的电流传感器时，还可实现牺牲阳极系统运行状态的全面监测。

3.本发明中的环境监控单元实时监控箱体内的大气腐蚀性、盐雾浓度、金属材料大气腐蚀速率、温湿度、烟雾状况及箱体内外声响等多个参数，当参数值超出预设阈值时会及时报警，以便及早采取措施改善箱体内的环境，保障箱体内元器件的使用寿命。

4.本发明中的安全监控单元实时监控箱体内部积水、接地电阻值异常、箱体受外力作用异常开启或人为打开、外部电源断路等异常情况并及时报警，通过内置摄像头实时监控直流电源仪表或显示屏读数，并与监测数据对比分析以观察确认箱体内的情况，外置摄像头具有通话功能避免人为意外损坏，箱体内的定位传感器实时定位箱体的位置便于及时寻找箱体进行维修，箱体内的感应灯在箱门开启后提供照明，便于人为检修和摄像头监控。

5.本发明中的阴极保护监控模块、安全监控模块、环境监控模块集成安装在防护箱内，安装便捷、操作施工便捷，能够根据实际需求进行模块化组合，适用于严酷环境下阴极保护系统的综合监控防护，也可适用于其他类型电气电子仪器设备的安全监控和环境监控，对保障仪器设备安全性和耐久性有着积极意义。

附图说明

图1是本发明的外加电流阴极保护系统综合监控防护装置与外加电流系统的直流电源的安装结构示意图；

图2是本发明的外加电流阴极保护系统综合监控防护装置的结构示意图。

图中：

A、防护箱 A-1、箱门 B、外加电流系统的直流电源

B-1、阳极端 B-2、阴极端 B-3、零位接阴端

B-4、参比电极端 B-5、电源输入端 B-6、电压/电流控制输入端

B-7、数字信号输出端口 1、箱体 2、基槽

3、紧固螺栓 4、过渡层 5、基板

6、电池基座 7、盖帽 8、接地点

9、接地螺栓 10、防水出线口 11、阳极电缆

12、阴极电缆 13、阳极电缆汇接点 14、阴极电缆汇接点

15、电流信号汇入点 16、电压/电位信号汇入点 17、控制信号输出点

18、电源连接点 19、保护开关 20、断电传感器

21、稳压器 22、电源管理器 23、防水透气结构

24、电流传感器 25、内外部电缆汇接排 26、气相防锈模块

27、除湿组件 28、大气腐蚀性传感器 29、盐雾浓度传感器

30、大气腐蚀速率传感器 31、电流信号采集模块 32、电压/电位信号采集模块

33、信号发生模块 34、噪声传感器 35、接线排

36、浸水探头 37、人体红外感应传感器 38、内置摄像头

39、人体红外感应灯 40、烟雾传感器 41、倾斜传感器

42、震动传感器 43、定位传感器 44、碰撞传感器

45、温湿度传感器 46、电化学测试模块 47、数据采集存储传输模块

48、光纤收发器 49、外置摄像头 50、数据传输模块天线

51、定位传感器天线 52、门磁传感器 53、连接电缆

54、噪声探头 55、防水锁线头 56、光纤

57、接地电阻传感器 58、电池组 59、数字信号汇入点

60、排水孔 61、排水管 62、浸水传感器

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明，决不限制本发明的保护范围。

实施例1

如图所示，本发明的一种外加电流阴极保护系统综合监控防护装置，包括：防护箱、安装在防护箱内的阴极保护监控单元、环境监控单元、数据采集处理单元、辅助支持单元和安全监控单元；

所述防护箱包括箱体1和箱门A-1，所述箱门A-1设置在箱体1的前侧，所述箱体1的底部安装有基槽2，在所述基槽2内设有过渡层4，所述基槽的过渡层内插装有一基板5，并通过紧固螺栓3与过渡层固装，所述箱体1的内侧底部安装有一电池基座6，所述箱体1的顶部安装有一盖帽7以用于雨雪进入箱体1内，所述箱体1的两侧侧壁上安装有防水透气结构，所述箱体1的底部一侧安装有接地螺栓9，箱体1的底部安装有接地点8，所述接地螺栓9与接地点8通过连接线缆53连接以用于防护箱的接地，所述箱体1的下部安装有防水出线口10用于引出阳极电缆11和阴极电缆12，所述箱体1的底部一侧设有防水锁线头55用于引出连接电缆53和光纤56；

所述辅助支持单元包括保护开关19、稳压器21、电源管理器22、接线排35、电池组58和内外部电缆汇接排25，外部电源的供电端引出的导线接入内外部电缆汇接排上25的电源接入点18，并通过该电源接入点18与保护开关19、稳压器21及电源管理器22连接，所述电池组58安装在所述电池基座上，所述电源管理器22的电池端引出的导线与电池组58连接，电源管理器22的供电端引出的导线与接线排35连接，以用于为综合监控防护装置供电，所述综合监控防护装置的电缆接入接线排35，所述阴极保护系统的电缆通过内外部电缆汇接排25与综合防护装置的电缆对接；

所述数据采集处理单元包括电化学测试模块46、数据采集存储传输模块47和光纤收发器48，所述数据采集存储传输模块47与数据采集传输模块天线50连接，所述光纤收发器48与光纤56连接，所述电化学测试模块46、光纤收发器48与数据采集存储传输模块50连接，所述电化学测试模块46用于监测传输电偶电流、盐雾浓度和电化学阻抗数据，所述数据采集存储传输模块47用于采集并存储模拟信号、数字信号和开关量，通过数据传输模块天线50对所述采集、存储模拟信号、数字信号和开关量进行远程无线传输，所述光纤收发器48用于通过光纤56对数据采集存储模块47中数据的有线传输；

所述阴极保护监控单元包括电流传感器24、电流信号采集模块31、电压/电位信号采集模块32和信号发生模块33，所述内外部电缆汇接排25上设有所述电源连接点18、阳极电缆汇接点13、阴极电缆汇接点14、电流信号汇入点15、电压/电位信号汇入点16、控制信号输出点17和数字信号汇入点59，所述外加电流系统的直流电源B的阳极端B-1引出的阳极电缆11接入阳极电缆汇接点13，外加电流系统的直流电源的阴极端B-2引出的阴极电缆12接入阴极电缆汇接点14连接，且该阳极电缆11、阴极电缆12引出防护箱，并安装所述电流传感器24，所述电流传感器24引出的导线接入电流信号汇入点15，并与所述电流信号采集模块31连接，用于监测阳极电流和阴极电流，箱体1外部的外加电流系统的辅助阳极电缆和阴极分线的电流信号电缆接入电流信号汇入点15，并与电流信号采集模块31连接，用于监测外加电流系统的辅助阳极电流信号或阴极分线电流信号，外加电流系统的参比电极端B-3、零位接阴端B-4接入电压/电位信号汇入点并与接入电压/电位信号采集模块连接，用于监测直流电源输出电压、被保护钢结构的保护电位或自然腐蚀电位，直流电源的电流/电压控制输入端B-6引出的导线接入控制信号输出点17并与信号发生模块33连接，用于向直流电源B输入模拟信号、数字信号或开关量、控制直流电源的输出电压或输出电流，直流电源的数字信号输出端口B-7引出的导线接入数字信号汇入点59，用于监测直流电源的输出电压、输出电流或被保护钢结构电位；

所述环境监控单元包括气相防锈模块26、除湿组件27、大气腐蚀性传感器28、盐雾浓度传感器29、大气腐蚀速率传感器30、烟雾传感器40、温湿度传感器45、噪声传感器34和噪声探头54，所述气相防锈模块26与除湿组件27连接，所述大气腐蚀性传感器30、盐雾浓度传感器29引出的导线与电化学测试模块46连接，所述噪声探头54伸出至箱体1的顶部外侧，噪声传感器34安装在箱体1内，所述噪声探头54与噪声传感器34连接，所述大气腐蚀速率传感器30、噪声传感器34、烟雾传感器40及温湿度传感器45与数据采集存储传输模块47连接，用于采集箱体内大气腐蚀性、盐雾浓度、金属材料大气腐蚀速率、温湿度、烟雾状况和箱体内外声响的参数值，在超出预设阈值时向数据采集存储传输模块发送报警信号，除湿组件27与数据采集存储传输模块47电连接用于远程控制；

所述安全监控单元包括断电传感器20、浸水传感器62、浸水探头36、人体红外感应传感器37、人体红外感应灯39、内置摄像头38、倾斜传感器41、震动传感器42、定位传感器43、碰撞传感器44、门磁传感器52、接地电阻传感器57和外置摄像头49，所述断电传感器20、浸水传感器62、浸水探头36、人体红外感应传感器37、人体红外感应灯39、内置摄像头38、倾斜传感器41、震动传感器42、定位传感器43、碰撞传感器44、门磁传感器52、接地电阻传感器57和外置摄像头49均接入接线排35并通过该接线排35与数据采集存储传输模块47连接，用于接收并传输上述传感器采集的信号，超出预设阈值时进行异常情况向数据采集存储传输模块发送报警信号，实时监控箱体内状况，便于对外加电流系统及其监控防护装置的检修。

进一步地说，所述大气腐蚀速率传感器30用于采集金属材料在防护箱内的腐蚀速率数据；

所述盐雾浓度传感器29用于采集防护箱内的盐雾浓度数据；

所述大气腐蚀性传感器28用于采集防护箱内大气腐蚀性数据；

所述温湿度传感器45用于采集防护箱内温湿度数据；

所述烟雾传感器40用于在外加电流系统发生异常产生烟雾时，采集烟雾报警信号；

所述噪声传感器34用于接收所述噪声探头采集的箱体周边及内部的声响。

进一步地说，所述断电传感器20与保护开关19连接，用于采集外部电源的开断路信号；

所述浸水探头36安装在箱体1的内侧底部，所述浸水探头36与浸水传感器62采集箱体底部的进水情况；

所述门磁传感器52的两个探头分别安装在箱体的侧面和箱门上，用于采集箱门的开合状态；

所述人体红外感应传感器39、人体红外感应灯39安装在箱体1的内侧顶壁上，所述人体红外感应传感器与人体红外感应灯电连接，用于采集箱门外的人体红外信号并在检测到人员后人体红外感应灯开启照明；

所述内置摄像头38安装在箱体内的顶壁上，用于监控箱体内的直流电源B的仪表或显示屏，确认箱体内的运行状况，便于与监测数据进行对比分析；

所述外置摄像头49安装在箱体的外侧，用于监控箱体外的人员移动并具有通话功能，防止人为意外破坏；

所述倾斜传感器41用于采集箱体的倾斜角度；

所述震动传感器42用于采集箱体受到的震动；

所述碰撞传感器44用于采集箱体受到的碰撞；

所述定位传感器43与定位传感器天线51连接，用于定位箱体1的位置；

所述接地电阻传感器57安装在接地螺栓9与接地点8之间的连接电缆53外侧，，用于采集传输接地回路电阻值；

在箱门开启时，门磁传感器采集信号并启动内置摄像头和外置摄像头监控箱体内外状态，如果为人为打开箱门，则人体红外感应器采集并传输异常人员报警信号，同时人体红外感应灯开启照明，并通过外置摄像头进行语音通话功能；当箱体受外力作用时，根据震动传感器、碰撞传感器、倾斜传感器采集箱体受到的作用程度和箱体相应状态异常时发出报警信号，接地电阻传感器采集并传输接地回路电阻值，当电阻值异常时发出报警信号。

进一步地说，所述防水透气结构23为百叶窗，在所述百叶窗上安装有纱网和防水透气膜。

进一步地说，所述气相防锈模块26包括风机、过滤器、多孔防护盒、气相防锈盒和干燥剂盒，所述气相防锈盒内填充有气相防锈剂，所述干燥剂盒内填充有干燥剂。

进一步地说，所述除湿组件27为制冷除湿组件，所述箱体1上开设有排水孔60，所述除湿组件27与排水孔60之间安装有排水管61，除湿组件27收集的水汽经冷凝后形成冷凝水，冷凝水通过排水管61从排水孔60向箱体1外排出。

实施例2

在实施例1的基础上，所述电流传感器24、电流信号采集模块31替换为适合牺牲阳极系统发生电流、钢结构保护电流的量程，可实现牺牲阳极系统运行状态的全面监测(包括牺牲阳极系统发生电流、工作电位或被保护钢结构电位、被保护钢结构保护电流密度)。

实施例3

在实施例1的基础上，本发明的外加电流阴极保护系统综合监控防护装置的实施步骤如下：

(1)组装综合监控防护装置，根据箱体尺寸在外加电流系统的直流电源B外侧布设安装设有过渡层4的基槽2，将基板5插装在基槽2内并通过紧固螺栓3固定，电池组58安装在电池基座6上并与电源管理器22电连接；

(2)直流电源的阳极端B-1与内外部电缆汇接排25上的阳极电缆汇接点13连接并从该阳极电缆汇接点13引出阳极电缆11，直流电源的阴极端B-2与内外部电缆汇接排25上的阴极电缆汇接点14连接并从该阴极电缆汇接点14引出阴极电缆12，由阳极电缆汇接点13及阴极电缆汇接点14引出的阳极电缆11和阴极电缆12从箱体1上的防水出线口10引出，直流电源B的电压/电流控制输入端B-6接入内外部电缆汇接排上的控制信号输出点17，直流电源B的数字信号输出端口B-7接入内外部电缆汇接排上的数字信号汇入点15，外部电源的供电端接入电源连接点18，外加电流系统的辅助阳极电缆和阴极分线接入内外部电缆汇接排上的电流信号汇入点15，外加直流系统的参比电极电缆和零位接阴电缆接入内外部电缆汇接排上的电压/电位信号汇入点16；

(3)箱体内的接地螺栓9与接地点8连接，在接地螺栓9与接地点8之间的连接电缆53穿过接地电阻传感器57，电流传感器24安装在阳极电缆11和阴极电缆12的外侧，将浸水探头36布设在直流电源B的四周地面上，光纤56与光纤收发器48连接并从箱体的防水锁线头55引出；

(4)综合监控防护装置通过有线或无线形式与监测中心计算机连接，以实现远程实时在线监控。

通过阴极保护监控单元全面监测外加电流系统的直流电源阴极电流、阳极电流、输出电流、输出电压、辅助阳极电流、阴极分线电流和保护电位，并且可以控制直流电源输出电流和输出电压，实现远程操控；环境监控单元实时监控箱体内的大气腐蚀性、盐雾浓度、金属材料的大气腐蚀速率和温湿度等参数，当温湿度超出预设阈值时，启动除湿组件和气相除锈模块改善箱体内的环境，当箱体内产生烟雾、箱体内外声响异常时发送报警信号，并配合摄像头或人工方式及时确认箱体的状态，并进行箱体的检修；安全监控单元实时监测箱体内部是否存在积水、接地电阻值是否异常、箱体是否受外力作用、箱体是否异常开启或人为打开、外部电源断路等异常情况并发送报警信号，并通过摄像头和人为方式及时确认箱体的状态。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

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 (4)

1.一种外加电流阴极保护系统综合监控防护装置，其特征在于：包括防护箱、安装在防护箱内的阴极保护监控单元、环境监控单元、数据采集处理单元、辅助支持单元和安全监控单元；

所述防护箱包括箱体和箱门，所述箱门设置在箱体的前侧，所述箱体的底部安装有基槽，在所述基槽内设有过渡层，所述基槽的过渡层内插装有一基板，并通过紧固螺栓与过渡层固装，所述箱体的内侧底部安装有一电池基座，所述箱体的顶部安装有一盖帽以用于防止雨雪进入箱体内，所述箱体的两侧侧壁上安装有防水透气结构，所述箱体的底部一侧安装有接地螺栓，箱体的底部安装有接地点，所述接地螺栓与接地点通过连接线缆连接以用于防护箱的接地，所述箱体的下部安装有防水出线口用于引出阳极电缆和阴极电缆，所述箱体的底部一侧设有防水锁线头用于引出连接电缆和光纤；

所述辅助支持单元包括保护开关、稳压器、电源管理器、接线排、电池组和内外部电缆汇接排，外部电源的供电端引出的导线接入内外部电缆汇接排上的电源接入点，并通过该电源接入点与保护开关、稳压器及电源管理器连接，所述电池组安装在所述电池基座上，所述电源管理器的电池端引出的导线与电池组连接，电源管理器的供电端引出的导线与接线排连接，以用于为综合监控防护装置供电，所述综合监控防护装置的电缆接入接线排，所述阴极保护系统的电缆通过内外部电缆汇接排与综合防护装置的电缆对接；

所述数据采集处理单元包括电化学测试模块、数据采集存储传输模块和光纤收发器，所述数据采集存储传输模块与数据采集传输模块天线连接，所述光纤收发器与光纤连接，所述电化学测试模块、光纤收发器与数据采集存储传输模块连接，所述电化学测试模块用于监测传输电偶电流、盐雾浓度传感器和电化学阻抗数据，所述数据采集存储传输模块用于采集并存储模拟信号、数字信号和开关量，通过数据传输模块天线对所述采集、存储的模拟信号、数字信号和开关量进行远程无线传输，所述光纤收发器用于通过光纤对数据采集存储模块中数据的有线传输；

所述阴极保护监控单元包括电流传感器、电流信号采集模块、电压/电位信号采集模块和信号发生模块，所述内外部电缆汇接排上设有所述电源连接点、阳极电缆汇接点、阴极电缆汇接点、电流信号汇入点、电压/电位信号汇入点、控制信号输出点和数字信号汇入点，所述外加电流系统的直流电源的阳极端引出的阳极电缆接入阳极电缆汇接点，外加电流系统的直流电源的阴极端引出的阴极电缆接入阴极电缆汇接点，且该阳极电缆、阴极电缆引出防护箱并安装所述电流传感器，所述电流传感器引出的导线接入电流信号汇入点，并与所述电流信号采集模块连接，用于监测阳极电流和阴极电流，箱体外部的外加电流系统的辅助阳极电缆及阴极分线的电流信号电缆接入电流信号汇入点，并与电流信号采集模块连接，用于监测外加电流系统的辅助阳极电流信号或阴极分线电流信号，外加电流系统的参比电极端、零位接阴端接入电压/电位信号汇入点并与接入电压/电位信号采集模块连接，用于监测直流电源输出电压、被保护钢结构的保护电位或自然腐蚀电位，直流电源的电流/电压控制输入端引出的导线接入控制信号输出点并与信号发生模块连接，用于向直流电源输入模拟信号、数字信号或开关量、控制直流电源的输出电压或输出电流，直流电源的数字信号输出端口引出的导线接入数字信号汇入点，用于监测直流电源的输出电压、输出电流或被保护钢结构电位；

所述环境监控单元包括气相防锈模块、除湿组件、大气腐蚀性传感器、盐雾浓度传感器、大气腐蚀速率传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、噪声传感器和噪声探头，所述气相防锈模块与除湿组件连接，所述大气腐蚀性传感器、盐雾浓度传感器引出的导线与电化学测试模块连接，所述噪声探头伸出至箱体的顶部外侧，噪声传感器安装在箱体内，所述噪声探头与噪声传感器连接，所述大气腐蚀速率传感器、噪声传感器、烟雾传感器及温湿度传感器与数据采集存储传输模块连接，在超出预设阈值时向数据采集存储传输模块发送报警信号，所述除湿组件与数据采集存储传输模块电连接以用于远程控制，其中：所述环境监控单元中的大气腐蚀速率传感器用于采集金属材料在防护箱内的腐蚀速率数据；所述盐雾浓度传感器用于采集防护箱内的盐雾浓度数据；所述大气腐蚀性传感器用于采集防护箱内大气腐蚀性数据；所述温湿度传感器用于采集防护箱内温湿度数据；所述烟雾传感器用于在外加电流系统发生异常产生烟雾时，采集烟雾报警信号；所述噪声传感器用于接收所述噪声探头采集的箱体周边及内部的声响；

所述安全监控单元包括断电传感器、浸水传感器、浸水探头、人体红外感应传感器、人体红外感应灯、内置摄像头、倾斜传感器、震动传感器、定位传感器、碰撞传感器、门磁传感器、接地电阻传感器和外置摄像头，所述断电传感器、浸水传感器、浸水探头、人体红外感应传感器、人体红外感应灯、内置摄像头、倾斜传感器、震动传感器、定位传感器、碰撞传感器、门磁传感器、接地电阻传感器和外置摄像头均接入接线排并通过该接线排与数据采集存储传输模块连接，用于接收并传输上述传感器采集的信号，超出预设阈值时进行异常情况向数据采集存储传输模块发送报警信号，实时监控箱体内状况，便于对外加电流系统及其监控防护装置的检修，其中：所述断电传感器与保护开关连接，用于采集外部电源的开断路信号；所述浸水探头安装在箱体的内侧底部，所述浸水探头与浸水传感器采集箱体底部的进水情况；所述门磁传感器的两个探头分别安装在箱体的侧面和箱门上，用于采集箱门的开合状态；所述人体红外感应传感器、人体红外感应灯安装在箱体的内侧顶壁上，所述人体红外感应传感器与人体红外感应灯电连接，用于采集箱门外的人体红外信号并在检测到人员后人体红外感应灯开启照明；所述内置摄像头安装在箱体内的顶壁上，用于监控箱体内的直流电源的仪表或显示屏，确认箱体内的运行状况，便于与监测数据进行对比分析；所述外置摄像头安装在箱体的外侧，用于监控箱体外的人员移动并具有通话功能，防止人为意外破坏；所述倾斜传感器用于采集箱体的倾斜角度；所述震动传感器用于采集箱体受到的震动；所述碰撞传感器用于采集箱体受到的碰撞；所述定位传感器与定位传感器天线连接，用于定位箱体的位置；所述接地电阻传感器安装在接地螺栓与接地点之间的连接电缆外侧，用于采集传输接地回路电阻值；

所述气相防锈模块包括风机、过滤器、多孔防护盒、气相防锈盒和干燥剂盒，所述气相防锈盒内填充有气相防锈剂，所述干燥剂盒内填充有干燥剂；

所述电流传感器、电流信号采集模块替换为适合牺牲阳极系统发生电流、钢结构保护电流的量程，可实现牺牲阳极系统运行状态的全面监测。

2.根据权利要求1所述的外加电流阴极保护系统综合监控防护装置，其特征在于：所述防水透气结构为百叶窗，在所述百叶窗上安装有纱网和防水透气膜。

3.根据权利要求2所述的外加电流阴极保护系统综合监控防护装置，其特征在于：所述除湿组件为制冷除湿组件，所述箱体上开设有排水孔，所述除湿组件与排水孔之间安装有排水管，除湿组件收集的水汽经冷凝后形成冷凝水，冷凝水通过排水管从排水孔向箱体外排出。

4.一种如权利要求3所述的外加电流阴极保护系统综合监控防护装置的实施方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）组装综合监控防护装置，根据箱体尺寸在外加电流系统的直流电源外侧布设安装设有过渡层的基槽，将基板插装在基槽内并通过紧固螺栓固定，电池组安装在电池基座上并与电源管理器电连接；

（2）直流电源的阳极端与内外部电缆汇接排上的阳极电缆汇接点连接并从该阳极电缆汇接点引出阳极电缆，直流电源的阴极端与内外部电缆汇接排上的阴极电缆汇接点连接并从该阴极电缆汇接点引出阴极电缆，由阳极电缆汇接点及阴极电缆汇接点引出的阳极电缆和阴极电缆从箱体上的防水出线口引出，直流电源的电压/电流控制输入端接入内外部电缆汇接排上的控制信号输出点，直流电源的数字信号输出端口接入内外部电缆汇接排上的数字信号汇入点，外部电源的供电端接入电源连接点，外加电流系统的辅助阳极电缆和阴极分线接入内外部电缆汇接排上的电流信号汇入点，外加直流系统的参比电极电缆和零位接阴电缆接入内外部电缆汇接排上的电压/电位信号汇入点；

（3）箱体内的接地螺栓与接地点连接，在接地螺栓与接地点之间的连接电缆穿过接地电阻传感器，电流传感器安装在阳极电缆和阴极电缆的外侧，将浸水探头布设在直流电源的四周地面上，光纤与光纤收发器连接并从箱体的防水锁线头引出；

（4）综合监控防护装置通过有线或无线形式与监测中心计算机连接，以实现远程实时在线监控。

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