CN213715013U - 一种埋地管道干扰电流监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种管道电流监测技术领域，尤其涉及一种埋地管道干扰电流监测装置，包括ARM处理器单元，FPGA采集控制器单元，电源控制电路模块，直流电压梯度单元，管地电位模块和电压输入模块；所述ARM处理器单元包括ARM控制电路，状态指示单元，信息交换单元，人机接口单元，数据处理模块和采集控制模块；所述FPGA采集控制器单元包括FPGA模块，比较电路，分压电路，数模转化模块，滤波处理模块，通道选择模块和采集信号单元；所述直流电压梯度单元包括DCVG1和DCVG2。本实用新型可以实现长时无人值守的干扰电流监测，测量数据稳定、精度高。

Description

一种埋地管道干扰电流监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种管道电流监测技术领域，尤其涉及一种埋地管道干扰电流监测装置。

背景技术

随着国内油气田的开发，并行管线不断增加、公共路由中设施越来越多。对于埋地管的干扰分为直流电流干扰、交流电流干扰两种，通常，杂散电流对管材的腐蚀更严重。杂散电流的测量是通过管地电位的变化获得，当出现严重偏离正常电位情况时，说明该区域存在杂散电流的侵袭，由于管道沿线距离较长，用人工的方法测试和记录杂散电流是十分困难的。随着油田的发展，部分管线存在共用辅助阳极、交直流高压线穿跨埋地管线等复杂情况，对重点区域干扰电流、电压的监测对管线的安全运行直观重要。

传统的杂散电流干扰测试方法有以下几个：管地电位测试、CIPS、DCVG、 PERSON法等。管地电位测试简单易操作，但无法长期及长距离进行测试；CIPS、 DCVG能够实现精确定位，但不能用于管道长距离测量且不能指示涂层剥离状况； PERSON法的检测精度不高。

中国专利CN200520090362.0公开了一种多通道管道交直流干扰测量装置，包括主控单元电路、三个通道单元电路、电源及键盘单元电路、时钟单元电路、显示单元电路，并在主控单元电路、三个通道单元电路、电源及键盘单元电路各采用一片单片机，共五片单片机，在主控单元电路中采用了存储容量大的存储器；其优点是实现了多通道对管道干扰测量，对同一地点进行三种参数同时测量，实现了精确同步，大容量数据存储和高输传输以及自动量程选择和通道具有独立工作功能，为管道交直流干扰测量提供了一种先进智能测量手段。

中国专利CN201620503292.5公开了一种地管道杂散电流在线监测装置，包括壳体和设置于壳体内的杂散电流监测系统，壳体包括相互扣合的顶盖及盒体，顶盖与盒体铰接；盒体一侧设置有天线连接端口，另一侧设置数据采集线接口；天线连接端口通过连接线与天线连接，数据采集线接口连接参比电极。本实用新型的有益效果为：设计合理，结构简单，不仅能够测出管地电位，土壤电位梯度和管道电流，而且可通过无线的方式与远程PC端进行数据传输，利用检测数据对输油管线的腐蚀情况进行有效的分析，对干扰类型及干扰源进行有效的查找，从而对输油管线的安全运营起到重要的作用。

中国专利CN201910897356.2公开了一种对金属埋地管道干扰电位实时监测的系统，包括电源模块、现场电位实时采集保护模块、信号转换模块、控制模块、通讯传输模块及监控主机，由现场电位实时采集模块采集金属埋地管道的干扰电位并进行降压处理，通过信号转换模块进行模数转换，将转换后的离散数字信号经控制模块中控制芯片的最小系统基于改进阈值函数的小波变换方法对信号进行去燥和分频处理，由通讯传输模块将不同频率下的电位幅值和不同时间点的电位信号幅值传给监控主机，监控实现对采样数据的管理与分析，并通过无线通讯实现对监测现场的控制。本发明具有采集覆盖面广，准确精度高，控制范围大的优点。

上述已公开的专利均是涉及管道电流监测技术领域，但是不能长期有效地进行监测干扰电流的情况并进行记录。基于以上缺点，本实用新型提出了一种埋地管道干扰电流监测装置，不仅可以实时监测X、Y、Z三个维度的微弱电场信号，并通过信号放大与数据换算获取杂散电流分布的信息；还实现了长时无人值守的干扰电流监测，测量数据稳定、精度高；既能实现在线监测，也能按照设定要求进行原位数据采集和存储工作，为埋地管道的杂散干扰电流腐蚀防护工作提供可靠地依据。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种埋地管道干扰电流监测装置。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种埋地管道干扰电流监测装置，包括ARM处理器单元，FPGA采集控制器单元，电源控制电路模块，直流电压梯度单元，管地电位模块和电压输入模块；所述ARM处理器单元包括ARM控制电路，状态指示单元，信息交换单元，人机接口单元，数据处理模块和采集控制模块；所述FPGA采集控制器单元包括FPGA 模块，比较电路，分压电路，数模转化模块，滤波处理模块，通道选择模块和采集信号单元；所述直流电压梯度单元包括DCVG1和DCVG2；所述电压输入模块将信号输入电源控制电路模块和FPGA采集控制器单元；

所述直流电压梯度单元和管地电位模块将信号输入所述采集信号单元；

所述ARM处理器单元和FPGA采集控制器单元之间为双向信号传递，所述ARM 处理器单元和电源控制电路模块之间为单向信号传递。

进一步地，所述电压输入模块接受外界电压，将接收到的电压输入电源控制电路模块和FPGA采集控制器单元。

进一步地，所述DCVG1、DCVG2和管地电位模块将信号输入所述的采集信号单元，所述采集信号单元包括放大信号模块和衰减信号模块，所述DCVG1和DCVG2 将信号输入到放大信号模块，管地电位模块将信号输入到衰减信号模块。

进一步地，所述分压电路接收到来自电压输入模块的输入电压，通过比较电路输送到FPGA模块，所述FPGA模块将接收的信号传达给采集信号单元，经采集信号单元进行放大和衰减。

进一步地，所述的采集信号单元将放大和衰减的信号通过通道选择模块，进入到滤波处理模块进行处理后，在数模转换模块进行数模转换，经过数模转换处理后的信号重新被输送到FPGA模块。

进一步地，所述ARM处理器单元接收来自电源控制电路模块信号的输送和 FPGA采集控制器单元信号的输送，所述ARM处理器单元和FPGA采集控制器单元之间的信号传递是双向传递的，所述ARM处理器单元和电源控制电路模块信号之间的信号传递是单向传递的。

进一步地，所述ARM控制电路对接收到的信号传递到数据处理模块，采集控制模块，状态指示单元和人机接口单元。

进一步地，所述状态指示单元包括电源状态模块，杂散状态模块，GPS锁定模块，充电报警模块，存储状态模块和故障报警模块，所述状态指示单元将接收到的信号进行处理。

进一步地，所述信息交换单元包括U盘读写模块，USB接口模块,GPS读取模块和串口模块，其中USB接口模块接收来自ARM控制电路的输入信号，传递给U 盘读写模块，GPS读取模块的信号经串口模块输入到ARM控制电路。

进一步地，所述人机接口单元包括液晶显示模块和键盘设置模块，所述ARM 控制电路和人机接口单元之间的信号是双向传递的。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型解决了常用监测手段在现场应用的不足，为更好的监测管道的干扰电流提供长期、有效的方法。

(2)本实用新型可以实时监测X、Y、Z三个维度的微弱电场信号，并通过信号放大与数据换算获取杂散电流分布的信息。

(3)本实用新型可以实现长时无人值守的干扰电流监测，测量数据稳定、精度高；电源模块作为独立电源，既能实现在线监测，也能按照设定要求进行原位数据采集和存储工作，为埋地管道的杂散干扰电流腐蚀防护工作提供可靠地依据。

(4)本实用新型针对长输油气管线的交、直流干扰进行大小、方向监测，具有广阔的应用空间。

(5)通过监测X、Y、Z三个维度的获得干扰电流的信息，能够更加直观的反应管道上某一区域的干扰电流分布情况，为埋地管道的腐蚀防护提供依据。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图.

具体实施方式

为使本实用新型的目的和技术方案更加清楚，下面将结合实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

根据图1所示为一种埋地管道干扰电流监测装置，包括ARM处理器单元，FPGA 采集控制器单元，电源控制电路模块，直流电压梯度单元，管地电位模块和电压输入模块；所述ARM处理器单元包括ARM控制电路，状态指示单元，信息交换单元，人机接口单元，数据处理模块和采集控制模块；所述FPGA采集控制器单元包括FPGA模块，比较电路，分压电路，数模转化模块，滤波处理模块，通道选择模块和采集信号单元；所述直流电压梯度单元包括DCVG1和DCVG2；所述电压输入模块将信号输入电源控制电路模块和FPGA采集控制器单元；

所述直流电压梯度单元和管地电位模块将信号输入所述采集信号单元；

所述ARM处理器单元和FPGA采集控制器单元之间为双向信号传递，所述ARM 处理器单元和电源控制电路模块之间为单向信号传递。

所述电压输入模块接受外界电压，将接收到的电压输入电源控制电路模块和FPGA采集控制器单元。所述DCVG1、DCVG2和管地电位模块将信号输入所述的采集信号单元，所述采集信号单元包括放大信号模块和衰减信号模块，所述DCVG1 和DCVG2将信号输入到放大信号模块，管地电位模块将信号输入到衰减信号模块。所述分压电路接收到来自电压输入模块的输入电压，通过比较电路输送到FPGA 模块，所述FPGA模块将接收的信号传达给采集信号单元，经采集信号单元进行放大和衰减。所述的采集信号单元将放大和衰减的信号通过通道选择模块，进入到滤波处理模块进行处理后，在数模转换模块进行数模转换，经过数模转换处理后的信号重新被输送到FPGA模块。所述ARM处理器单元接收来自电源控制电路模块信号的输送和FPGA采集控制器单元信号的输送，所述ARM处理器单元和 FPGA采集控制器单元之间的信号传递是双向传递的，所述ARM处理器单元和电源控制电路模块信号之间的信号传递是单向传递的。所述ARM控制电路对接收到的信号传递到数据处理模块，采集控制模块，状态指示单元和人机接口单元。所述状态指示单元包括电源状态模块，杂散状态模块，GPS锁定模块，充电报警模块，存储状态模块和故障报警模块，所述状态指示单元将接收到的信号进行处理。所述信息交换单元包括U盘读写模块，USB接口模块,GPS读取模块和串口模块，其中USB接口模块接收来自ARM控制电路的输入信号，传递给U盘读写模块，GPS 读取模块的信号经串口模块输入到ARM控制电路。所述人机接口单元包括液晶显示模块和键盘设置模块，所述ARM控制电路和人机接口单元之间的信号是双向传递的。

以上仅为本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种埋地管道干扰电流监测装置，其特征在于，包括ARM处理器单元，FPGA采集控制器单元，电源控制电路模块，直流电压梯度单元，管地电位模块和电压输入模块；

所述ARM处理器单元包括ARM控制电路，状态指示单元，信息交换单元，人机接口单元，数据处理模块和采集控制模块；

所述FPGA采集控制器单元包括FPGA模块，比较电路，分压电路，数模转化模块，滤波处理模块，通道选择模块和采集信号单元；

所述直流电压梯度单元包括DCVG1和DCVG2；

所述电压输入模块将信号输入电源控制电路模块和FPGA采集控制器单元；

所述直流电压梯度单元和管地电位模块将信号输入所述采集信号单元；

所述ARM处理器单元和FPGA采集控制器单元之间为双向信号传递，所述ARM处理器单元和电源控制电路模块之间为单向信号传递。

2.根据权利要求1所述的一种埋地管道干扰电流监测装置，其特征在于，所述电压输入模块接受外界电压，将接收到的电压输入电源控制电路模块和FPGA采集控制器单元。

3.根据权利要求1所述的一种埋地管道干扰电流监测装置，其特征在于，所述DCVG1、DCVG2和管地电位模块将信号输入所述的采集信号单元，所述采集信号单元包括放大信号模块和衰减信号模块，所述DCVG1和DCVG2将信号输入到放大信号模块，管地电位模块将信号输入到衰减信号模块。

4.根据权利要求1所述的一种埋地管道干扰电流监测装置，其特征在于，所述分压电路接收到来自电压输入模块的输入电压，通过比较电路输送到FPGA模块，所述FPGA模块将接收的信号传达给采集信号单元，经采集信号单元进行放大和衰减。

5.根据权利要求4所述的一种埋地管道干扰电流监测装置，其特征在于，所述的采集信号单元将放大和衰减的信号通过通道选择模块，进入到滤波处理模块进行处理后，在数模转换模块进行数模转换，经过数模转换处理后的信号重新被输送到FPGA模块。

6.根据权利要求1所述的一种埋地管道干扰电流监测装置，其特征在于，所述ARM处理器单元接收来自电源控制电路模块信号的输送和FPGA采集控制器单元信号的输送，所述ARM处理器单元和FPGA采集控制器单元之间的信号传递是双向传递的，所述ARM处理器单元和电源控制电路模块信号之间的信号传递是单向传递的。

7.根据权利要求1所述的一种埋地管道干扰电流监测装置，其特征在于，所述ARM控制电路对接收到的信号传递到数据处理模块，采集控制模块，状态指示单元和人机接口单元。

8.根据权利要求1所述的一种埋地管道干扰电流监测装置，其特征在于，所述状态指示单元包括电源状态模块，杂散状态模块，GPS锁定模块，充电报警模块，存储状态模块和故障报警模块，所述状态指示单元将接收到的信号进行处理。

9.根据权利要求1所述的一种埋地管道干扰电流监测装置，其特征在于，所述信息交换单元包括U盘读写模块，USB接口模块,GPS读取模块和串口模块，其中USB接口模块接收来自ARM控制电路的输入信号，传递给U盘读写模块，GPS读取模块的信号经串口模块输入到ARM控制电路。

10.根据权利要求1所述的一种埋地管道干扰电流监测装置，其特征在于，所述人机接口单元包括液晶显示模块和键盘设置模块，所述ARM控制电路和人机接口单元之间的信号是双向传递的。

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