CN215569802U - 长输天然气管道阴极保护电位采集监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了长输天然气管道阴极保护电位采集监测系统，包括多个数据采集测试设备、物联网网关、云服务器与监控终端；据采集测试设备通过物联网网关与云服务器相连；监控终端设备与云服务器相连；数据采集测试设备包括低功耗数据采集模块、恒电位仪控制器、供电单元、数据处理中心单元。本实用新型供电续航长；能有效反应管道阴保受保护情况；数据采集模块、通信模块等模块化设计，有利于一体式加工，体积较小，施工快捷方便，节约材料和施工成本；能够实现管线阴极保护系统数据的在线检测、自动传输与数据展示。
Description
技术领域
本实用新型涉及管道阴极保护技术领域，尤其涉及长输天然气管道阴极保护电位采集监测系统。
背景技术
随着社会的进步与国家油气工业的发展，管道铺设的规模也越来越大并且越来越复杂。油气长输管道的铺设地区大多偏远，在山地等环境复杂，人工难以巡查的地方，而阴极保护对管道的保护至关重要，所以日常的人工巡线、电位采集、设备检修等工作必不可少，这些工作耗费了大量的人力、物力和时间，并且存在以下问题：
(1)人工监测电位并通过手动调节电位来对管道进行保护，没有考虑温度、土壤环境等时变因素对管道的动态干扰；
(2)保护时效性差，不能及时发现问题，导致损失惨重；
(3)整个过程人工监测、调整，难免因为人员监测采集技术差异造成数据不精准，影响保护效果；
(4)能耗高，电源续航能力不足，不经济环保适用；
(5)设备采用定制阴保桩替换原阴保桩的方式，施工难度大，且造成材料浪费；
(6)现有管道阴极保护监控系统不具备恒电位仪控制功能，采用试片法监测管道电位，缺乏数据对比参考，数据的准确性存在一定偏差；
(7)只有数据展示和统计功能，无法做到系统自动预警、下达工单等功能，造成实际工作延误。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供长输天然气管道阴极保护电位采集监测系统，包括多个数据采集测试设备、物联网网关、云服务器与监控终端；据采集测试设备通过物联网网关与云服务器相连；监控终端设备与云服务器相连；
数据采集测试设备包括低功耗数据采集模块、恒电位仪控制器、供电单元、数据处理中心单元；
低功耗数据采集模块包括核心数据处理单元、通信模块、电位采集器、接口单元和传感器；传感器通过接口单元与电位采集器相连；电位采集器、通信模块与核心数据处理单元相连；核心数据处理单元与数据处理中心单元相连；
供电单元与电位采集器、恒电位仪控制器、数据处理中心单元、核心数据处理单元相连。
具体的，所述数据采集测试设备还包括继电器单元；数据处理中心单元通过继电器单元与供电单元输出端相连。
具体的，所述核心数据处理单元包括计量处理芯片与模数转换器；电位采集器通过模数转换器与计量处理芯片相连。
具体的，所述传感器包括极化探头、硫酸铜参比电极、自腐蚀试片、温湿度探头传感器；极化探头、硫酸铜参比电极、自腐蚀试片、温湿度探头传感器分别与核心数据处理器相连。
具体的，所述通信模块包括NB-IOT模块、LORA模块、3G/4G/5G模块、LTECat1模块与RS485模块。
具体的，所述终端设备未PC计算机或手机或平板。
具体的，所述数据处理中心单元还连接有本地存储器。
本实用新型的有益效果在于：
(1)数据采集模块、通信模块均为低功耗进行开发，用电量低，供电续航长；
(2)同时支持试片法和阴保机通断档两种断电电位监测，通过恒电位仪控制器可将恒电位仪切换成测试档，现场智能阴保桩同时采集相应断电电位，断电电位数据更丰富，更能有效反应管道阴保受保护情况；
(3)数据采集模块、通信模块等模块化设计，有利于一体式加工，体积较小，可直接安装于原阴保桩内部，施工快捷方便，节约材料和施工成本；
(4)能够实现管线阴极保护系统数据的在线检测、自动传输与数据展示。
附图说明
图1是本实用新型的系统图；
图2是数据采集测试设备的原理图；
图3是数据采集测试设备的结构示意图；
图4是本实用新型的系统结构示意图；
图5是数据采集测试设备的平面布置示意图。
图中：1-桩体；2-通信模块天线出口；3-锂电池；4-电位采集器；5-十位接线排；6-极化探头；7-硫酸铜参比电极；8-自腐蚀试片；9-温湿度探头传感器；10-管道；11-数据采集测试设备。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
如附图1和附图4所示，本实用新型长输天然气管道阴极保护电位采集监测系统，包括多个数据采集测试设备、物联网网关、云服务器与监控终端；据采集测试设备通过物联网网关与云服务器相连；监控终端设备与云服务器相连；
如附图2所示，数据采集测试设备包括低功耗数据采集模块、恒电位仪控制器、供电单元、数据处理中心单元；
低功耗数据采集模块包括核心数据处理单元、通信模块、电位采集器、接口单元和传感器；传感器通过接口单元与电位采集器4相连；电位采集器、通信模块与核心数据处理单元相连；核心数据处理单元与数据处理中心单元相连；接口单元采用十位接线排5；
供电单元与电位采集器4、恒电位仪控制器、数据处理中心单元、核心数据处理单元相连。供电单元采用锂电池3。
具体的，所述数据采集测试设备还包括继电器单元；数据处理中心单元通过继电器单元与供电单元输出端相连。
具体的，所述核心数据处理单元包括计量处理芯片与模数转换器ADC；电位采集器4通过模数转换器与计量处理芯片相连。
具体的，如附图3所示，所述传感器包括极化探头6、硫酸铜参比电极7、自腐蚀试片8、温湿度探头传感器9；极化探头6、硫酸铜参比电极7、自腐蚀试片8、温湿度探头传感器8分别与核心数据处理器相连。桩体设置有通信模块天线出口；低功耗数据采集模块、恒电位仪控制器、锂电池3、数据处理中心单元设置于桩体内部。
具体的，所述通信模块包括NB-IOT模块、LORA模块、3G/4G/5G模块、LTECat1模块与RS485模块。
具体的，所述终端设备未PC计算机或手机或平板。
具体的，所述数据处理中心单元还连接有本地存储器。
低功耗数据采集模块设置计量处理芯片、无线通信模块，采用串口与数据处理中心单元MCU相连，信息换通过TCP和应用层协议HTTP实现。终端设备通过发送请求数据到指定的COAP服务器，然后模块接收来自COAP服务器的数据，对数据进行解析并将结果发至串口设备。不需要关注串口数据与网络数据包之间的数据转换，实现串口设备向COAP服务器的数据请求。
计量处理芯片运行频率可达到120MHz，处理性能达到150MIPS，同时保持超低功耗(ULP)，最低功耗低至30nA。16位高精度转换器最大程度还原管道真实电位状况。
低功耗数据采集模块采用超低功耗模组组合，采集、转换、数据处理和通信均使用低功耗设计，最大限度的降低设备的运行耗能，工作功耗仅为2W，待机电流小于20微安。
如附图5所示，采用模块化无线通信模块，如NBIOT、3G/4G/5G、LTECat1、RS485等多种网络制式通信，能够适配最优的网络。采用物联网模块如NB-IOT模块+LORA模块的通讯组合方式，传输更稳定、组网更灵活。
低功耗数据采集模块采集数据，当管道电位处于非有效保护电位范围即：-0.85V～-1.2V时，数据处理中心单元与远程监控终端实现数据传输，数据处理中心单元收到管道数据后，将管道数据进行处理分析，由远程监控终端显示。
数据采集测试设备以实时操作系统为综合监测支撑平台，低功耗数据采集模块将串口上的原始数据转换成TCP/IP数据包，采集到的数据通过物联网如NB-IOT网络发送到指定的服务器地址，具备云服务器远程下发参数功能。
远程监控终端由B/S构架的实时操作系统和GIS系统构成，整个远程监控终端将集成到组态软件，通过修改控件属性、调用数据库的数据实现测试桩位置可视化、电位异常可视化。B/S构架的实时操作系统负责全部软、硬件资源的分配、任务调度，控制、协调并发活动。
监控终端设备能够进行数据管理、设备管理数据查询、统计、分析、数据超限预警、任务工单下达等功能，能够实现管线阴极保护系统数据的在线检测。
数据采集测试设备将监测管道的通电电位、断电电位、自然电位、交直流电流、交直流干扰电位和土壤温湿度，同时将监测的数据进行本地保存同时通过物联网关上传至云服务器的阴极保护数据管理系统中。
数据采集测试设备构建于原有人工阴保测试桩基础上，在不破坏原有桩体设施和功能的基础上新增自动采集器和相应功能的探头从而实现自动化监测功能，低功耗数据采集模块内置大容量锂电池并采用低功耗核心处理器，可设置定期采集数据并上传随后进入休眠，当有突发电位异常时可自动苏醒并采集数据并上报，综合监测平台可获知并进入紧急处理流程，单次充电后连续运行时间可达5年以上，无需另外建设太阳能供电系统，设备还可内置Lora射频传输模块，将管线阴极保护测试桩通过射频技术进行链式组网，最终汇集到指定的区域。
埋地管道、电位采集器、传感器、恒电位仪控制器、电池、数据处理中心单元、云服务器和监控终端设备构成了一个闭环调节系统。
本实用新型具有以下优点：
(1)数据采集模块、通信模块均为低功耗进行开发，用电量低，电池采用低功耗硬件架构设计寿命为10年；
(2)同时支持试片法和阴保机通断档两种断电电位监测，通过恒电位仪控制器可将恒电位仪切换成测试档，现场智能阴保桩同时采集相应断电电位，断电电位数据更丰富，更能有效反应管道阴保受保护情况，满足行业相关标准，采集参数更全面、测量精度更高；
(3)数据采集模块、通信模块为一体式开发，体积较小，可直接安装于原阴保桩内部，施工快捷方便，节约材料和施工成本；
(4)能实现管线阴极保护系统数据的在线检测、自动传输、数据展示。
本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.长输天然气管道阴极保护电位采集监测系统，其特征在于，包括多个数据采集测试设备、物联网网关、云服务器与监控终端设备；据采集测试设备通过物联网网关与云服务器相连；监控终端设备与云服务器相连；
数据采集测试设备包括低功耗数据采集模块、恒电位仪控制器、供电单元与数据处理中心单元；
低功耗数据采集模块包括核心数据处理单元、通信模块、电位采集器、接口单元和传感器；传感器通过接口单元与电位采集器相连；电位采集器、通信模块与核心数据处理单元相连；核心数据处理单元与数据处理中心单元相连；
供电单元与电位采集器、恒电位仪控制器、数据处理中心单元、核心数据处理单元相连。
2.根据权利要求1所述长输天然气管道阴极保护电位采集监测系统，其特征在于，所述数据采集测试设备还包括继电器单元；数据处理中心单元通过继电器单元与供电单元输出端相连。
3.根据权利要求1所述长输天然气管道阴极保护电位采集监测系统，其特征在于，所述核心数据处理单元包括计量处理芯片与模数转换器；电位采集器通过模数转换器与计量处理芯片相连。
4.根据权利要求1所述长输天然气管道阴极保护电位采集监测系统，其特征在于，所述传感器包括极化探头、硫酸铜参比电极、自腐蚀试片、温湿度探头传感器；极化探头、硫酸铜参比电极、自腐蚀试片、温湿度探头传感器分别与核心数据处理器相连。
5.根据权利要求1所述长输天然气管道阴极保护电位采集监测系统，其特征在于，所述通信模块包括NB-IOT模块、LORA模块、3G/4G/5G模块、LTECat1模块与RS485模块。
6.根据权利要求1所述长输天然气管道阴极保护电位采集监测系统，其特征在于，所述终端设备未PC计算机或手机或平板。
7.根据权利要求1所述长输天然气管道阴极保护电位采集监测系统，其特征在于，所述数据处理中心单元还连接有本地存储器。
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| CN202121598550.XU CN215569802U (zh) | 2021-07-14 | 2021-07-14 | 长输天然气管道阴极保护电位采集监测系统 |
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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2021
- 2021-07-14 CN CN202121598550.XU patent/CN215569802U/zh active Active
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