CN219099314U - 一种阴极保护多参量采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种阴极保护多参量采集装置，它包括电位采集模块、电流采集模块、AD转换模块和单片机模块，所述电位采集模块通过AD转换模块与单片机模块相连，所述电流采集模块通过AD转换模块与单片机模块相连；所述电位采集模块包括通断电电位采集模块、自然电位采集模块、管地交流电位采集模块和阳极电位采集模块，所述通断电电位采集模块、自然电位采集模块、管地交流电位采集模块和阳极电位采集模块均通过AD转换模块与单片机模块相连。本实用新型提供一种阴极保护多参量采集装置，可以采集阴极保护装置的多种参量，汇总传送，方便维护人员快速分析查找问题，并尽快修复降低损失，效率高，成本低。

Description

一种阴极保护多参量采集装置

技术领域

本实用新型涉及一种阴极保护多参量采集装置。

背景技术

目前，在石油、化工、公共事业和水利电力等环境中，当地下埋金属管，由于土壤、湿度及其他各方面原因下导致金属管被腐蚀严重，造成重大损失。虽然采取了各种保护措施，如增加管道外涂层和阴极保护等装置。但是由于阴极保护装置安装分散、环境复杂，人工复检和维护比较困难。人工手工复检时易出现数据不准、数据缺失无法准确分析等现象。

当前大多数阴极保护装置需要人工手动定期采集，各厂家功能模块组合状态工作的，防爆形式有差异，处于各个模块组合，产品不可控。外观庞大，安装不方便。当出现各关键参数异常时，人工无法及时获取和处理，状况时，且大多数保护装置安装的位置比较偏远，这样费时费力效率低，无法满足紧急情况下的动作需求。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种阴极保护多参量采集装置，可以采集阴极保护装置的多种参量，汇总传送，方便维护人员快速分析查找问题，并尽快修复降低损失，效率高，成本低。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种阴极保护多参量采集装置，它包括电位采集模块、电流采集模块、AD转换模块和单片机模块，所述电位采集模块通过AD转换模块与单片机模块相连，所述电流采集模块通过AD转换模块与单片机模块相连；

所述电位采集模块包括通断电电位采集模块、自然电位采集模块、管地交流电位采集模块和阳极电位采集模块，所述通断电电位采集模块、自然电位采集模块、管地交流电位采集模块和阳极电位采集模块均通过AD转换模块与单片机模块相连；

所述电流采集模块包括交流电流采集模块、直流电流采集模块和阳极电流采集模块，所述交流电流采集模块、直流电流采集模块和阳极电流采集模块均通过AD转换模块与单片机模块相连。

进一步，所述通断电电位采集模块设置有3路。

进一步，每路所述断电电位采集模块包括通断控制模块、通断电位降压电路和通断电位射随电路；

所述通断控制模块用于控制阳极与管道的通断并输出通断电位；

所述通断电位降压电路用于对通断电位进行降压；

所述通断电位射随电路用于将降压后的通断电位输出至AD转换模块。

进一步，所述阳极电位采集模块设置有3路。

进一步，每路所述阳极电位采集模块包括阳极电位选择模块、阳极电位降压电路和阳极电位射随电路；

所述阳极电位选择模块的输入端与通断控制模块的输出端相连，所述阳极电位选择模块用于对3路阳极电位进行选择；

所述阳极电位降压电路用于对阳极电位进行降压；

所述阳极电位射随电路用于将降压后的阳极电位输出至AD转换模块。

进一步，所述自然电位采集模块包括自然电位射随电路，所述自然电位射随电路的输入端接收自然电位，所述自然电位射随电路的输出端与AD转换模块相连。

进一步，所述管地交流电位采集模块包括管地交流电位降压电路和管地交流电位射随电路；

所述管地交流电位降压电路用于对管地交流电位进行降压；

所述管地交流电位射随电路用于将降压后的管地交流电位输出至AD转换模块。

进一步，所述阳极电流采集模块设置有4路。

采用了上述技术方案，本实用新型通过放大多种模拟量信号，输出至AD转换模块，AD转换模块把相关的模拟信号集中转换后提供给单片机模块，单片机模块转换成处理可以采集多路参量，包含采集通电电位、断电电位、自然电位、管地交流电位、阳极电位、采集交流电流密度、直流电流密度和阳极电流，可通过RS485接口传输给上位机采集设备。本实用新型可以自动采集多个模拟量参数，效率高，提高阴极保护检测的精准性，避免人为测量产生的误差，促进管理信息化、智能化、规范化水平的提升。

附图说明

图1为本实用新型的阴极保护多参量采集装置的原理框图；

图2为本实用新型的单片机模块的电路原理图；

图3为本实用新型的AD转换模块的电路原理图；

图4为本实用新型的通断电电位采集模块的电路原理图；

图5为本实用新型的阳极电位采集模块的电路原理图；

图6为本实用新型的自然电位采集模块的电路原理图；

图7为本实用新型的管地交流电位采集模块的电路原理图；

图8为本实用新型的交流电流采集模块的电路原理图；

图9为本实用新型的直流电流采集模块的电路原理图；

图10为本实用新型的阳极电流采集模块的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，本实施例提供一种阴极保护多参量采集装置，它包括电位采集模块、电流采集模块、AD转换模块和单片机模块，电位采集模块通过AD转换模块与单片机模块相连，电流采集模块通过AD转换模块与单片机模块相连。

根据国家标准，需要判断管道是否处于保护状态。管道保护状态下，判断腐蚀是否严重，评估管道所处环境是否严峻等。通过采集通、断电电位判断管道是否处于保护状态。通过采集自然电位和直流电流衡量管道在没有保护情况下的腐蚀状况，通过采集管道交流电位和管道交直流电流判断管道所处的环境干扰程度，通过采集阳极电位和阳极电流判断管道上的几个设置的保护点是否有效。

如图2所示，本实施例的单片机模块采用型号为FM33A0610EV的MCU芯片U9，采用3.3V供电，MCU芯片U9的1脚、2脚连接RS485通信电路，将采集的参数与上位机进行通信上传。电源模块采用电源转换芯片V2和V1，芯片V2将7.4V输入电源转换为5V，芯片V1将5V电压转换为3.3V电压供MCU芯片U9使用。如图3所示，AD转换模块采用AD转换芯片U13，型号为AD7606，具备多路输入通道，满足各个电位的转换需要。

如图1所示，本实施例的电位采集模块包括通断电电位采集模块、自然电位采集模块、管地交流电位采集模块和阳极电位采集模块，通断电电位采集模块、自然电位采集模块、管地交流电位采集模块和阳极电位采集模块均通过AD转换模块与单片机模块相连。各路电位信号通过射随电路稳定输出到AD转换模块，经过AD转换模块内部基准电压比较后，转换出稳定高精度的信号输出给单片机模块采集。

如图4所示，本实施例的通断电电位采集模块设置有3路，每路通断电电位采集模块包括通断控制模块、通断电位降压电路和通断电位射随电路。

通断控制模块采用继电器K14、K1、K2，用于控制阳极与管道的通断并输出通断电位。如果继电器接通，则输出通电电位。如果继电器断开，则测量断电电位和阳极电位。

通断电位降压电路采用串联的降压电阻R18和R17，用于对通断电位进行降压，因为采集电压在-10V～10V之间，而采集到的电压超过单片机模块输入电压，且要与基准电压比较，基准电压采用MCU芯片U9内部基准电压为2.5V，因此需要对采集到的电位进行降压。

通断电位射随电路U11用于将降压后的通断电位输出至AD转换模块，由AD转换模块进行AD转换后再输入单片机模块。

如图5所示，本实施例的阳极电位采集模块设置有3路，每路阳极电位采集模块包括阳极电位选择模块、阳极电位降压电路和阳极电位射随电路。

阳极电位选择模块的输入端与通断控制模块的输出端相连，通断控制模块中的继电器K14、K1、K2断开后即可测量阳极电位。阳极电位选择模块用于对3路阳极电位进行选择，阳极电位选择模块采用继电器K16、K19、K20，由单片机模块控制继电器K16、K19、K20的通断对3路阳极电位进行选择，选择哪一路通断电位进入阳极电位降压电路，因为每次只采集一种电位值，所以需要选择采集哪一路的电位数值。

阳极电位降压电路用于对阳极电位进行降压，因为采集电压在-10V～10V之间，而采集到的电压超过单片机输入电压，且要与基准电压比较，基准电压采用单片机内部基准电压为2.5V，因此需要对采集到的电位进行降压。

阳极电位射随电路U1用于将降压后的阳极电位输出至AD转换模块，由AD转换模块进行AD转换后再输入单片机模块。

如图6所示，本实施例的自然电位采集模块包括自然电位射随电路，自然电位射随电路的输入端接收自然电位，自然电位射随电路U8的输出端与AD转换模块相连，由AD转换模块进行AD转换后再输入单片机模块。

如图7所示，本实施例的管地交流电位采集模块包括管地交流电位降压电路和管地交流电位射随电路，管地交流电位降压电路用于对管地交流电位进行降压，管地交流电位射随电路U14用于将降压后的管地交流电位输出至AD转换模块，由AD转换模块进行AD转换后再输入单片机模块。

如图1所示，本实施例的电流采集模块包括交流电流采集模块、直流电流采集模块和3路阳极电流采集模块，交流电流采集模块、直流电流采集模块和3路阳极电流采集模块均通过AD转换模块与单片机模块相连。3+1,3路单独+合起来

如图8所示，本实施例的交流电流采集模块用于采集管道交流电流，判断管道所处的环境干扰程度。

如图9所示，本实施例的直流电流采集模块用于采集管道直流电流，判断管道所处的环境干扰程度。

如图10所示，本实施例设置3路阳极电流采集模块，本实施例的阳极电流采集模块用于保护管道的牺牲阳极未位连接管到下的电位，阳极电流是保护管道的电流大小，用于评估阳极是否还有效。

电流信号经过采样电阻，放大50倍后，经过AD转换模块内部基准电压比较后，转换出稳定高精度的信号输出给单片机模块采集。其中阳极电流有3路，采样后经过继电器K3、K4、K5再由单片机模块控制采集哪一路。

以上所述的具体实施例，对本实用新型解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种阴极保护多参量采集装置，其特征在于：它包括电位采集模块、电流采集模块、AD转换模块和单片机模块，所述电位采集模块通过AD转换模块与单片机模块相连，所述电流采集模块通过AD转换模块与单片机模块相连；

所述电位采集模块包括通断电电位采集模块、自然电位采集模块、管地交流电位采集模块和阳极电位采集模块，所述通断电电位采集模块、自然电位采集模块、管地交流电位采集模块和阳极电位采集模块均通过AD转换模块与单片机模块相连；

所述电流采集模块包括交流电流采集模块、直流电流采集模块和阳极电流采集模块，所述交流电流采集模块、直流电流采集模块和阳极电流采集模块均通过AD转换模块与单片机模块相连。

2.根据权利要求1所述的阴极保护多参量采集装置，其特征在于：所述通断电电位采集模块设置有3路。

3.根据权利要求2所述的阴极保护多参量采集装置，其特征在于：每路所述通断电电位采集模块包括通断控制模块、通断电位降压电路和通断电位射随电路；

所述通断控制模块用于控制阳极与管道的通断并输出通断电位；

所述通断电位降压电路用于对通断电位进行降压；

所述通断电位射随电路用于将降压后的通断电位输出至AD转换模块。

4.根据权利要求1所述的阴极保护多参量采集装置，其特征在于：所述阳极电位采集模块设置有3路。

5.根据权利要求4所述的阴极保护多参量采集装置，其特征在于：每路所述阳极电位采集模块包括阳极电位选择模块、阳极电位降压电路和阳极电位射随电路；

所述阳极电位选择模块的输入端与通断控制模块的输出端相连，所述阳极电位选择模块用于对3路阳极电位进行选择；

所述阳极电位降压电路用于对阳极电位进行降压；

所述阳极电位射随电路用于将降压后的阳极电位输出至AD转换模块。

6.根据权利要求1所述的阴极保护多参量采集装置，其特征在于：所述自然电位采集模块包括自然电位射随电路，所述自然电位射随电路的输入端接收自然电位，所述自然电位射随电路的输出端与AD转换模块相连。

7.根据权利要求1所述的阴极保护多参量采集装置，其特征在于：所述管地交流电位采集模块包括管地交流电位降压电路和管地交流电位射随电路；

所述管地交流电位降压电路用于对管地交流电位进行降压；

所述管地交流电位射随电路用于将降压后的管地交流电位输出至AD转换模块。

8.根据权利要求1所述的阴极保护多参量采集装置，其特征在于：所述阳极电流采集模块设置有4路。

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