CN211013954U - 一种用于获取大气环境对金属材料腐蚀数据的监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于获取大气环境对金属材料腐蚀数据的监测系统，包括多台大气腐蚀监测仪、信息基站、数据接收器以及数据库服务器，所述大气腐蚀监测仪包括带无线通讯功能的监测仪主机、传感器、太阳能板以及电池组，传感器通过角度调节转子转动安装于传感器支架，传感器包括环境温湿度测量模块和多个相互独立的金属腐蚀电流测量模块，各金属腐蚀电流测量通过屏蔽信号电缆与监测仪主机内的测量单元相连接，多台大气腐蚀监测仪安装于户外多个监测点，将监测获取的腐蚀信息、环境信息以无线传输方式通过信息基站、数据接收器中转后传输至数据库服务器。本实用新型大气腐蚀监测系统可长期实时监测大气环境中金属材料的腐蚀电流和环境温湿度参数。

Description

一种用于获取大气环境对金属材料腐蚀数据的监测系统

技术领域

本实用新型属于环境腐蚀监检测技术领域。

背景技术

随着全球环境恶化，对于金属材料腐蚀和环境的腐蚀性监测与评价，世界各国都十分重视。传统的大气腐蚀评估的主要方法有：标准金属材料(碳钢、铜、铝、锌)的腐蚀失重法和环境腐蚀的主要影响因素评估法，如GB/T19292.1-2003。这些方法不仅数据获取时间很长，而且数据获得比较困难，数据误差也较大。为了解决这一难题，近年来研究者们研制了一些较为智能化的大气腐蚀检测或监测设备和传感器。专利CN201610374579.7公开了一种可快速获取现场大气环境对金属材料的腐蚀相关数据的监测设备，其缺点是该设备在供电方式、防水性能和数据回收方式等方面限制了其不适用于在户外进行长期连续作业。专利CN201811490737.0公开了一种具有太阳能供电、数据无线回传功能的智能大气腐蚀检测仪，其缺点为传感器为固定角度安装，无法实现测试面根据需求灵活调整。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种可长期用于户外连续作业大气腐蚀监测系统，获取环境数据以及金属材料腐蚀电流数据，且可实现测试面根据需求灵活调整。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种用于获取大气环境对金属材料腐蚀数据的监测系统，包括多台大气腐蚀监测仪、信息基站、数据接收器以及数据库服务器，所述大气腐蚀监测仪包括带无线通讯功能的监测仪主机、传感器、太阳能板以及电池组，太阳能板将太阳能转换为电能存储在电池组内，电池组为监测仪主机提供工作电源，传感器通过角度调节转子转动安装于传感器支架，传感器支架安装在监测仪主机外壳外侧，传感器的信号线与监测仪主机的信息输入端相连，传感器包括环境温湿度测量模块和多个相互独立的金属腐蚀电流测量模块，各金属腐蚀电流测量通过屏蔽信号电缆与监测仪主机内的测量单元相连接，多台大气腐蚀监测仪安装于户外多个监测点，将监测获取的腐蚀信息、环境信息以无线传输方式通过信息基站、数据接收器中转后传输至数据库服务器。

可选的，监测仪主机抱紧安装于支架立柱上，所述太阳能板安装于支架立柱的顶端。

可选的，传感器支架包括两个相对设置的L型板，所述传感器转动安装于两个相对设置的L型板之间。

可选的，多个金属腐蚀电流测量模块并行布置于传感器盒体中，测量面布置在传感器的腐蚀电流测试面上，测量面暴露于大气环境中。

可选的，每个腐蚀电流测量模块包括至少一电极对，电极对由被测金属材料电极片和惰性材料电极片组成，相邻电极片间电绝缘。

可选的，环境温湿度测量模块布置在传感器的腐蚀电流测试面背面。

本实用新型采用的技术方案，具有如下有益效果：

1.本实用新型大气腐蚀监测系统可长期实时监测大气环境中金属材料的腐蚀电流和环境温湿度参数。

2.一套大气腐蚀监测系统可容纳多台大气腐蚀监测仪并行联用，系统管理软件可以通过无线方式同时对安装在不同区域(地域)的多台大气腐蚀测量仪进行状态查看、参数设置和数据回收，获得数据直接存入数据库，便于分析和查阅。

3.大气腐蚀监测仪配置有多功能集成式传感器，传感器可同时实现3种以上金属材料的腐蚀电流和环境温湿度的监测。

4.传感器通过角度调节转子转动安装于传感器支架，可旋转式的结构设计可以根据测试需要灵活调整测试面角度。

5.大气腐蚀监测仪采用太阳能与大容量电池混合供电方式，可满足户外长期作业的供电要求。

6.大气腐蚀监测仪采用有抱杆式结构安装于支架立柱上，现场安装方便。

本实用新型的具体技术方案及其有益效果将会在下面的具体实施方式中结合附图进行详细的说明。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型大气腐蚀监测系统总图；

图2为本实用新型大气腐蚀监测仪结构图；

图3为多功能集成式传感器结构图；

图4为大气腐蚀监测系统在沈阳地区的监测实施曲线；

其中，10-监测仪主机，11-外置天线，20-多功能集成式传感器，21-传感器支架，22-金属腐蚀电流测量模块，30-大容量电池组，40-抱杆式固定安装支架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本领域技术人员可以理解的是，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。例如下述的“内”、“外”等指示方位或位置关系的词语仅基于附图所示的方位或位置关系，仅为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置/元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型一种用于获取大气环境对金属材料腐蚀数据的监测系统，包括多台大气腐蚀监测仪、信息基站、数据接收器以及数据库服务器，其中多台大气腐蚀监测仪安装于户外不同区域，分别将监测获取的腐蚀信息、环境信息以及仪器自身状态信息以无线传输方式通过信息基站、数据接收器中转后传输至数据库服务器。一套大气腐蚀监测系统可容纳多台大气腐蚀监测仪并行联用，可长期实时监测大气环境中金属材料的腐蚀电流和环境温湿度参数，同时对大气腐蚀等级进行评价。

如图2所示，大气腐蚀监测仪包括带无线通讯功能的监测仪主机10、多功能集成式传感器20、太阳能板以及安装于太阳能板背后的大容量电池组30，其中，监测仪主机10安装于抱杆式固定安装支架40上，现场安装方便。太阳能板安装于抱杆式固定安装支架40顶端，通过大容量电池组30为监测仪主机10提供工作电源；多功能集成式传感器20安装于监测仪主机10外壳上方，多功能集成式传感器20的信号线与监测仪主机10的信息输入端相连。

监测仪主机10具有无线通讯功能，监测仪主机10通过多功能集成式传感器20采集腐蚀数据和环境数据，并以无线通讯方式传输回数据库服务器。太阳能板和安装于太阳能板背后的大容量电池组30负责给监测仪主机10提长期稳定的12V供电。采用太阳能与大容量电池混合供电方式，可满足户外长期作业的供电要求。

监测仪主机10(本实施例采用ACM-4000G)由外置天线11、监测仪机箱和置于监测仪机箱内的负责测量、通信、本地储存等各单元的电路模块组成。监测仪主机10配置有防水电源开关和两个分别用于多功能集成式传感器20和大容量电池组30的防水锁线缆接头。

如图3所示，功能集成式传感器20通过传感器支架21安装在监测仪主机10外壳上方，传感器支架21为两个相对设置的L型板，多功能集成式传感器20通过连接转子以可调整转动角度的方式安装于两个相对设置的L型板之间，可实现传感器测试面与水平面角度0～360度灵活调整。

多功能集成式传感器20包括环境温湿度测量模块和多组结构相同但材质各异的金属腐蚀电流测量模块22，各模块通过屏蔽信号电缆与监测仪主机内的测量单元相连接；多组金属腐蚀电流测量模块22相互独立、平行布置于一盒体中；环境温湿度测量模块布置在多功能集成式传感器腐蚀电流测试面的背面，用来监测大气环境温度和湿度。

本实施例采用3组金属腐蚀电流测量模块22，每个腐蚀电流测量模块22由1组或多组(本实施采用四组)被测金属材料电极片和惰性材料电极片组成的电极对组成，电极片按照AC或ACAC…AC顺序排列，相邻电极片间电绝缘。绝缘宽度优选0.1～0.3mm。被测金属材料可选择为铁、铝、铜、锌等，惰性材料可选择为石墨、铂、金等。同时各传感器模块只保留其测量孔或测量面暴露于大气环境中，其余部分采用电子灌封胶进行灌封。

本实用新型在数据库服务器中建立了数据库，并安装了系统管理软件。系统管理软件通过无线方式对安装在不同区域(地域)的多台大气腐蚀测量仪进行状态查看、参数设置和数据回收。

大气腐蚀监测仪以无线方式将监测获取得腐蚀信息、环境信息以及仪器自身状态信息通过信息基站、数据接收器中转后传输回系统管理软件，并将数据存入数据库。

每台大气腐蚀监测仪配置有唯一的身份编码，每台大气腐蚀监测仪回传的数据存入与其身份编码对应的数据库表单中，以防止各台大气腐蚀监测仪之间数据混淆，便于分析和查询。

本实施例中，系统管理软采用现有技术，主要负责按照预先设定的频次收集系统中的每台大气腐蚀监测仪测试数据；对系统中的每台大气腐蚀监测仪进行参数的设置；对收集来的腐蚀信息数据进行成图显示、分析和大气腐蚀等级评价。

大气腐蚀等级评价先根据所测电偶电流ig，依下式计算被测材料的等效腐蚀失重

其中：电化学当量Eq＝M/nF(g/C)，M为被测金属的原子量，n为被测金属的电荷转移数，F为法拉第常数取为96500C/mol。

获得等效腐蚀失重

后,进一步按照下式计算被测材料的平均腐蚀速率v。

其中v为平均腐蚀速率，单位为微米/年；ρ为被测金属材料的密度，A为被测金属材料在传感器表明的暴露总面积，该系统中的A为2.0cm²；t为监测总时长，单位年。

获得平均腐蚀速率v后，系统自动与下表环境腐蚀等级评价指导值进行对比判断，输出对应的环境腐蚀等级。

环境腐蚀等级评价指导值列表

图4为大气腐蚀监测系统在沈阳地区的监测曲线，从监测结果可了解沈阳地区的大气腐蚀状态，直观的得知环境温度、湿度和3种金属材料(如铁、铝、铜)的腐蚀电流数据随时间的变化趋势。

局域网内用户可以通过局域网进行远程数据分析和查阅，如果在企业防火墙开放的情况下，外网用户也可进行远程的数据分析和查阅。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本实用新型包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本实用新型的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (6)

1.一种用于获取大气环境对金属材料腐蚀数据的监测系统，其特征在于：包括多台大气腐蚀监测仪、信息基站、数据接收器以及数据库服务器，所述大气腐蚀监测仪包括带无线通讯功能的监测仪主机、传感器、太阳能板以及电池组，太阳能板将太阳能转换为电能存储在电池组内，电池组为监测仪主机提供工作电源，传感器通过角度调节转子转动安装于传感器支架，传感器支架安装在监测仪主机外壳外侧，传感器的信号线与监测仪主机的信息输入端相连，传感器包括环境温湿度测量模块和多个相互独立的金属腐蚀电流测量模块，各金属腐蚀电流测量模块通过屏蔽信号电缆与监测仪主机内的测量单元相连接，多台大气腐蚀监测仪安装于户外多个监测点，将监测获取的腐蚀信息、环境信息以无线传输方式通过信息基站、数据接收器中转后传输至数据库服务器。

2.根据权利要求1所述的一种用于获取大气环境对金属材料腐蚀数据的监测系统，其特征在于：监测仪主机抱紧安装于支架立柱上，所述太阳能板安装于支架立柱的顶端。

3.根据权利要求2所述的一种用于获取大气环境对金属材料腐蚀数据的监测系统，其特征在于：传感器支架包括两个相对设置的L型板，所述传感器转动安装于两个相对设置的L型板之间。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种用于获取大气环境对金属材料腐蚀数据的监测系统，其特征在于：多个金属腐蚀电流测量模块并行布置于传感器盒体中，测量面布置在传感器的腐蚀电流测试面上，测量面暴露于大气环境中。

5.根据权利要求4所述的一种用于获取大气环境对金属材料腐蚀数据的监测系统，其特征在于：每个腐蚀电流测量模块包括至少一电极对，电极对由被测金属材料电极片和惰性材料电极片组成，相邻电极片间电绝缘。

6.根据权利要求4所述的一种用于获取大气环境对金属材料腐蚀数据的监测系统，其特征在于：环境温湿度测量模块布置在传感器的腐蚀电流测试面背面。

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