CN114250475A - 埋地管道的阴极保护参数检测方法、设备及存储介质 - Google Patents

埋地管道的阴极保护参数检测方法、设备及存储介质 Download PDF

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CN114250475A CN202210061838.6A CN202210061838A CN114250475A CN 114250475 A CN114250475 A CN 114250475A CN 202210061838 A CN202210061838 A CN 202210061838A CN 114250475 A CN114250475 A CN 114250475A
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Abstract

本发明实施例公开了一种埋地管道的阴极保护参数检测方法、设备及存储介质,方法包括:采用高通滤波器对埋地管道的管道电位信号进行分频,得到工频交流干扰信号;采用低通滤波器对管道电位信号进行分频,得到直流信号和极低频交流干扰信号的复合信号;采用数字滤波技术对复合信号进行分频,从而分离得到直流信号和极低频交流干扰信号;采用断电测量法对复合信号进行分频,得到有效直流保护电位信号;根据直流信号和有效直流保护电位信号的差异,确定直流干扰信号;检测并同时输出工频交流干扰信号、极低频交流干扰信号、有效直流保护电位信号和直流干扰信号。本发明具有方便、快捷、准确、全面和适用范围广的优点,可广泛应用于埋地管道保护领域。

Description

埋地管道的阴极保护参数检测方法、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及埋地管道保护技术领域,特别是涉及一种埋地管道的阴极保护参数检测方法、设备及存储介质。
背景技术
对地下金属管道的阴极保护电位等保护参数进行准确的测量是做好管道腐蚀控制,保证管道运营安全的基本手段。目前城市地下管网的运行环境越来越复杂,地下管网受到杂散电流的影响越来越严重,埋地管道的阴极保护电位表现出弱有效信号和强干扰信号复合的复杂的形态,可能会使得有效信号淹没在干扰信号之中,难以完成对管道电位的正确检测。
目前对管道阴极保护电位进行检测,主要是采用《GB21246埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》、《NACE TM0497-2002埋地或水下金属管道系统阴极保护准则的测试方法标准》等推荐的直接测量法、极化探头检测法、断电电位检测法、极化试片断电电位检测法等方法。
直接测量法的缺点是:在面对复杂的杂散电流环境时,管道的阴极保护电位是一个由弱有效信号和强干扰信号复合的复杂信号,直接测量方法进行检测时表计读数经常表现为大幅度波动,导致无法读出管道保护电位的准确值,无法判定数据的正确性。
极化探头检测法的原理是采用一个环形极化试片,将参比电极放在环形试片的中心,对干扰电流进行屏蔽后来检测,其主要缺点是:测量时需等待试片完成极化,需要的时间较长,测量效率很低;在杂散电流干扰较严重的情况下,极化探头的试片不能形成稳定的极化状态,这时电流屏蔽效果变差,测量结果的可靠性得不到保证,有时候甚至不能完成测量。
断电电位检测法是通过切断管道上的电源,在切断电源的同时进行管道电位测量的方法,其主要缺点是:在工程实践中管道上的干扰源通常无法切断,导致该测量方法失效。
极化试片断电电位检测法是采用极化试片的极化电位替代原理来测量,其主要缺点是:极化试片断电检测属于间接检测法,其测量过程比较复杂;在杂散电流干扰较严重的情况下,极化试片的极化过程不稳定,导致测量结果的随机性较大。
上述检测方法都不能实现对埋地管道的由弱有效信号和强干扰信号复合成的复杂保护电位信号进行方便、快捷、准确和全面的检测,适用范围也不广。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本发明实施例提供了一种埋地管道的阴极保护参数检测方法、设备及存储介质,能方便、快捷、准确和全面地检测出复杂环境下阴极保护电位中的有效保护电位信号和各种类型的干扰信号,适用范围也更广。
一方面,本发明实施例提供了一种埋地管道的阴极保护参数检测方法,包括以下步骤:
采用高通滤波器对所述埋地管道的管道电位信号进行分频,得到工频交流干扰信号;
采用低通滤波器对所述管道电位信号进行分频,得到直流信号和极低频交流干扰信号的复合信号;
采用数字滤波技术对所述复合信号进行分频,从而分离得到所述直流信号和所述极低频交流干扰信号;
采用断电测量法对所述复合信号进行分频,得到有效直流保护电位信号;
根据所述直流信号和所述有效直流保护电位信号的差异,确定直流干扰信号;
检测并同时输出所述工频交流干扰信号、所述极低频交流干扰信号、所述有效直流保护电位信号和所述直流干扰信号。
进一步,所述根据所述直流信号和所述有效直流保护电位信号的差异,确定直流干扰信号,包括以下之一:
将所述直流信号的值减去所述有效直流保护电位信号的值得到的差值确定为所述直流干扰信号的值;
或者,获取所述有效直流保护电位信号的值与所述直流信号的值的比值作为第一比值,根据所述第一比值得到所述直流干扰信号的值与所述直流信号的值的比值作为第二比值,将所述直流信号的值与所述第二比值的乘积作为所述直流干扰信号的值。
进一步,所述检测并同时输出所述工频交流干扰信号、所述极低频交流干扰信号、所述有效直流保护电位信号和所述直流干扰信号,包括:
分别检测所述工频交流干扰信号、所述极低频交流干扰信号、所述有效直流保护电位信号和所述直流干扰信号;
同时显示所述工频交流干扰信号、所述极低频交流干扰信号、所述有效直流保护电位信号和所述直流干扰信号。
进一步,所述阴极保护参数检测方法,还包括以下步骤:
获取切换控制信号,根据所述切换控制信号执行以下至少之一:
采用高通滤波器对所述埋地管道的管道电位信号进行分频,得到工频交流干扰信号;
或者,采用低通滤波器对所述管道电位信号进行分频,得到直流信号和极低频交流干扰信号的复合信号;
或者,采用数字滤波技术对所述复合信号进行分频,从而分离得到所述直流信号和所述极低频交流干扰信号;
或者,采用断电测量法对所述复合信号进行分频,得到有效直流保护电位信号。
进一步,所述获取切换控制信号,包括以下至少之一:
通过物联网或移动通信技术接收服务器下发的所述切换控制信号;
或者,获取输入设备触发的所述切换控制信号。
进一步,所述高通滤波器的阶数低于所述低通滤波器的阶数,所述高通滤波器和所述低通滤波器均采用有源线性滤波器;所述极低频交流干扰信号为5Hz以下极低频交流干扰信号或5.5Hz以下极低频交流干扰信号。
进一步,所述阴极保护参数检测方法,还包括以下至少之一:
获取所述管道电位信号;
通过信号隔离电路实现高通滤波器和低通滤波器的隔离;
通过物联网或移动通信技术将所述工频交流干扰信号、所述极低频交流干扰信号、所述有效直流保护电位信号和所述直流干扰信号上传给服务器。
另一方面,本发明实施例提供了一种埋地管道的阴极保护参数检测方法,包括以下步骤:
采用二阶有源高通线性滤波器对埋地管道的管道电位信号进行分频,获得工频交流干扰信号,并对所述工频交流干扰信号进行检测;
采用三阶有源低通线性滤波器对所述管道电位信号进行分频,获得直流信号和5Hz以下极低频交流干扰信号的复合信号;
采用数字滤波技术对所述直流信号和5Hz以下极低频交流干扰信号的复合信号进行分离,分别获得所述直流信号和5Hz以下所述极低频交流干扰信号,并分别对所述直流信号和5Hz以下所述极低频交流干扰信号进行检测;
采用断电法对所述直流信号和5Hz以下极低频交流干扰信号的复合信号进行分离,得到有效直流保护电位信号,并对所述有效直流保护电位信号进行检测;
将所述直流信号的值与所述有效直流保护电位信号的值作差,获得直流干扰信号的值。
另一方面,本发明实施例还提供了一种电子设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现前面所述的阴极保护参数检测方法。
另一方面,本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,所述存储介质存储有程序,所述程序被处理器执行实现前面所述的阴极保护参数检测方法。
本发明实施例至少包括以下有益效果:通过分别采用高通滤波器和低通滤波器对埋地管道的管道电位信号进行分频,得到工频交流干扰信号以及直流信号和极低频交流干扰信号的复合信号,再采用数字滤波技术对该复合信号进行分频,从而分离得到直流信号和极低频交流干扰信号;通过采用断电测量法对该复合信号进行分频,得到有效直流保护电位信号,然后根据该直流信号和该有效直流保护电位信号的差异,确定直流干扰信号,最后检测并同时输出工频交流干扰信号、极低频交流干扰信号、有效直流保护电位信号和直流干扰信号。本发明实施例采用了高通滤波器、低通滤波器、数字滤波技术、断电测量法等方法对复杂环境下的管道电位中复合的各种信号成份进行分频测量,可适应各种复杂条件下管道阴极保护电位的检测需求,可以准确测量埋地管道的有效保护电位信号,并同时测量出工频交流干扰信号、极低频交流干扰信号和直流干扰信号等各种类型的干扰信号,检测到的保护电位参数完整,测量的结果准确可靠,测量方法简单和便捷,解决了复杂条件下对埋地管道电位测量不准的难题。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案,并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例提供的埋地管道的阴极保护参数检测方法的一种流程图;
图2为城市的埋地管道的阴极保护电位信号的一种组成频谱图;
图3为传统测量方法连续监测测得的电位信号图;
图4为本发明实施例提供的埋地管道阴极保护电位的分频检测方法的原理框图;
图5为本发明实施例提供的埋地管道的阴极保护参数检测方法的另一种流程图;
图6为本发明实施例提供的电子设备的结构框图;
图7为应用本申请阴极保护参数检测方法测得的一种多参数示例图;
图8为应用本申请阴极保护参数检测方法进行管道电位连续监测得到的统计曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
准确可靠地进行埋地管道阴极保护参数的测量,是正确评价管道保护效果,做好管道腐蚀控制,保证管道运营安全的基本手段。但随着现代城市建设的快速发展,城市地下管线的地电流环境变得异常复杂,现有的直接测量法、极化探头检测法、断电电位检测法、极化试片断电电位检测法等方法等传统检测手段难以完成复杂环境条件下的阴极保护参数的准确可靠测量,给管道阴极保护日常维护管理工作带来较大困扰。为此,本发明提出了一种埋地管道的阴极保护参数检测方法、设备和存储介质,采用了高通滤波器、低通滤波器、数字滤波技术、断电测量法等方法对复杂环境下的管道电位中复合的各种信号成份进行分频测量,可适应各种复杂条件下管道阴极保护电位的检测需求,可以准确测量埋地管道的有效保护电位信号,并同时测量出工频交流干扰信号、极低频交流干扰信号和直流干扰信号等各种类型的干扰信号,检测到的保护电位参数完整,测量的结果准确可靠,测量方法简单和便捷,解决了复杂条件下对埋地管道电位测量不准的难题。该方案能方便、快捷、准确和全面地检测出复杂环境下阴极保护电位中的有效保护电位信号和各种类型的干扰信号,具有较广的适用范围和应用前景。
参照图1,本发明实施例提供了一种埋地管道的阴极保护参数检测方法,包括以下步骤S101-S106:
S101、采用高通滤波器对所述埋地管道的管道电位信号进行分频,得到工频交流干扰信号;
S102、采用低通滤波器对所述管道电位信号进行分频,得到直流信号和极低频交流干扰信号的复合信号;
S103、采用数字滤波技术对所述复合信号进行分频,从而分离得到所述直流信号和所述极低频交流干扰信号;
S104、采用断电测量法对所述复合信号进行分频,得到有效直流保护电位信号;
S105、根据所述直流信号和所述有效直流保护电位信号的差异,确定直流干扰信号;
S106、检测并同时输出所述工频交流干扰信号、所述极低频交流干扰信号、所述有效直流保护电位信号和所述直流干扰信号。
申请人通过对不同城市的埋地管道的电位信号特征或频谱进行了大量的研究和实地考察、测量后首次发现,受城市复杂的地电流环境影响,城市的埋地管道的阴极保护电位信号是一个由阴极保护系统加载的有效直流保护电位信号、外部施加的直流干扰信号、由不稳定的直流干扰信号产生的极低频交流干扰信号、电力网耦合的工频交流干扰信号等组成的复合信号,如图2所示。由于该复合信号中有效直流保护电位信号叠加了频率相近且幅值远大于有效直流保护电位信号的极低频交流干扰信号和工频交流干扰信号,使得干扰信号的强度通常会远大于有效信号的强度,导致有效直流保护电位信号可能会被干扰信号淹没,这是造成直接测量法、极化探头检测法、断电电位检测法、极化试片断电电位检测法等常规检测手段无法完成正确检测的原因。
示例性地,通过采用管道电位检测、管道电位信号录波和频谱分析、干扰信号的分类检测、ER腐蚀速率探头进行直流/交流电流密度测试、管道电位连续监测、管道电位横向综合比较分析等检测和分析手段,对高压燃气管道全线进行了电位特征调查和研究,查明了某个城市A地下管线地电位的基本性质。该城市A的地电位主要是由-0.85-1.25V的有效阴极保护电位、0-10V的工频及其倍频交流干扰信号、0-±5V的在0.1-3HZ区间波动的不规则极低频交变直流干扰信号、0-±500mV直流干扰信号组成的复杂信号,可以看出,该管道的复杂信号呈现弱信号强干扰多频段复合的特征,这是造成常规检测手段无法完成正确检测的原因。以传统的电压测量法对该管道的复杂信号进行测量为例,从图3的电位测量结果曲线图可以看出,通过电压测量法测出的电位数据呈现快速跳跃的特征,导致无法读出管道保护电位的准确值,无法判定数据的正确性。
有鉴于此,本发明实施例采用了步骤S101-S105的方法对管道上的复杂电位信号采用分频方法进行分类测量,测量原理如下:
通过步骤S101实现对复杂信号中的工频交流成份的测量:由于该复杂信号组成中工频交流干扰信号的幅值是高于直流信号和极低频交流干扰信号幅值的,因此在本方案中可以采用高通滤波器对工频信号进行分频,滤除直流信号和极低频交流干扰信号,后续即可通过测量工频交流干扰信号的有效值(幅值)来检测出工频交流干扰信号的强度,以便于进行量化的工频交流干扰信号分析。对于本类型有复合信号,滤波后的工频信号的畸变量小于1%,可以满足进行准确测量需求。
而针对复杂信号中的直流信号和极低频交变成份的测量,由于该复杂信号组成中直流信号和极低频交流干扰信号幅值远低于工频交流干扰信号的幅值,因此在本方案中,先通过步骤S102采用低通滤波器消除工频交流干扰信号的干扰,滤波工频交流干扰信号的残余值小于1‰,可以满足进行准确测量需求;而对于消除工频交流干扰信号干扰后的直流信号和极低频交流干扰信号的复合信号,再通过步骤S103采用数字滤波技术进行分频,最终分离出直流信号和极低频交流干扰信号,从而可以方便、准确地分别测量出直流信号成份和极低频交变干扰信号成份。
而为了进一步区分测量直流信号中的有效直流信号和干扰直流信号,本方案进一步通过步骤S104采用极化试片断电测量法测量出无干扰状态下的直流信号(即有效直流保护电位信号),再通过步骤S105将该有效直流保护电位信号与干扰状态下的直流信号(即步骤S103得到的直流信号)进行差异化比较,分别测量出有效直流保护电位信号和直流干扰信号。
故上述分类测量方法对应的测量原理如图4所示。
本领域可以理解的是,步骤S101中的高通滤波器的阶数、是否属于有源滤波器、是否为线性滤波器等属性或特征可以根据实际的需要进行选择,本申请对此不作具体的限定。示例性地,高通滤波器可以为二阶高通有源线性滤波器。
同理,步骤S101中的低通滤波器的阶数、是否属于有源滤波器、是否为线性滤波器等属性或特征可以根据实际的需要进行选择,本申请对此不作具体的限定。示例性地,低通滤波器可以为三阶低通有源线性滤波器。
现有的测量方法受限于测量原理和仪器,一般将阴极保护电位信号划分为有效直流保护电位信号和工频交流干扰信号,往往会忽略5Hz以下极低频交流干扰信号或5.5Hz以下极低频交流干扰信号等极低频交流干扰信号的影响,也无法测量出外部的直流干扰信号,导致测量出的有效直流保护电位信号还包含了直流干扰信号和极低频交流干扰信号,测量的准确性不高,也不利于后续对各种类型的干扰信号进行量化分析或成因分析。为此,本申请实施例在通过步骤S101-S105得到工频交流干扰信号、极低频交流干扰信号、有效直流保护电位信号和直流干扰信号之后,可以通过步骤S106检测出工频交流干扰信号、极低频交流干扰信号、有效直流保护电位信号和直流干扰信号的有效值(如幅值),再将这些有效值一起输出。当然,输出的方式可以是但不限于输出至显示屏等进行同时显示或通过物联网、移动通信技术等上传给服务器等远程控制终端,本申请对此不作具体的限定。这样,就可以一次性直接分别测出有效保护电位信号和工频交流干扰信号、极低频交流干扰信号以及直流干扰信号等各类干扰信号,可以在复杂条件下准确测出埋地管道的有效保护电位,并同时测量出各种干扰信号的强度,从而可以方便地对埋地管道的保护状态进行准确分析。
进一步,步骤S105中所述根据所述直流信号和所述有效直流保护电位信号的差异,确定直流干扰信号,包括以下之一:
将所述直流信号的值减去所述有效直流保护电位信号的值得到的差值确定为所述直流干扰信号的值;
或者,获取所述有效直流保护电位信号的值与所述直流信号的值的比值作为第一比值,根据所述第一比值得到所述直流干扰信号的值与所述直流信号的值的比值作为第二比值,将所述直流信号的值与所述第二比值的乘积作为所述直流干扰信号的值。
具体地,本申请实施例提供了两种直流干扰信号的确定方式供用户根据实际的需要进行灵活的选择:若直流信号的值和有效直流保护电位信号的值为能够直接获取的数值,那么可以直接将这两个值作差得到直流干扰信号;如果只可以获取直流信号的值和第一比值(即有效直流保护电位信号的值与所述直流信号的值的比值),那么可以将1与第一比值的差值作为第二比值(即直流干扰信号的值与直流信号的值的比值),最后将所述直流信号的值与第二比值的乘积作为直流干扰信号的值。
进一步,步骤S106中所述检测并同时输出所述工频交流干扰信号、所述极低频交流干扰信号、所述有效直流保护电位信号和所述直流干扰信号,包括:
S1061、分别检测所述工频交流干扰信号、所述极低频交流干扰信号、所述有效直流保护电位信号和所述直流干扰信号;
S1062、同时显示所述工频交流干扰信号、所述极低频交流干扰信号、所述有效直流保护电位信号和所述直流干扰信号。
参照前面的论述,本申请实施例可以通过步骤S1061检测工频交流干扰信号、极低频交流干扰信号、有效直流保护电位信号和直流干扰信号的有效值(幅值),并在步骤S1062中通过同一个显示屏或显示模块中同屏显示这些信号的有效值、波形等信息,便于用户进行直观的观看或浏览。
进一步,所述阴极保护参数检测方法,还包括以下步骤:
获取切换控制信号,根据所述切换控制信号执行以下至少之一:
采用高通滤波器对所述埋地管道的管道电位信号进行分频,得到工频交流干扰信号;
或者,采用低通滤波器对所述管道电位信号进行分频,得到直流信号和极低频交流干扰信号的复合信号;
或者,采用数字滤波技术对所述复合信号进行分频,从而分离得到所述直流信号和所述极低频交流干扰信号;
或者,采用断电测量法对所述复合信号进行分频,得到有效直流保护电位信号。
可选地,所述获取切换控制信号,包括以下至少之一:
通过物联网或移动通信技术接收服务器下发的所述切换控制信号;
或者,获取输入设备触发的所述切换控制信号。
具体地,切换控制信号用于切换进行对应分频处理的操作,以实现分频采样的远程切换与智能控制。可选地,在进行管道的阴极保护电位这一复杂信号参数测量时,可以按照工频信号交流采样、直流信号采样、断电测量等不同需求切换图4对应的接入回路,以实现智能化测量。
可选地,该切换控制信号可以是服务器通过物联网(如IOT、AIOT)或移动通信技术(如4G、5G等)下发的远程控制信号,也可以是用户通过鼠标、键盘、触摸屏等输入设备进行下拉菜单选择、点击等人机交互操作后触发的本地控制信号,可以根据实际的需要进行灵活选择。
进一步,所述高通滤波器的阶数低于所述低通滤波器的阶数,所述高通滤波器和所述低通滤波器均采用有源线性滤波器;所述极低频交流干扰信号为5Hz以下极低频交流干扰信号或5.5Hz以下极低频交流干扰信号。
根据先验知识,滤波器的阶数与滤波的效果相关,滤波器的阶数越高,滤波后残余的干扰信号越少(即滤波效果越好),但成本也越高。考虑到工频交流干扰信号的幅值(强度)要大于直流信号和极低频交流干扰信号的幅值(强度),本申请实施例中,对于较强的工频交流干扰信号可以采用相对低成本的低阶滤波器(因为自身强度强,受滤波后残余的干扰信号的影响小);而较弱的直流信号和极低频交流干扰信号可以采用相对滤波效果较好的高阶滤波器(因为自身强度弱,受滤波后残余的干扰信号的影响大)。示例性地,高通滤波器可以是二阶滤波器,低通滤波器可以是三阶滤波器;或者高通滤波器可以是三阶滤波器,低通滤波器可以是四阶滤波器等。
而使得分频滤波过程信号无损传递,高通滤波器和所述低通滤波器均采用有源滤波方式。
可选地,本申请实施例的极低频交流干扰信号可以为5Hz以下极低频交流干扰信号或5.5Hz以下极低频交流干扰信号,供用户按照所需的标准进行灵活的划分。
进一步,所述阴极保护参数检测方法,还包括以下至少之一:
获取所述管道电位信号;
通过信号隔离电路实现高通滤波器和低通滤波器的隔离;
通过物联网或移动通信技术将所述工频交流干扰信号、所述极低频交流干扰信号、所述有效直流保护电位信号和所述直流干扰信号上传给服务器。
本申请实施例中,管道电位信号可以通过传感器感应、专用测量仪表测量等方式获取,本申请对此不作具体的限定。
而为了提升阴极保护系统的抗干扰性能,本申请实施例可以通过信号隔离电路实现高通滤波器和低通滤波器的隔离,消除和隔离外部的电磁干扰以及高通滤波器和低通滤波器分频采样的信号之间的相互干扰。可选地,信号隔离电路可以基于高电压差分全隔离芯片设计,通过电偶隔离的方式进行分频采样回路信号干扰的消除和隔离,并实现分频采样信号的标准化转换。
可选地,本申请实施例还可以通过物联网(如IOT、AIOT)或移动通信技术(如4G、5G等)将工频交流干扰信号、极低频交流干扰信号、有效直流保护电位信号和直流干扰信号的有效值或波形等上传给服务器等远程监控设备,实现了埋地管道的阴极保护参数的远程监控与数据跨空间共享。
此外,为了进一步提升自动化控制性能和智能化程度,本申请实施例还可以设置在完成一次阴极保护参数检测之后,控制检测装置自动休眠并按预设周期自动唤醒,也可根据管道状况加密或减少检测频次。
请参阅图5,基于前面的描述,本发明实施例还提供了一种埋地管道的阴极保护参数检测方法,包括以下步骤:
S501、采用二阶有源高通线性滤波器对埋地管道的管道电位信号进行分频,获得工频交流干扰信号,并对所述工频交流干扰信号进行检测;
S502、采用三阶有源低通线性滤波器对所述管道电位信号进行分频,获得直流信号和5Hz以下极低频交流干扰信号的复合信号;
S503、采用数字滤波技术对所述直流信号和5Hz以下极低频交流干扰信号的复合信号进行分离,分别获得所述直流信号和5Hz以下所述极低频交流干扰信号,并分别对所述直流信号和5Hz以下所述极低频交流干扰信号进行检测;
S504、采用断电法对所述直流信号和5Hz以下极低频交流干扰信号的复合信号进行分离,得到有效直流保护电位信号,并对所述有效直流保护电位信号进行检测;
S505、将所述直流信号的值与所述有效直流保护电位信号的值作差,获得直流干扰信号的值。
本申请实施例的方法,对复杂工况条件下采集到的管道电位信号,采用二阶有源高通线性滤波器对管道电位信号进行分频,获得工频交流干扰信号,并对所述工频交流干扰信号进行检测。采用三阶有源低通线性滤波器对所述管道电位信号进行分频处理,先消除工频信号干扰,得到直流信号与5Hz以下的极低频交流信号复合信号。然后对所述直流信号与5Hz以下的极低频交流信号复合信号再采用数字滤波技术分离直流信号和频率为5Hz以下的极低频交流信号,然后分别检测所述直流信号和5Hz以下的所述极低频交流信号。采用断电法分离所述直流信号和5Hz以下的极低频交流信号复合信号获得有效直流保护电位信号,测出所述有效直流保护电位信号值,然后将所述直流信号减去所述有效直流保护电位信号,得到直流干扰信号的值,至此,已分别得到所述工频交流干扰信号值、频率为5Hz以下的所述极低频交流信号值、所述有效直流保护电位信号值以及所述直流干扰信号值。对复杂条件下阴极保护电位的信号组成频谱,采用精确分频技术,对管道的电位信号按照不同来源和类型进行分频滤波,一次性直接分别测出有效保护电位信号和各类干扰信号,可以在复杂条件下准确测出管道有效保护电位和干扰信号,方便地对管道的保护状态进行准确分析。
另一方面,如图6所示,本发明实施例还提供了一种电子设备,包括存储器602和处理器601,所述存储器602存储有计算机程序,所述处理器601执行所述计算机程序时实现前面所述的阴极保护参数检测方法。
图6所示的电子设备与图1或图5所示的阴极保护参数检测方法基于相同的发明构思,因此该电子设备采用了高通滤波器、低通滤波器、数字滤波技术、断电测量法等方法对复杂环境下的管道电位中复合的各种信号成份进行分频测量,可适应各种复杂条件下管道阴极保护电位的检测需求,可以准确测量埋地管道的有效保护电位信号,并同时测量出工频交流干扰信号、极低频交流干扰信号和直流干扰信号等各种类型的干扰信号,检测到的保护电位参数完整,测量的结果准确可靠,测量方法简单和便捷,解决了复杂条件下对埋地管道电位测量不准的难题。
另一方面,本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,所述存储介质存储有程序,所述程序被处理器执行实现前面所述的阴极保护参数检测方法。
该计算机可读存储介质与图1或图5所示的阴极保护参数检测方法基于相同的发明构思,因此该计算机可读存储介质在存储的程序被处理器执行时,采用了高通滤波器、低通滤波器、数字滤波技术、断电测量法等方法对复杂环境下的管道电位中复合的各种信号成份进行分频测量,可适应各种复杂条件下管道阴极保护电位的检测需求,可以准确测量埋地管道的有效保护电位信号,并同时测量出工频交流干扰信号、极低频交流干扰信号和直流干扰信号等各种类型的干扰信号,检测到的保护电位参数完整,测量的结果准确可靠,测量方法简单和便捷,解决了复杂条件下对埋地管道电位测量不准的难题。
可以理解的是,虽然上述各个流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本实施例中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,上述流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段,这些步骤或者阶段并不必然是在同一时间执行完成,而是可以在不同的时间执行,这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
本发明实施例还提供了一种计算机程序产品,该计算机程序产品包括计算机程序,该计算机程序存储在计算机可读存介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机程序,处理器执行该计算机程序,使得该计算机设备执行实现上述的阴极保护参数检测方法。
为了更好地说明本申请的阴极保护参数检测方法、设备及存储介质技术方案(后文简称本技术方案)的效果,下面结合具体的测试结果对比数据和具体应用例子进行进一步说明:
可以在杂散电流条件下应用于阴极保护参数检测的技术中,目前主流的检测技术有:极化探头检测技术、密间隔检测技术(CIPS)、杂散电流检测仪(SCM)等几种,本技术方案与上述各类技术在检测适用范围、检测效果、操作便利性等方面有较多优点,如下表1所示:
表1
Figure BDA0003478524690000091
Figure BDA0003478524690000101
表1中,√代表适用,ⅹ代表不适用,—代表不相关。
而图7、图8示出了应用本技术方案对城市A的B村埋地管道阴极保护参数进行测量得到的实测数据示例。其中,图7示出了对B村管道上某测试点进行数据监测的统计曲线,监测的时间间隔为12小时,图中曲线上沿轮廓线为晚间轨道交通系统停动后的管道通电电位监测数据,曲线下沿轮廓线为白天轨道交通系统停动后的管道通电电位监测数据,该曲线显示了本技术方案对数据监测的良好重复性,并能及时检测到干扰电流状态的变化。
综上所述,本申请的阴极保护参数检测方法、设备及存储介质技术方案,对复杂环境下阴极保护电位的信号组成进行了深入研究,识别出管道的阴极保护电位是一个由有效保护电位信号、工频交流干扰信号、极低频交流干扰信号和直流干扰信号等各种类型的干扰信号等在很窄的频谱区间内复合而成的复杂信号,本检测方法基于精确分频技术,采用了高通滤波器、低通滤波器、数字滤波技术、断电测量法等方法对复杂环境下的管道电位中复合的各种信号成份进行分频测量,通过对管道的电位信号按照不同来源和类型进行分频滤波,一次性直接分别测出有效保护电位信号和各类干扰信号,检测到的保护电位参数完整,测量的结果准确可靠,测量方法简单和便捷,方便地对管道的保护状态进行准确分析。将本技术方案各阴极保护参数的测量结果经过采用标准信号进行校验,得出本技术方案的整体综合误差小于2%,符合阴极保护参数测量要求。
本发明的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或装置不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或装置固有的其它步骤或单元。
应当理解,在本发明中,“至少一个(项)”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,用于描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,“A和/或B”可以表示:只存在A,只存在B以及同时存在A和B三种情况,其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,a,b或c中的至少一项(个),可以表示:a,b,c,“a和b”,“a和c”,“b和c”,或“a和b和c”,其中a,b,c可以是单个,也可以是多个。
应了解,在本发明实施例的描述中,多个(或多项)的含义是两个以上,大于、小于、超过等理解为不包括本数,以上、以下、以内等理解为包括本数。
在本发明所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统,装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机,服务器,或者网络装置等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory,简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
还应了解,本发明实施例提供的各种实施方式可以任意进行组合,以实现不同的技术效果。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明,但本发明并不局限于上述实施方式,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的共享条件下还可作出种种等同的变形或替换,这些等同的变形或替换均包括在本发明权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种埋地管道的阴极保护参数检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
采用高通滤波器对所述埋地管道的管道电位信号进行分频,得到工频交流干扰信号;
采用低通滤波器对所述管道电位信号进行分频,得到直流信号和极低频交流干扰信号的复合信号;
采用数字滤波技术对所述复合信号进行分频,从而分离得到所述直流信号和所述极低频交流干扰信号;
采用断电测量法对所述复合信号进行分频,得到有效直流保护电位信号;
根据所述直流信号和所述有效直流保护电位信号的差异,确定直流干扰信号;
检测并同时输出所述工频交流干扰信号、所述极低频交流干扰信号、所述有效直流保护电位信号和所述直流干扰信号。
2.根据权利要求1所述的阴极保护参数检测方法,其特征在于,所述根据所述直流信号和所述有效直流保护电位信号的差异,确定直流干扰信号,包括以下之一:
将所述直流信号的值减去所述有效直流保护电位信号的值得到的差值确定为所述直流干扰信号的值;
或者,获取所述有效直流保护电位信号的值与所述直流信号的值的比值作为第一比值,根据所述第一比值得到所述直流干扰信号的值与所述直流信号的值的比值作为第二比值,将所述直流信号的值与所述第二比值的乘积作为所述直流干扰信号的值。
3.根据权利要求1所述的阴极保护参数检测方法,其特征在于,所述检测并同时输出所述工频交流干扰信号、所述极低频交流干扰信号、所述有效直流保护电位信号和所述直流干扰信号,包括:
分别检测所述工频交流干扰信号、所述极低频交流干扰信号、所述有效直流保护电位信号和所述直流干扰信号;
同时显示所述工频交流干扰信号、所述极低频交流干扰信号、所述有效直流保护电位信号和所述直流干扰信号。
4.根据权利要求1所述的阴极保护参数检测方法,其特征在于,所述阴极保护参数检测方法,还包括以下步骤:
获取切换控制信号,根据所述切换控制信号执行以下至少之一:
采用高通滤波器对所述埋地管道的管道电位信号进行分频,得到工频交流干扰信号;
或者,采用低通滤波器对所述管道电位信号进行分频,得到直流信号和极低频交流干扰信号的复合信号;
或者,采用数字滤波技术对所述复合信号进行分频,从而分离得到所述直流信号和所述极低频交流干扰信号;
或者,采用断电测量法对所述复合信号进行分频,得到有效直流保护电位信号。
5.根据权利要求4所述的阴极保护参数检测方法,其特征在于,所述获取切换控制信号,包括以下至少之一:
通过物联网或移动通信技术接收服务器下发的所述切换控制信号;
或者,获取输入设备触发的所述切换控制信号。
6.根据权利要求1所述的阴极保护参数检测方法,其特征在于,所述高通滤波器的阶数低于所述低通滤波器的阶数,所述高通滤波器和所述低通滤波器均采用有源线性滤波器;所述极低频交流干扰信号为5Hz以下极低频交流干扰信号或5.5Hz以下极低频交流干扰信号。
7.根据权利要求1所述的阴极保护参数检测方法,其特征在于,所述阴极保护参数检测方法,还包括以下至少之一:
获取所述管道电位信号;
通过信号隔离电路实现高通滤波器和低通滤波器的隔离;
通过物联网或移动通信技术将所述工频交流干扰信号、所述极低频交流干扰信号、所述有效直流保护电位信号和所述直流干扰信号上传给服务器。
8.一种埋地管道的阴极保护参数检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
采用二阶有源高通线性滤波器对埋地管道的管道电位信号进行分频,获得工频交流干扰信号,并对所述工频交流干扰信号进行检测;
采用三阶有源低通线性滤波器对所述管道电位信号进行分频,获得直流信号和5Hz以下极低频交流干扰信号的复合信号;
采用数字滤波技术对所述直流信号和5Hz以下极低频交流干扰信号的复合信号进行分离,分别获得所述直流信号和5Hz以下所述极低频交流干扰信号,并分别对所述直流信号和5Hz以下所述极低频交流干扰信号进行检测;
采用断电法对所述直流信号和5Hz以下极低频交流干扰信号的复合信号进行分离,得到有效直流保护电位信号,并对所述有效直流保护电位信号进行检测;
将所述直流信号的值与所述有效直流保护电位信号的值作差,获得直流干扰信号的值。
9.一种电子设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8任意一项所述的阴极保护参数检测方法。
10.一种计算机可读存储介质,所述存储介质存储有程序,其特征在于,所述程序被处理器执行时实现权利要求1至8任意一项所述的阴极保护参数检测方法。
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