CN114672809A - 一种智能化管道阴极保护控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能化管道阴极保护控制系统，包括：智能测试桩，用于采集管道电位数据；杂散电流监测装置，用于采集管道的杂散电流数据；数据控制中心，用于根据杂散电流数据确定保护电流的大小，生成相应的电流控制指令，数据控制中心还用于存储管道电位数据和杂散电流数据；阴极保护装置，用于响应电流控制指令，向管道输出保护电流。本发明的系统能够有效的减少对长输管道阴极保护监控上投入的人力、物力，同时提高数据传输的及时性和可靠性；降低阴极保护系统的管理和运行维护费用，实现完整性管理与重点高危区域的多种方式监控，提前发现预警，避免事故发生，提升阴极保护系统智能化管理水平，有较大实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及管道保护技术领域，特别涉及一种智能化管道阴极保护控制系统。
背景技术
随着社会的进步与国家油气工业的发展，油气管道所承载的油气运输任务越来越重要，管道铺设的规模也越来越大，越来越复杂，对管道的防腐工作是保障管道安全运输的第一道防线，阴极保护技术也是除涂防腐层之外普遍使用的管道防腐技术。
目前我国埋地管道阴极保护数据的采集主要依靠人工野外携带万用表等检测仪器进行阴极保护数据检测，采集数据单一、效率低、可靠性差、危险性高，难以满足越来越多长输管道阴极保护数据监测的需求。管道上感应的杂散电流由管道流向土壤对管体有很强的腐蚀性，对于现有的阴极保护控制系统，杂散电流具有破坏性的作用，并可能带来危险。对于电位数据和杂散电流数据不能做好记录的话，将影响理想电位的设定，进而威胁管道的安全。
发明内容
本发明实施例提供了一种智能化管道阴极保护控制系统，用以解决现有技术中采集管道阴极保护数据存在的采集数据单一、效率低、可靠性差和危险性高的问题。
一方面，本发明实施例提供了一种智能化管道阴极保护控制系统，包括：
智能测试桩，用于采集管道电位数据；
杂散电流监测装置，用于采集管道的杂散电流数据；
数据控制中心，用于根据杂散电流数据确定保护电流的大小，生成相应的电流控制指令，数据控制中心还用于存储管道电位数据和杂散电流数据；
阴极保护装置，用于响应电流控制指令，向管道输出保护电流。
本发明中的一种智能化管道阴极保护控制系统，具有以下优点：
能够有效的减少对长输管道阴极保护监控上投入的人力、物力，同时提高数据传输的及时性和可靠性；降低阴极保护系统的管理和运行维护费用，实现完整性管理与重点高危区域的多种方式监控，提前发现预警，避免事故发生，提升阴极保护系统智能化管理水平，有较大实用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种智能化管道阴极保护控制系统的组成示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的一种智能化管道阴极保护控制系统的组成示意图。本发明实施例提供了一种智能化管道阴极保护控制系统，包括：
智能测试桩，用于采集管道电位数据；
杂散电流监测装置，用于采集管道的杂散电流数据；
数据控制中心，用于根据杂散电流数据确定保护电流的大小，生成相应的电流控制指令，数据控制中心还用于存储管道电位数据和杂散电流数据；
阴极保护装置，用于响应电流控制指令，向管道输出保护电流。
示例性地，数据控制中心可以包括中央处理器、预警单元和存储单元，存储单元用于存储上述管道电位数据和杂散电流数据。在本发明中，存储单元除了用于存储管道电位数据和杂散电流数据外，还存储有电位影响模型，该模型由管理人员预先建立，当获得杂散电流数据后，中央处理器首先对其进行预处理，然后输入到电位影响模型，该电位影响模型利用机器学习算法对杂散电流数据处理后，输出杂散电流对管道电位的影响程度大小。如果确定的影响程度过大，超过了设定的阈值，则预警单元发出预警信息。在本发明中，预警单元为LED灯。
在确定杂散电流对管道电位的影响大小后，中央处理器还根据该影响大小确定相应的保护电流大小，生成相应的电流控制指令后，将其发送给阴极保护装置。阴极保护装置接收电流控制指令，对输出的电流进行调整。
在本发明的实施例中，阴极保护装置给管道提供保护电流，使管道电位处于标准中的-0.85至-1.25之间。数据控制中心还可以包括显示屏，该显示屏可以采用LCD(液晶显示器)显示屏，LCD显示屏的分辨率为800*480，其利用framebuffer帧缓存技术实现管道电位数据的折线显示。杂散电流监测装置可以采用SCM杂散电流监测仪。
在一种可能的实施例中，还包括：无线收发装置，用于将管道电位数据和杂散电流数据以无线通信的形式发送给数据控制中心。
示例性地，无线收发装置包括：无线发送单元，与智能测试桩和杂散电流监测装置通过CAN(控制器局域网络)总线连接；无线接收单元，与数据控制中心通过CAN总线连接，无线接收单元与无线发送单元之间无线通信连接。
无线发送单元和无线接收单元之间通过4G或NB-IoT(窄带物联网)通信连接，以将管道电位数据和杂散电流数据定时上传至数据控制中心。
在一种可能的实施例中，服务器，用于获取数据控制中心存储的数据，并允许用户通过浏览器查看获取到的数据。
示例性地，用户可以通过诸如手机、计算机等设备以浏览器为媒介来访问服务器中存储的数据。具体地，上述手机、计算机等设备在接收到用户的操作指令后，首先利用高精度的运放电路和AD(模拟数字)转换电路对操作指令进行转换，形成计算机能够识别的二进制数据，该二进制数据由设备的CPU(中央处理单元)进行打包和转码处理后，通过板载的4G通信模块发送至服务器。服务器对用户的身份进行验证后，即可响应设备发送的操作指令将相应的数据发送给设备，使用户能够查看服务器存储的数据。
在本发明的实施例中，服务器采用SQLSERVER数据库对海量的数据进行存储，用户仅需要使用浏览器登录B/S架构的访问页面，即可查看管道各个测试点的阴极保护数据。
在一种可能的实施例中，智能测试桩包括：极化探头，用于采集管道电位信号；调理模块，用于对管道电位信号进行调理；AD转换模块，用于将调理后的管道电位信号转换为数字信号，形成管道电位数据。
示例性地，极化探头内部包含参比电极和极化试片，参比电极可以使用硫酸铜制作，参比电极用于产生参考电位，极化试片通过电缆与调理模块电连接。通过参比电极和极化试片可以定时采集管道上的通电电位、断电电位和自腐蚀电位等管道电位信号，该管道电位信号经过调理模块进行滤波和放大等调理处理后，再经过AD转换模块将模拟信号转换为数字信号，形成可以被无线收发模块发送的管道电位数据。
具体地，在采集管道上的断电电位时，需要先将极化试片与管道的接触断开，然后取0.5s的瞬间管地作为断电电位。
除上述模块外，智能测试桩还包含电源模块，该电源模块可以向智能测试桩中的其他模块供电。在本发明的实施例中，电源模块由ARM低功耗MCU(微控制单元)芯片和大容量的一次性锂电池组成，整体使用寿命可达8年。
在一种可能的实施例中，阴极保护装置包括：恒电位仪；主控模块，用于根据电流控制指令控制恒电位仪输出的保护电流。
示例性地，阴极保护装置还包括：DA(数字模拟)转换模块、电源模块、参比电极和阳极地床。电源模块用于向阴极保护装置中的其他模块供电，主控模块采用DTU-TD220处理器，DA转换模块采用TLV5618芯片，主控模块接收到电流控制指令后，生成相应的执行信号，该执行信号输入DA转换模块。主控模块通过PID(比例积分微分)控制来稳定DA转换模块的输出，使DA转换模块将执行信号转换为模拟信号，恒电位仪在该模拟信号的控制下输入保护电流。
阴极保护装置中的参比电极和阳极地床均与恒电位仪连接，参比电极用于获取参考电位，恒电位仪输出的保护电流经过阳极地床流入管道附近的土壤中。在本发明中，阳极地床为辅助电极，辅助电极以20支为一组形成阳极地床，辅助电极选自非自耗阳极，因此不需要使用比碳钢电位更负的阳极并牺牲阳极法对管道进行保护。
在一种可能的实施例中，阴极保护装置还包括：管道电位传感器，用于检测管道的实时电位；主控模块根据实时电位以及预设的理想电位确定保护电流的大小，并控制恒电位仪输出相应大小的保护电流。
示例性地，主控模块还将实时电位发送至数据控制中心。本发明中的控制系统除采用数据控制中心进行自动控制外，还可以进行手动控制。在手动控制时，用户通过浏览器接入服务器后，通过Labview提供的输入框输入理想电位，该理想电位数据传回到数据控制中心的中央处理器，中央处理器再通过RS485下传至阴极保护装置的主控模块，主控模块将接收到的理想电位与管道电位传感器采集到的实时电位进行比较，根据比较结果对恒电位仪输出的保护电流进行调节，以使管道电位处在有效的保护范围中。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种智能化管道阴极保护控制系统，其特征在于，包括：
智能测试桩，用于采集管道电位数据；
杂散电流监测装置，用于采集管道的杂散电流数据；
数据控制中心，用于根据杂散电流数据确定保护电流的大小，生成相应的电流控制指令，所述数据控制中心还用于存储所述管道电位数据和杂散电流数据；
阴极保护装置，用于响应所述电流控制指令，向管道输出保护电流。
2.根据权利要求1所述的一种智能化管道阴极保护控制系统，其特征在于，还包括：
无线收发装置，用于将所述管道电位数据和杂散电流数据以无线通信的形式发送给所述数据控制中心。
3.根据权利要求2所述的一种智能化管道阴极保护控制系统，其特征在于，所述无线收发装置包括：
无线发送单元，与所述智能测试桩和杂散电流监测装置通过CAN总线连接；
无线接收单元，与所述数据控制中心通过CAN总线连接，所述无线接收单元与所述无线发送单元之间无线通信连接。
4.根据权利要求1所述的一种智能化管道阴极保护控制系统，其特征在于，还包括：
服务器，用于获取所述数据控制中心存储的数据，并允许用户通过浏览器查看获取到的数据。
5.根据权利要求1所述的一种智能化管道阴极保护控制系统，其特征在于，所述智能测试桩包括：
极化探头，用于采集管道电位信号；
调理模块，用于对所述管道电位信号进行调理；
AD转换模块，用于将调理后的管道电位信号转换为数字信号，形成所述管道电位数据。
6.根据权利要求1所述的一种智能化管道阴极保护控制系统，其特征在于，所述阴极保护装置包括：
恒电位仪；
主控模块，用于根据电流控制指令控制所述恒电位仪输出的保护电流。
7.根据权利要求6所述的一种智能化管道阴极保护控制系统，其特征在于，所述阴极保护装置还包括：
管道电位传感器，用于检测管道的实时电位；
所述主控模块根据所述实时电位以及预设的理想电位确定所述保护电流的大小，并控制所述恒电位仪输出相应大小的保护电流。
8.根据权利要求7所述的一种智能化管道阴极保护控制系统，其特征在于，所述主控模块还将所述实时电位发送至所述数据控制中心。
9.根据权利要求6所述的一种智能化管道阴极保护控制系统，其特征在于，所述阴极保护装置还包括：
DA转换模块，所述主控模块在接收所述电流控制指令后，生成相应的执行信号，所述DA转换模块用于将所述执行信号转换为模拟信号；
所述恒电位仪在转换后的模拟信号控制下输出保护电流。
10.根据权利要求1所述的一种智能化管道阴极保护控制系统，其特征在于，所述数据控制中心中存储有电位影响模型，所述电位影响模型根据输入的所述管道电位数据确定所述保护电流的大小。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhang Yansong Inventor after: Li Lin Inventor before: Zhang Yansong Inventor before: Li Lin Inventor before: Zhang Jing |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |