CN204874751U - 一种智能测试桩 - Google Patents

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Abstract

一种智能测试桩,包括桩帽,标志桩,安放于所述标志桩内部的智能测控器,所述智能测控器经过导线分别与极化探头、参比电极、以及地下管道连接;并且第一极化试片与所述地下管道电连接,第二极化试片设置于所述地下管道附近,所述智能测试桩通过所述极化探头探测所述第一极化试片,所述第二极化试片,与所述地下管道相对于所述参比电极间的电位值;其特征在于:所述智能测控器中至少包括:一中央处理器,以及分别与所述中央处理器连接的数据采集模块,为所述智能测控器供电的电源模块,GPS授时模块,实现与外部通信的GPRS模块,将所述数据采集模块采集的数据进行本地存储的数据存储模块,复位模块,以及实现所述智能测控器校时的实时时钟模块。

Description

一种智能测试粧
技术领域
[0001] 本实用新型涉及阴极保护技术,尤其涉及一种实现对地下管线阴极保护状态进行监控的智能测试粧及其测控方法。
背景技术
[0002] 阴极保护是石油、石化行业油品运输中保护埋设于地下的钢质石油管道,有效抑制腐蚀的重要手段。在管道的腐蚀事故中,由于阴极保护不到位,导致地下管道出现腐蚀泄露的情况非常多。一旦这些管道,出现泄露,将造成严重的安全事故。在实际运行过程中,正确的维护对于保护效果的好坏起着至关重要的作用,因而用于监测阴极保护参数的测试粧成为了管道维护中必不可少的设备。
[0003]目前,虽然使用测试粧检测管道中的阴极保护参数较为普遍,如,在外国的一些公司采用阴极保护有线监控,其将数据并入SCADA系统(数据采集与监控系统),当然,也有采用部分无线远程监控与检测的阴极保护系统,但是在这些应用系统中,其中使用到的检测阴极保护参数的测试粧仍然存在以下诸多问题:
[0004] I)在测试粧中没有设置相应的信号发射和接收装置,只能依靠人工定期巡查获取其采集到的数据,效率非常低,甚至有些人工测量点难以到达,导致数据虚假、缺失;
[0005] 2)测试粧中存在一些无需实时供电的元器件,但是目前的测试粧长期为其供电,耗电量大,造成过高频率的更换其内部的电池,不仅费电,同时耗费大量的人工成本;
[0006] 3)现有的测试粧普遍采用检测通电电位的方法进行监控,由于通电电位含有IR降而存在测量上的误差,且受杂散电流干扰,将其作为计算管道保护率的数值是不严谨的。因此要准确计算管道保护率,必须要测得管道断电电位。目前已实现的一种测量断电电位的方法是恒电位仪与测试粧同步断电测量法。恒电位仪与测试粧同步断电测量法测得的断电电位可消除IR降,但不能消除杂散电流的干扰,这种具有误差的结果往往会误导管理;且断电电位人工测量难度较大,技术要求高。
[0007] 因此,解决目前测试粧中存在的问题,寻求更为高效、准确、先进的工作模式,实现对运行中的阴极保护系统的远程实时监控,尽可能的降低测试粧的耗电,准确获得管道中的断电电位成为了本领域的技术人员应该努力解决的一大课题。
实用新型内容
[0008] 针对上述问题,本实用新型发明的目的:旨在提供一种智能测试粧及其测控方法,其不仅能够实现对运行中的阴极保护系统的实时监控,同时通过在测试粧中设置继电器控制极化探头和管道连接线的通断以精确获取管道中的断电电位。
[0009] 这种智能测试粧,包括粧帽1、标志粧2、安放于标志粧2内部的智能测控器3、接地线4以及分别与智能测控器3连接的参比电极5、极化探头6,地下管道7,所述地下管道7与第一极化试片19电连接,第二极化试片设置于所述地下管道7附近,所述智能测试粧通过所述极化探头6探测所述第一极化试片19,所述第二极化试片,与所述地下管道7相对于所述参比电极5间的电位值。
[0010] 所述智能测控器3中至少包括:一中央处理器9、数据采集模块8,以及为所述智能测控器3供电的电源模块15、GPS授时模块10,实现与外部通信的GPRS模块11,将采集的数据进行本地存储的数据存储模块12、复位模块13和实现所述智能测控器3校时的实时时钟丰旲块14。
[0011] 其中,所述数据采集模块8中包括:三路防护预处理电路、三路低通滤波电路、一路模拟数字转换器17以及为其提供基准电压的基准电压源18和继电器16。
[0012] 电源模块15中包括:锂电池、低压差线性电源电路、电源控制电路。
[0013] 优选地,所述中央处理器9为型号为MSP430F169的低功耗中央处理器9。
[0014] 优选地,所述防护预处理电路中包括一自恢复保险丝,一瞬态抑制二极管,一共模抑制电感,第一电容,第二电容,第一分压电阻,以及第二分压电阻;其中,
[0015] 所述自恢复保险丝的第一端与输入所述模拟信号的正输入端极连接,第二端与所述瞬态抑制二极管的负极连接,所述瞬态抑制二极管的正极接所述模拟信号的负输入端连接模拟地,所述第一电容并联在所述瞬态抑制二极管的两端;所述共模抑制电感的第一端和第二端分别与所述瞬态抑制二极管的负极和正极连接;所述第二电容并联连接在所述共模抑制电感的第三端和第四端;所述第一分压电阻和所述第二分压电阻串联连接,且所述串联连接的第一分压电阻和所述第二分压电阻并联连接在所述第二电容的两端,所述第二分压电阻两端的电压信号作为经过所述预防护处理的输出。所述防护预处理电路用于抑制信号中瞬态尖峰脉冲,同时将输入的模拟信号经过分压调整至所述模拟数字转换器可采集的范围内。
[0016] 优选地,所述低通滤波器为巴特沃斯二阶低通滤波器或切比雪夫低通滤波器。所述低通滤波电路,用于滤除输入模拟信号中的交流干扰信号。
[0017] 优选地,所述模拟数字转换器17为型号为AD7799的24位三路差分模拟输入Σ - Λ型数模转换器。所述模拟数字转换器17用于将经过所述低通滤波器的输入模拟信号转换为数字信号。
[0018] 优选地,所述继电器16选用的继电器16的型号为G6S-2F-3V。用于控制所述第一极化试片19和管道7连接线的通断。
[0019] 优选地,所述低压差线电源电路中分别包括型号为WR2050S-1WR2和型号为MAX884ESA的电源电路,分别将所述锂电池提供的7.4V电源电压转换为5V和3.3V的电源电压。
[0020] 优选地,所述电源控制电路为采用双N和P沟道MOSFET组成的型号为IRF7309的控制芯片。
[0021] 优选地,所述GPS授时模块10为UBLOX或M8729GPS芯片,或由UM220-1II北斗和GPS双模芯片组成。
[0022] 优选地,所述GPRS模块11为3G GPRS DTU模块。
[0023] 优选地,所述数据存储模块12的型号为FM26LC64的存储芯片。
[0024] 优选地,所述复位模块13包括一看门狗电路13。
[0025] 优选地,所述看门狗电路13的型号为MCP1316-29的看门狗芯片。
[0026] 优选地,所述实时时钟模块14为一型号为R2025S的高精度实时时钟芯片。
[0027] 本发明中还提供了一种智能测试粧的测控方法,应用于上述智能测试粧,其中,所述智能测试粧与远程监控平台21连接,至少包括以下步骤:
[0028] SI实时时钟模块14唤醒处于休眠状态的处理器;
[0029] S2唤醒后的所述处理器通过电源控制电路给GPS授时模块10,GPRS模块11,以及数据采集模块8供电;
[0030] S3通电后,所述GPS授时模块10开始搜索卫星,所述GPRS模块11分别开始连接所述远程监控平台21 ;
[0031] S4GPS授时模块10搜索卫星成功后,处理器根据所述卫星的授时时间校正实时时钟模块14的时间;
[0032] S5处理器基于校正过后的实时时钟模块14的时间,在预设时间通过继电器16断开第一极化试片19和管道7之间的连接;
[0033] S6所述第一极化试片19和所述管道7断开连接特定时间之后,数据采集模块8通过测量所述第一极化试片19相对于参比电极5的电位获取断电电位;通过测量所述管道7相对于所述参比电极5的电位获取通电电位;通过测量所述第二极化试片相对于参比电极5的电位获取自然电位;
[0034] S7测量结束之后,处理器通过所述继电器16恢复所述第一极化试片19和所述管道7之间的连接;
[0035] S8所述处理器获取所述数据采集模块8采集的断电电位,通电电位,以及自然电位值并进行处理,随后将处理过后的数据发送至所述远程监控平台21 ;
[0036] S9所述处理器所述电源控制电路断开给所述GPS授时模块10,所述GPRS模块11,以及所述数据采集模块8的供电,所述智能测控器3进入休眠状态,等待下一次所述实时时钟的唤醒。
[0037] 优选地,在步骤S6中,所述第一极化试片19和所述地下管道7断开连接10ms之后,所述数据采集模块8开始采集所述第一极化试片19,所述地下管道7和所述第二极化试片相对于所述参比电极5的断电电位,通电电位,和自然电位值。
[0038] 优选地,在步骤S6中,所述第二极化试片和所述参比电极5分别与所述第一路防护预处理电路的正负输入端连接;所述管道7和所述参比电极5分别与所述第二路防护预处理电路的正负输入端连接;所述第一极化试片19和所述参比电极5分别与所述第三路防护预处理电路的正负输入端连接。
[0039] 根据以上技术方案提出的这种地下管线阴极保护的智能测试粧,与现有普遍使用国内外已公开的智能测试粧相比较,至少具有以下优点:
[0040] 1、通过设置在数据采集模块中的继电器控制第一极化试片和管道之间的连接线的通断,准确地实现断电电位的测量,有效地消除IR降和杂散电流的干扰,将其作为计算地下管道保护率的数值准确、无误差;
[0041 ] 2.通过电源控制电路控制控制GPS授时模块,GPRS模块,模拟数字转换器,以及基准电压源中供电的通断,使得本发实用新型提供的智能测控器具有自动唤醒功能,完成测量任务后自动进入休眠状态,节省电能;正常情况下可使用3年。
附图说明
[0042] 图1为本实用新型中智能测试粧的结构示意图;
[0043] 图2为本实用新型中智能测控器电路原理框图;
[0044] 图3为本实用新型中央处理器的电路图;
[0045] 图4为本实用新型中防护预处理电路图;
[0046] 图5为本实用新型中低通滤波电路图;
[0047] 图6为本实用新型中模拟数字转换器电路图;
[0048] 图7为本实用新型中基准电压源电路图;
[0049] 图8为本实用新型中低压差线电源电路中第一电源电路图(3.3V);
[0050] 图9为本实用新型中低压差线电源电路中第二电源电路图(5V);
[0051] 图10为本实用新型中电源控制电路图;
[0052] 图11为本实用新型中继电控制电路图;
[0053] 图12为本实用新型中数据存储模块的电路图;
[0054] 图13为本实用新型中看门狗电路图;
[0055] 图14为本实用新型中高精度实时时钟电路图;
[0056] 图15为本实用新型中阴极保护智能监控系统结构示意图;
[0057] 图16为本实用新型中测量管道断电电位的结构示意图。
[0058] 图中:1-粧帽 2-标志粧 3-智能测控器 4-接地线 5-参比电极6-极化探头 7-地下管道 8-数据采集模块 9-中央处理器10-GPS授时模块Il-GPRS模块12-存储模块13-复位模块14-实时时钟模块15-电源模块 16-继电器模块17-模拟数字转换器18-基准电压源19-第一极化试片20-服务器21-远程监控平台22-卫星23-GPRS基站24-恒电位仪25-智能测试粧。
具体实施方式
[0059] 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明:
[0060] 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,下面结合附图和实施例对本发明进行具体的描述。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提出具有同等功能的电路结构附图。
[0061] 如图1所示,这种智能测试粧,包括粧帽1、标志粧2、安放于标志粧2内部的智能测控器3、接地线4、以及分别与智能测控器3连接的参比电极5,极化探头6、地下管道7,第一极化试片19与所述地下管道7电连接,第二极化试片设置于所述地下管道7附近;所述智能测试粧通过所述极化探头6探测所述第一极化试片19、所述第二极化试片,与所述地下管道7相对于所述参比电极间的电位值;如图2所示:所述智能测控器3中至少包括:一中央处理器9,以及分别与所述中央处理器连接的数据采集模块8,为所述智能测控器供电的电源模块15,GPS授时模块10,实现与外部通信的GPRS模块11,将所述数据采集模块采集的数据进行本地存储的数据存储模块12,复位模块13,以及实现所述智能测控器校时的实时时钟模块14。
[0062] 其中,数据采集模块8中包括:三路防护预处理电路(B1、B2、B3)、三路低通滤波电路(A。A2, A3)、一路模拟数字转换器17以及为其提供基准电压的基准电压源18和继电器16。
[0063] 电源模块15中包括:锂电池、低压差线性电源电路、电源控制电路。
[0064] 具体地,在本发明中,在智能测控器3表面延伸出4根航空端子连接线,通过标志粧2侧面的圆孔分别连接在极化探头6的两个连接点、参比电极5和管道7的连接点上。其中,极化探头6为圆环形,型号为ANK0-TC-CSE-111,上面有两个小的圆形凹面,两个凹面分别对应的两个点分别接数据采集电路的第一极化试片19和第二极化试片的连接点,且数据采集电路通过管道7连接线与地下管道7的焊点连接;本发明中使用的参比电极5为永久参比电极5,可以埋于地下长期工作,性质稳定。
[0065] 进一步地,如图2所示,为本发明中智能测控器3电路原理框图。
[0066] 作为具体实施方式,在本发明中采用型号为MSP430F169的高性能超低功耗的单片机作为中央处理器9,其电路图如图3所示,其正常工作模式时需要3.3V的供电电压,待机工作模式时功耗为0.8uA,掉电模式功耗为0.luA,且本发明选用的处理芯片从待机状态到唤醒时间不超过6us。
[0067] 当然,在本实用新型中还可以选用其他型号的低功耗中央处理器9,譬如:PIC、STM8L、C8051系列低功耗单片机(如STM8L101F2、PIC16C72、C8051F等),只要其能实现本发明的目的,都应包括在本发明可选用的中央处理器。
[0068] 具体地,如图4所示,为本实用新型中防护预处理电路图,包括一自恢复保险丝F1,一瞬态抑制二极管D1,一共模抑制电感CL1,第一电容C1,第二电容C2,第一分压电阻R1,以及第二分压电阻R2,其中,自恢复保险丝F1的第一端与模拟信号的正输入端(图示中A+端)连接,第二端与瞬态抑制二极管D1的负极连接,瞬态抑制二极管D:的正极接负输入端(图示中AGND端),第一电容(^并联在瞬态抑制二极管D i的两端;共模抑制电感CL ^勺第一端和第二端分别与瞬态抑制二极管D1的负极和正极连接;第二电容(:2并联连接在共模抑制电感CL1的第三端和第四端;第一分压电阻R JP第二分压电阻1?2串联连接,且串联连接的第一分压电阻R1和第二分压电阻R2并联连接在第二电容的两端,第二分压电阻1?2两端的电压信号作为经过预防护处理的输出。
[0069] 具体地,在实际应用中,三路防护预处理电路的模拟信号的正输入端(图示中的A+端)分别接第二极化试片,管道,以及第一极化试片,负输入端(AGND)皆接参比电极端。更进一步的,在本实用新型中,自恢复保险丝型号为TRF250-120,瞬态抑制二极管D ι的型号为SMBJ15CA,第一电容(^的型号为GRM31BR72J102KW01L ;第二电容C 2的容量值为100pF,两端可承受的电压为630V ;共模抑制电感CL1为电感量为4.7mH型号为50475C的电感器,第一分压电阻&的阻值为499K,第二分压电阻1?2的阻值为10K。在本发明中,输入模拟信号经过了自恢复保险丝,瞬态抑制二极管和共模抑制电感的预处理之后进入由第一分压电阻和第二分压电阻组成的分压电路中,将信号调整至模拟数字转换模块可采样的范围;同时本发明提供的防护预处理电路还能保护智能测试粧设备免受雷电过电压、操作过电压、工频瞬态过电压冲击而损坏。
[0070] 进一步地,低通滤波器为巴特沃斯二阶低通滤波器或切比雪夫低通滤波器。具体地,在本发明中,采用的是巴特沃斯二阶低通滤波器,用于滤除输入模拟信号中的交流干扰信号,其电路图如图5所示,低通滤波电路的输入端与防护预处理电路中第二分压电阻的输出连接。当然,在本发明中,还可以使用别种型号的低通滤波器,只要其能实现本发明的目的,都包括在本发明的内容中。
[0071] 进一步地,模拟数字转换器17型号为AD7799,它是24位三路差分模拟输入Σ-Λ型数模转换器,如图6所示,这种型号的模拟数字转换器17适合高精度测量应用的低功耗、低噪声、完整模拟前端,内部集成了片内低噪声仪表放大器,因而可直接输入小信号,具体地,均方根噪声最小为27nV,典型功耗为380 μ A0具体地,在实际应用中,低通滤波电路的输出端分别与图示中模拟输入端AINl+和AINl-端或ΑΙΝ2+和ΑΙΝ2-端或ΑΙΝ3+和ΑΙΝ3-端连接;输出端AD-SCLK,AD-S頂0及AD-SOMI分别接中央处理器中P1.2/ΤΑ1, Pl.3/ΤΑ2,及PL 4/SMCLK。所述的模拟数字转换器17采用REF191型号的精密带隙基准电压源18,如图7所示,其精度高达到2mv,温度系数5Pppm,功耗低于45 μ Α。具体地,当输入模拟信号经过防护预处理电路和低通滤波电路处理之后,模拟数字转换器17即将其转换为数字信号,最后将数字信号输入中央处理器9中进行处理。
[0072] 在实际应用中所述的模拟数字转换器也可以选用ADS1296、ADS131E06等24位高精度模数转换器来替代。
[0073] 更进一步地,所述电源模块15中包括:锂电池,用于给智能测控器3供电;与锂电池连接低压差线性电源电路,将锂电池输入的电压进行转换;及与低压差线性电源电路连接的电源控制电路,控制GPS授时模块10,GPRS模块11,模拟数字转换器17,以及基准电压源18中供电的通断。具体地,低压差线电源电路中分别包括型号为WR2050S-1WR2和型号为MAX884ESA的电源电路,如图8和图9所示,分别将锂电池提供的7.4V电源电压转换为5V和3.3V的电源电压。
[0074] 进一步地,电源控制电路为采用双N和P沟道MOSFET组成的型号为IRF7309的控制芯片,如图10所示,可实现GPS授时模块10、GPRS模块11、模拟数字转换器17、基准电压源18等的通断,具体地,当这些耗电量较大的芯片在不需要电源供电情况下的完全关断,以达到降低功耗的目的。在实际应用中,电源控制电路中的端口 P0WER_CTL与中央处理器9中的端口 P2.1/ATINCLK连接。
[0075] 进一步地,继电器16的型号为G6S-2F-3V,如图11所示,用于实现管道7和第一极化试片19之间的连接线的的接通和断开。
[0076] 进一步地,GPS授时模块10为UBLOX或M8729GPS芯片,或由UM220-1II北斗和GPS双模芯片组成。具体地,在本发明中采用UBLOX高精度GPS授时芯片,通过卫星实现对沿管道7分布的智能测试粧的定位和精准的授时,且本发明采用的GPS授时芯片其搜星速度快,灵敏度高,授时精度高,可达10ns。当然,在本发明中不限于上述芯片,还可以选用UM220-1II北斗和GPS双模芯片等只要其能实现本发明的目的,都包括在本发明的内容中。
[0077] 作为本实用新型的具体实施方式,本实用新型提供的智能测试粧使用卫星(GPS、北斗)统一授时,对于一条地下管道7上的所有智能测试粧进行可以同时断电、同时采集通电电位、断电电位和自然电位,采集断电0.05〜0.3秒时各测试粧的电位数据,并通过智能测控器3中的GPRS芯片将上述数据上传到,当然,在本发明中,断电采集时间可以在阴极保护智能监控系统(用于实现对智能测控器3的远程操控)设定修改。
[0078] 进一步地,GPRS模块11为3G GPRS DTU模块,实现信息的无线传输至阴极保护监控中心的主服务器中,包括采集数据的上传和指令的接收。本发明采用的GPRS模块11,宽电压供电,支持掉线自动连接,支持呼叫唤醒功能,支持数据加密协议。当然,本发明中,还可使用其他型号的模块,如GPRS/CDMA DTU、3G的WCDMA、TD-SCDMA、EVDO、DTU模块等,只要其能实现本发明的目的,都包括在本发明的内容中。
[0079] 进一步地,数据存储模块12的型号为FM26LC64的存储芯片,如图12所示。具体地,当GPRS信号不好的时候可将数据暂时存储在此存储器中,待信号好的时候再发送到远程监控平台上,具体地,在实际应用中,图示中数据存储模块12时钟信号端I2C_SCL和数据信号端I2C_SDA分别与中央处理器9的接口 P3.1/SIM00/SDA和P3.3/UCLK0/SCL连接。
[0080] 进一步地,复位模块13包括一看门狗电路。更进一步地,看门狗电路的型号为MCP1316-29的看门狗芯片,如图13所示,可实现遇到程序跑飞或电压突降时复位中央处理器9的目的,且可以保护中央处理器9免于在低压运行情况下而造成的损坏。具体地,在实际应用中,看门狗芯片的电压检测端WDI接中央处理器9的接口 P4.1/TBI连接。
[0081] 进一步地,实时时钟模块14包括一高精度实时时钟芯片。更近一步地,如图14所示,高精度实时时钟芯片的型号为R2025S,其温度系数为5ppm,典型功耗0.48uA。具体地,实时时钟的时间可根据远程监控系统授时,或GPS授时模块10授时。具体的,GPS授时模块10授时是在每次上电后。远程监控系统授时是在GPS无信号持续一个月以上时间之后。具体地,在实际应用中,图示中实时时钟芯片14的时钟信号端I2C_SCL和数据信号端I2C_SDA分别与中央处理器9的接口 P3.1/SIM00/SDA和P3.3/UCLK0/SCL连接。
[0082] 本实用新型中还提供了一种阴极保护智能监控系统,如图15所示,智能测试粧和智能恒电位仪24联同装有智能管理软件的服务器20、远程监控平台21、卫星22和GPRS基站23共同构成实测数据和控制数据的智能化归集、处理和传输的地下管线阴极保护的智能化远程监控系统。具体地,智能测试粧和智能恒电位仪24将采集到的电性能参数通过GPRS模块11上传至服务器20,由监控中心根据得到的数据集图像曲线的显示结果,通过监控主机系统下达指令,改变恒电位仪24设定的保护电位值,并通过网络将改变指令传送到恒电位仪24,使地下管线达到最佳的受保护状态。与此同时,智能恒电位仪24和智能测试粧中分别包括有GPS授时模块10和GPRS模块11,保障了阴极保护智能监控系统的精确定位,同时授时,以及同步断电。恒电位仪24的同步断电,保证了测得的管道7的断电电位是真实有效的断电电位,使得本发明提供的阴极保护智能监控系统正确评估出管道7的阴极保护状态。又由于每个智能测试粧对应唯一的编号的测控板,当管道7某一点数据出现异常时,可以快速定位异常点,有助于故障的及时排查,大大提高了工作的准确度和效率。
[0083] 本实用新型提供了一种智能测试粧的测控方法,应用于上述智能测试粧,其中,智能测试粧与远程监控平台21连接,其特征在于,至少包括以下步骤:
[0084] SI实时时钟模块14唤醒处于休眠状态的处理器;
[0085] S2唤醒后的处理器通过电源控制电路给GPS授时模块10,GPRS模块11,以及数据采集模块8供电;
[0086] S3通电后,GPS授时模块10开始搜索卫星,GPRS模块11分别开始连接远程监控平台21 ;
[0087] S4GPS授时模块10搜索卫星成功后,处理器根据卫星的授时时间校正实时时钟模块14的时间;
[0088] S5处理器基于校正过后的实时时钟模块14的时间,在预设时间通过继电器16断开第一极化试片19和地下管道7之间的连接;
[0089] S6第一极化试片19和地下管道7断开连接特定时间之后,数据采集模块8通过测量第一极化试片19相对于参比电极5的电位获取断电电位;通过测量地下管道7相对于参比电极5的电位获取通电电位;通过测量第二极化试片相对于参比电极5的电位获取自然电位;更进一步地,在步骤S6中,第二极化试片和参比电极5分别与第一路防护预处理电路的正负输入端连接;地下管道7和参比电极5分别与第二路防护预处理电路的正负输入端连接;第一极化试片19和参比电极5分别与第三路防护预处理电路的正负输入端连接。
[0090] S7测量结束之后,处理器通过继电器16恢复第一极化试片19和地下管道7之间的连接;
[0091 ] S8处理器获取数据采集模块8采集的断电电位,通电电位,以及自然电位值并进行处理,随后将处理过后的数据发送至远程监控平台21 ;
[0092] S9处理器电源控制电路断开给GPS授时模块10,GPRS模块11,以及数据采集模块8的供电,智能测控器3进入休眠状态,等待下一次实时时钟的唤醒。
[0093] 智能测试粧的测控方法具体工作过程描述如下:首先,智能测控器3的中央处理器9在休眠状态时收到实时时钟模块14 (在本发明中为高精度实时时钟芯片)的时间到时信号触发或内部定时器周期性信号触发而唤醒;当中央处理器9唤醒后,即通过电源控制模块给GPRS模块11、GPS授时模块10、数据采集模块8供电。在这里,当GPS授时模块10和GPRS模块11通电后,两个模块等待一定时间,如50秒至其稳定,则GPRS模块11自动连接至远程监控平台21,GPS授时模块10开始搜星直至成功,值得注意的是,GPRS模块11与远程监控平台21连接成功后,中央处理器9接收远程监控平台21发送的GPRS命令,此时若远程监控平台21发送命令则优先执行命令,若无命令则直接进入后续步骤,特别地,在本发明中,远程监控平台21发送的命令具体包括:更新断电测量时间、)更新测量周期、设定参数、软复位、修改服务器20IP地址、系统校时等。
[0094] 当中央处理器9处理完成了远程监控发送平台发送的命令直至远程监控平台21没有相关控制命令发送至中央处理器9,则中央处理器9开始根据GPS授时模块10的卫星授时时间校正实时时钟模块14的时间。校时完成后,中央处理器9根据实时时钟电路的时间在预设时间通过常闭继电器16断开平时一直被其连接在一起的第一极化试片19和地下管道7 (如图16所示),并在预设时间,如10ms后启动测量对第一极化试片19与参比电极5通道的测量,测量完成后立刻启动对地下管道7信号和参比电极5通道的测量,最后启动第二极化试片与参比电极5通道的测量。此时测得的第一极化试片19相对参比电极5的电位为断电电位,地下管道7信号相对参比电极5的电位为通电电位,第二极化试片相对参比电极5的电位为自然电位。测量完成后立即通过常闭继电器16重新将第一极化试片19和地下管道7连接在一起。然后中央处理器9从模拟数字转换器17读取测量结果后将其做处理后,通过GPRS模块11将测得的数据发送至远程监控平台21。最后中央处理器9通过电源控制模块给GPRS模块11、GPS授时模块10、数据采集模块8断电,并进入休眠模式,等待下一次的唤醒,一个工作流程结束。
[0095] 更进一步地,数据采集模块8中的信号处理过程如下:
[0096] 第二极化试片和参比电极5分别连接防护预处理电路正负输入端,其信号输出进入低通滤波器A1,信号经过低通滤波后进入模拟数字转换器17通道I,信号经过模拟数字转换后通过I2C接口传入中央处理器9。
[0097] 地下管道7和参比电极5分别连接防护预处理电路82的正负输入端,其信号输出进入低通滤波器A2,信号经过低通滤波后进入模拟数字转换器17换器通道2,信号经过模拟数字转换后通过I2C接口传入中央处理器9。
[0098] 第一极化试片19和参比电极5分别连接防护预处理电路B3的正负输入端,其信号输出进入低通滤波器A3,信号经过低通滤波后进入模拟数字转换器17换器通道3,信号经过模拟数字转换后通过I2C接口传入中央处理器9。
[0099] 作为本实用新型的具体实施方式,地下管道7上的智能测试粧设置的间距可依照地形、环境的变化而定,在地形起伏较为复杂的环境中,所设置的智能测试粧的设置距离可以在I〜5公里之间做出选择;且在腐蚀情况较为严重的管段,可以适当的缩短本发明提供的智能测试粧的距离,采用密集型设置。
[0100] 作为本发明的另一种实施方式,为了延长锂电池的使用寿命,在智能测试粧还设有定时唤醒系统,具体地,各智能测试粧根据设定的采集时间,在准确采集时间的预设时间,如I分钟之前对智能测控器3唤醒,使参与测试的各个部分达到最佳的工作状态;当到达准确的时间时,分别采集试片的通电电位、自然电位和断电电位,并在预设时间,如12个小时上传到监控中心的主服务器20上;完成采集和上传动作后,为了节省电能的消耗,智能测试粧自动进入休眠状态。特别地,在本发明中,对唤醒系统的预设时间和数据上传时间都不做限定,可以根据具体的环境做出相应地调整。
[0101] 以上对实用新型的具体实施例进行了详细描述,但本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例,其只是作为范例。对于本领域技术人员而言,任何对该系统进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此,在不脱离实用新型发明的精神和范围下所作出的均等变换和修改,都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种智能测试粧,包括粧帽、标志粧、安放于所述标志粧内部的智能测控器,所述智能测控器经过导线分别与参比电极、极化探头以及地下管道电连接;并且所述地下管道与第一极化试片电连接,第二极化试片设置于所述地下管道附近;所述智能测试粧通过所述极化探头探测所述第一极化试片、所述第二极化试片,与所述地下管道相对于所述参比电极间的电位值;其特征在于:所述智能测控器中至少包括:一中央处理器,以及分别与所述中央处理器连接的数据采集模块,为所述智能测控器供电的电源模块,GPS授时模块,实现与外部通信的GPRS模块,将所述数据采集模块采集的数据进行本地存储的数据存储模块,复位模块,以及实现所述智能测控器校时的实时时钟模块; 其中,所述数据采集模块中至少包括: 分别与所述极化探头,参比电极,和管道连接的防护预处理电路,用于抑制地下管道中瞬态尖峰脉冲,同时将输入的模拟信号经过分压调整至所述数据采集模块可采集的范围内; 与所述防护预处理电路连接的低通滤波电路,用于滤除输入模拟信号中的交流干扰信号; 与所述低通滤波器和中央处理器连接的模拟数字转换器,将经过所述低通滤波器的输入模拟信号转换为数字信号,同时将所述数字信号发送至所述中央处理器中进行处理; 与所述模拟数字转换器连接的基准电压源,为所述模拟数字转换器提供基准电压; 分别与所述极化探头,地下管道,和中央处理器连接的继电器,用于控制所述第一极化试片和所述管道之间的连接线的通断。
2.如权利要求1所述的一种智能测试粧,其特征在于:所述数据采集模块中包括三路防护预处理电路,以及分别与所述三路防护预处理电路连接的三路低通滤波电路,其中, 第一路防护预处理电路分别与第一路低通滤波电路,所述参比电极,以及第二极化试片连接; 第二路防护预处理电路分别与第二路低通滤波电路,所述参比电极,以及所述管道连接线连接; 第三路防护预处理电路分别与第三路低通滤波电路,所述参比电极,以及第一极化试片连接; 所述三路低通滤波电路分别与所述模拟数字转换器连接; 所述继电器分别与所述第一极化试片和所述管道连接线连接。
3.如权利要求1或2所述的一种智能测试粧,其特征在于,所述电源模块中包括: 锂电池,用于给所述智能测控器供电; 与所述锂电池连接低压差线性电源电路,将所述锂电池输入的电压进行转换; 以及与所述低压差线性电源电路连接的电源控制电路,用于控制GPS授时模块,GPRS模块,模拟数字转换器,以及基准电压源中供电的通断。
4.如权利要求1所述的一种智能测试粧,其特征在于:所述中央处理器为型号为MSP430F169的低功耗中央处理器。
5.如权利要求1或2所述的一种智能测试粧,其特征在于:所述防护预处理电路中包括一自恢复保险丝,一瞬态抑制二极管,一共模抑制电感,第一电容,第二电容,第一分压电阻,以及第二分压电阻;其中, 所述自恢复保险丝的第一端与所述模拟信号的正输入端连接,第二端与所述瞬态抑制二极管的负极连接,所述瞬态抑制二极管的正极接所述模拟信号的负输入端连接,所述第一电容并联在所述瞬态抑制二极管的两端;所述共模抑制电感的第一端和第二端分别与所述瞬态抑制二极管的负极和正极连接;所述第二电容并联连接在所述共模抑制电感的第三端和第四端;所述第一分压电阻和所述第二分压电阻串联连接,且所述串联连接的第一分压电阻和所述第二分压电阻并联连接在所述第二电容的两端,所述第二分压电阻两端的电压信号作为经过所述防护预处理的输出。
6.如权利要求1或2所述的一种智能测试粧,其特征在于:所述低通滤波器为巴特沃斯二阶低通滤波器或切比雪夫低通滤波器。
7.如权利要求3所述的一种智能测试粧,其特征在于:所述低压差线电源电路中分别包括型号为WR2050S-1WR2和型号为MAX884ESA的电源电路,分别将所述锂电池提供的7.4V电源电压转换为5V和3.3V的电源电压,其中7.4V电源电压转换为5V的芯片为LP3872或SP6200中的任一种。
8.如权利要求1所述的一种智能测试粧,其特征在于:所述授时模块为GPS授时模块或北斗型授时模块;所述GPRS模块为GPRS DTU模块;所述复位模块包括一看门狗电路。
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