JP2014084490A - カソード防食遠隔監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】カソード防食施設に対する遠隔監視の結果、外部電源方式カソード防食施設のアノード劣化のように速やかな改修が困難な状況が確認された場合であっても、応急的な処置によって防食対象物の防食状態を適正な状態に戻す。
【解決手段】センターサーバー５と、センターサーバー５と通信回線を介して接続されると共に複数のカソード防食施設１に個別に接続され、カソード防食施設１の総回路抵抗を計測してセンターサーバー５に送信し、センターサーバー５からの指示信号を受信してカソード防食施設１の出力を制御する防食監視装置２とを備える。センターサーバー５は、受信した総回路抵抗が異常値を示す場合に、総回路抵抗が計測されたカソード防食施設１（１−１）の防食範囲を防食可能であり且つ出力上昇が可能な他のカソード防食施設１（１−２）を選択し、選択された他のカソード防食施設１（１−１）に接続された防食監視装置２にカソード防食施設１の出力を上昇させる指示信号を送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、外部電源装置などのカソード防食施設の稼働状況を遠隔監視するカソード防食遠隔監視システムに関するものである。

下記特許文献１には、カソード防食施設や防食データの遠隔監視システムが記載されている。この従来技術は、防食データ監視装置と、この防食データ監視装置の監視データを収集する監視データ収集装置とを備えている。ここでの防食データ監視装置は、クーポン（プローブ）電流を含む防食データを計測するデータ計測手段と、このデータ計測手段によって計測された防食データを監視データ収集装置に送信する送信手段を備えている。また、監視データ収集装置は、送信手段によって送信された防食データを受信する受信手段と、この受信手段によって受信された防食データを記憶する記憶手段と、防食データを表示する表示手段と、防食データの異常を検出する異常検出手段とを備えている。

特開２００４−８３９９６号公報

前述した従来の遠隔監視システムで防食データに異常が監視された場合であって、その異常の原因が外部電源方式カソード防食施設におけるアノードの劣化にあると考えられる場合には、アノードの入れ取り替えが必要になる。しかしながら、外部電源方式カソード防食施設のアノードは、通常地下深くに埋設されている（例えば地下１２０ｍ）のでボーリングによる工事が必要になる。そのため、一箇所のアノードの入れ取り替えには多大な工事費用と工期を要することになり、直ちにはアノードの入れ取り替え工事を完了させることができない。このように従来の遠隔監視システムでは、防食データの異常が監視されたとしても、異常の原因がアノードの劣化のような場合には、それに対する対処を速やかに行うことができない問題があった。

本発明は、このような事情に対処するために提案されたものである。すなわち、カソード防食施設に対する遠隔監視の結果、外部電源方式カソード防食施設のアノード劣化のように速やかな改修が困難な状況が確認された場合であっても、応急的な処置によって防食対象物の防食状態を適正な状態に戻すことができること、などが本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明によるカソード防食遠隔監視システムは、以下の構成を少なくとも具備するものである。

センターサーバーと、前記センターサーバーと通信回線を介して接続されると共に複数のカソード防食施設に個別に接続され、当該カソード防食施設の総回路抵抗を計測して前記センターサーバーに送信し、前記センターサーバーからの指示信号を受信して当該カソード防食施設の出力を制御する防食監視装置とを備え、前記センターサーバーは、受信した総回路抵抗が異常値を示す場合に、当該総回路抵抗が計測されたカソード防食施設の防食範囲を防食可能であり且つ出力上昇が可能な他のカソード防食施設を選択し、選択された前記他のカソード防食施設に接続された前記防食監視装置にカソード防食施設の出力を上昇させる指示信号を送信することを特徴とするカソード防食遠隔監視システム。

カソード防食施設における総回路抵抗の計測結果に異常がある場合には、センターサーバーが異常のあるカソード防食設備の補助を行うことができる近隣のカソード防食施設を選択して、そのカソード防食施設に出力を上昇させる指示信号を送信するので、異常の原因が外部電源方式カソード防食施設のアノード劣化のような場合にも、応急処置によって防食対象物の防食状態を適正に戻すことが可能になり、速やかに防食対象物の腐食リスクを軽減することが可能になる。

本発明の一実施形態に係るカソード防食遠隔監視システムの構成例を示した説明図である。 本発明の実施形態におけるカソード防食施設と防食監視装置の構成例を示した説明図である。 遠隔監視情報の計測方法の一例を示した説明図である。 本発明の実施形態に係るカソード防食遠隔監視システムにおけるセンターサーバーの各種機能を示した説明図である。 本発明の実施形態におけるセンターサーバーによる複数のカソード防食施設の集中管理機能を示した説明図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係るカソード防食遠隔監視システムの構成例を示した説明図である。本発明の実施形態に係るカソード防食監視システムは、複数のカソード防食施設１（１−１，１−２，…）と、カソード防食施設１の敷設現場毎に配備され、複数のカソード防食施設１と個別に接続される防食監視装置２と、防食監視装置２と通信回線を介して接続されたセンターサーバー５とを備えている。

防食監視装置２とセンターサーバー５を接続する通信回線は、双方向通信が可能な回線であり、例えば図示のように、中継器４を介して行うことができる。この例では、防食監視装置２と無線情報通信網４Ａを備える中継器４との間は無線通信によって双方向通信可能に接続され、中継器４の交換機／ルーター４Ｂとセンターサーバー５のルーター５Ａとの間は専用回線６によって双方向通信可能に接続されている。

センターサーバー５は、例えば、端末管理サーバー５Ｂ、データベースサーバー５Ｃ、アプリケーションサーバー５Ｄなどを備えている。この例では、端末管理サーバー５Ｂは、センターサーバー５にアクセス可能な情報端末７を管理する機能を有する。データベースサーバー５Ｃは、防食監視装置２から送られてきた情報をデータベース化して保存する機能を有する。アプリケーションサーバー５Ｄは、インターネット経由で接続された情報端末７の表示部７Ａにデータベースサーバー５Ｃに保存された情報を出力するためのアプリケーションソフト（遠隔監視情報表示手段）を提供する機能を有する。

図２は、本発明の実施形態におけるカソード防食施設と防食監視装置の構成例を示した説明図である。図示のカソード防食施設１は、防食対象物である埋設されたパイプラインＰに地中のアノード１Ｂから防食電流を供給する外部電源方式カソード防食装置である。ここで対象となるカソード防食施設１は外部電源装置１Ａを有するものであればよく、図示の例の他には強制排流器などであってもよい。

カソード防食施設１の外部電源装置１Ａは、例えばＡＣ電源１０によって稼働され、ＡＣ電源１０を変圧器で出力調整し、整流器で直流に変換したものが用いられる。外部電源装置１Ａには防食監視装置２が接続されている。

防食監視装置２は、カソード防食施設１の敷設現場毎に配置されてカソード防食施設１に接続されており、常時はＡＣ電源１０によって駆動されている。ＡＣ電源１０の電気供給線にはＡＣリレー１１が設けられており、ＡＣ電源１０が停電，落雷などの電源異常になるとＡＣリレー１１が遮断されることになり、これを検知して常時はオフになっているバッテリースイッチ２１がオンになる。これによって、ＡＣ電源１０の電源異常時には、防食監視装置２の電源はバッテリー２０に切り換えられる。このバッテリー２０は常時はＡＣ電源１０に接続された充電器２２によって充電されている。

防食監視手段２は、計測制御手段２３と双方向通信手段２４を備えている。また、防食監視手段２は情報保存手段２５を備えている。計測制御手段２３は、防食対象物であるパイプラインＰの防食情報及びカソード防食施設１の稼働情報を計測している。計測制御手段２３によって計測される防食情報は、図示の例では管対地電位とクーポン直流電流密度である。管対地電位は、地中に設置された照合電極２６と防食対象物であるパイプラインＰとの間の電位差を電圧計２６Ａによって計測したものである。クーポン直流電流密度は、地中に設置されたクーポン２７に流入して防食対象物であるパイプラインＰに流れる電流を電流計２７Ａによって計測し、この電流値を演算処理することで求めるものである。

計測制御手段２３によって計測されるカソード防食施設１の稼働情報の一つは、カソード防食施設１の総回路抵抗である。総回路抵抗は、設定計測時間（例えば２時間）の出力電圧の平均値を設定計測時間の出力電流の平均値で除することによって求めることができる。出力電圧は外部電源装置１Ａの入出力端子間に接続された電圧計２８によって計測され、出力電流は外部電源装置１Ａの出力端子とアノード１Ｂ間の配線に挿入される電流計２９によって計測される。この総回路抵抗は、アノード１ＢとカソードであるパイプラインＰの接地抵抗，電解質（土壌，水など）の抵抗，カソード防食施設１における配線抵抗や金属と金属の接触点の抵抗などからなっており、アノード１Ｂの劣化などの指標になる。

計測制御手段２３は、外部電源装置１Ａを制御することでカソード防食施設１の出力を制御する。計測制御手段２３は、計測した防食対象物の防食情報（管対地電位及び／又はクーポン直流電流密度）或いは計測したカソード防食施設１の稼働情報に基づいてカソード防食施設１の出力を制御する。また、計測制御手段２３はセンターサーバー５から送られてくる指示信号によってもカソード防食施設１の出力を制御する。

双方向通信手段２４は、センターサーバー５からの情報を受信すると共にセンターサーバー５にカソード防食施設１の稼働情報及び計測された防食対象物の防食情報（遠隔監視情報）を送信する。双方向通信手段２４によってセンターサーバー５に送信される遠隔監視情報は、カソード防食施設１の電源がオン状態にあるか否かを示す電源異常通知情報（ａ），カソード防食施設１の出力電圧（ｂ），カソード防食施設１の出力電流（ｃ），総回路抵抗（ｄ），管対地電位又はクーポン直流電流密度（ｅ）などである。前述の（ａ）〜（ｄ）がカソード防食施設１の稼働情報であり、（ｅ）が防食対象物の防食情報である。また、双方向通信手段２４は、センターサーバー５からの指示信号を受信して計測制御手段２３に出力する。

図３は、遠隔監視情報の計測方法の一例を示した説明図である。ここでは、計測時間のうち２時間毎の計測区間をユニットと称している。２ｈの１ユニットは、７２００のサブユニット（図３においては、「サブ１」，「サブ２」などと表記している）から構成され、１サブユニットは１ｓである。１サブユニットにおいては、管対地電位又はクーポン電流密度，出力電圧，出力電流の各情報を０．１ｍｓ間隔で計測する。これによって１サブユニットでは、１００００個の計測データが得られることになる。１サブユニットでは１００００個の計測データを得た直後にデータ処理を行って、１００００個の計測データの平均を求め、計測された管対地電位又はクーポン電流密度，出力電圧，出力電流の各情報の１サブユニット毎の値を出力する。

１ユニットでは、サブユニット毎の計測とデータ処理を繰り返し、７２００個のサブユニット毎の値を得る。そして、１ユニットの計測とデータ処理が終了して７２００個のサブユニット毎の値を得た直後に、ユニット毎のデータ処理を行い、各情報において７２００個のサブユニット毎の値の平均値，最大値，最小値を出力する。ここで求めた各情報の１ユニットの平均値，最大値，最小値は、前述した情報保存手段２５に保存される。

求めた情報のセンターサーバー５への送信は、例えば１日１回行われる。即ち、偶数時刻から計測を開始して１日（２４時間）１２ユニットの情報が得られた後に、双方向通信手段２４は保存されている各ユニットの情報をセンターサーバーに送信する。１日１回の送信頻度は、カソード防食施設１の稼働状態の把握、通信費用等を考慮すると適正な送信頻度であると言える。

これに対して、前述した電源異常通知情報の送信は、ＡＣ電源１０の電源異常が検出された時点で双方向通信手段２４によってセンターサーバー５に送信される。具体的には、ＡＣ電源１０の電源異常によってＡＣリレー１１が切断されたことの検知信号が双方向通信手段２４に入力され、この検知信号に基づいて、双方向通信手段２４が電源異常通知情報を発生してセンターサーバー５に送信する。

複数の防食監視装置２は、それぞれ固有の識別情報（ＩＰアドレス）を保有しており、個々の防食監視装置２の双方向通信手段２４は、この識別情報とセットで各種情報をセンターサーバー５に送信する。したがって、センターサーバー５側では、受信した識別情報によって送られてきた情報が何処の現場に設置されている防食監視装置２からの情報であるかを把握することができる。

図４は、本発明の実施形態に係るカソード防食遠隔監視システムにおけるセンターサーバーの各種機能を示した説明図である。センターサーバー５は、前述した電源異常通知情報の受信によってどこの現場で電源異常が起きているかを把握する電源異常確認手段５０を備えている。電源異常確認手段５０は、センターサーバー５に電源異常通知情報が送られてくると、その電源異常通知情報と共に送られてきた識別情報に基づいて、何処のカソード防食施設敷設現場で電源異常が発生しているかを確認する。

センターサーバー５は、電源異常通知情報の受信によって双方向通信手段２４に防食情報の送信要求を送信する情報送信要求手段５１を備えている。情報送信要求手段５１は、電源異常通知情報と共に送られてきた識別情報によって送信元の防食監視装置２を特定し、特定された防食監視装置２に向けて防食情報の送信要求信号を出力する。送信要求信号を受信した防食監視装置２は、常時の情報送信頻度とは無関係に、情報保存手段２５に保存されている情報をセンターサーバー５に送信し、その後、１ユニット毎に保存される情報を設定された時間間隔でセンターサーバー５に送信する。

センターサーバー５は、施設管理情報保存手段５２を備えている。センターサーバー５のデータベースサーバー５Ｃには、センターサーバー５が管理している複数のカソード防食施設１の管理情報が保存されている。この管理情報とは、個々のカソード防食施設１における外部電源装置１Ａの定格出力（定格出力電流と定格出力電圧）、個々のカソード防食施設１の設置場所情報（地図情報など）、個々のカソード防食施設１が接続されているパイプラインの系統情報などである。施設管理情報保存手段５２は、データベースサーバー５Ｃに保存された複数のカソード防食施設１の管理情報と個々のカソード防食施設１に接続された防食監視装置２の識別情報（ＩＰアドレス）とを対応させて管理保存している。

センターサーバー５は、遠隔監視情報保存手段５３を備えている。遠隔監視情報保存手段５３によって、各カソード防食施設１に接続された防食監視装置２からセンターサーバー５に送られてくる遠隔監視情報（カソード防食施設１の稼働情報及びパイプラインＰの防食情報）は、送信元の防食監視装置２毎に随時データベースサーバー５Ｃに保存される。

センターサーバー５は、遠隔監視情報表示手段５４を備えている。遠隔監視情報表示手段５４は、インターネット経由でセンターサーバー５に接続された情報端末７にデータベースサーバー５Ｃの遠隔監視情報保存手段５３に保存されている情報を送ってその表示部７Ａに表示させる機能を有する。

センターサーバー５は、センターサーバー５側から選択されたカソード防食施設１の出力を制御する遠隔出力制御手段５５を備えている。遠隔出力制御手段５５は、各カソード防食施設１に接続された防食監視装置２における双方向通信手段２４に指示信号を送り、双方向通信手段２４が計測制御手段２３にその指示信号を出力することによって、計測制御手段２３がカソード防食施設１における外部電源装置１Ａの出力（出力電流又は出力電圧）を制御する。

センターサーバー５の遠隔出力制御手段５５は、受信した遠隔監視情報の中から総回路抵抗が異常値を示す場合に、総回路抵抗が計測されたカソード防食施設１（１−１）を特定し、そのカソード防食施設１（１−１）の防食範囲を防食可能であり且つ出力上昇が可能な他のカソード防食施設１（１−２）を選択し、選択された他のカソード防食施設１（１−２）に接続された防食監視装置２にカソード防食施設１（１−２）の出力を上昇させる指示信号を送信する。

ここで、カソード防食施設１（１−１）の防食範囲を防食可能であるか否かの判断は、センターサーバー５が管理している施設管理情報に基づいてなされ、カソード防食施設１（１−１）近隣のカソード防食施設１が選択される。また、カソード防食施設１の出力上昇が可能であるか否かの判断は、センターサーバー５が管理している施設管理情報の一つであるカソード防食施設１の定格と送信されてくる出力電圧とを比較して行われ、定格に対して出力電圧に余裕があるものを選択する。

図５は、センターサーバーによる複数のカソード防食施設の集中管理機能を示した説明図である。一つのセンターサーバー５は、広域なエリアＡｒ内の複数のカソード防食施設１を管理している。各カソード防食施設１には防食監視装置２が接続されており、複数のカソード防食施設１に接続された各防食監視装置２とセンターサーバー５が双方向通信可能な状態で通信回線によって接続されている。

センターサーバー５は、各防食監視装置２から１日１回の送信頻度で送られてくる遠隔監視情報をデータベースサーバー５Ｃに保存して、各カソード防食管理施設１の稼働状況及び各カソード防食施設１によって防食されるパイプラインＰの防食状況の管理を行っている。そして、例えばあるカソード防食施設１（１−１）の総回路抵抗が異常値を示し、総回路抵抗の値からＡ施設のアノード劣化が確認された場合には、直近のカソード防食施設１（１−２）によるバックアップが検討される。カソード防食施設１（１−２）によるバックアップを行うには、先ず、カソード防食施設１（１−２）の施設管理情報及びカソード防食施設１（１−２）に接続された防食監視装置２から送られてくる遠隔監視情報を確認し、カソード防食施設１（１−２）の定格出力に対して現状の稼働状況からどれだけ出力上昇が可能であるかが確認され、出力上昇が可能である場合には、カソード防食施設１（１−２）の出力を上昇制御して、カソード防食施設１（１−１）に接続されている防食監視装置２から送られてくる防食情報が正常値になるまで、カソード防食施設１（１−２）の出力上昇を継続する。この際、カソード防食施設１（１−１）のカソード防食範囲のパイプラインとカソード防食施設１（１−２）のカソード防食範囲のパイプラインが絶縁継手によって接続されている場合には、絶縁継手の両端のパイプラインをケーブルによって導通させる措置が必要になる。

劣化したアノードの入れ替え作業は、地下深く（例えば地下１２０ｍ）埋設されているアノードを掘り起こすボーリング工事などが必要であり、多額の工事費用や長期の工期が必要になることから直ちにアノードの入れ替えを行うことができない。そのため、前述した直近施設によるバックアップを行うことで、アノード劣化時の応急措置的な対応が可能になる。

また、あるカソード防食施設１に接続された防食監視装置２から電源異常通知情報がセンターサーバー５に送られてくると、センターサーバー５は直ちにその防食監視装置２に情報送信要求を送信し、これを受信した防食監視装置２は、電源異常直前の遠隔監視情報及びその後の遠隔監視情報を随時センターサーバー５に送信する。これによって、センターサーバー５側では、電源異常後のパイプラインの防食状況を確認しながらその後の対応を検討することが可能になる。

１：カソード防食施設，１Ａ：外部電源装置，１Ｂ：アノード，
２：防食監視装置，２０：バッテリー，２１：バッテリースイッチ，
２２：充電器，２３：防食情報計測手段，
２４：双方向通信手段，２５：情報保存手段，
２６：照合電極，２６Ａ，２８：電圧計，
２７：クーポン，２７Ａ，２９：電流計，
４：中継器，４Ａ：無線情報通信網，４Ｂ：交換機／ルーター，
５：センターサーバー，５Ａ：ルーター，５Ｂ：端末管理サーバー，
５Ｃ：データベースサーバー，５Ｄ：アプリケーションサーバー，
５０：電源異常確認手段，５１：情報送信要求手段，
５２：施設管理情報保存手段，５３：遠隔監視情報保存手段，
５４：遠隔監視情報表示手段，５５：遠隔出力制御手段，
６：専用回線，７：情報端末，７Ａ：表示部，
１０：ＡＣ電源，１１：ＡＣリレー，
Ｐ：パイプライン

Claims (5)

1. センターサーバーと、
   前記センターサーバーと通信回線を介して接続されると共に複数のカソード防食施設に個別に接続され、当該カソード防食施設の総回路抵抗を計測して前記センターサーバーに送信し、前記センターサーバーからの指示信号を受信して当該カソード防食施設の出力を制御する防食監視装置とを備え、
   前記センターサーバーは、受信した総回路抵抗が異常値を示す場合に、当該総回路抵抗が計測されたカソード防食施設の防食範囲を防食可能であり且つ出力上昇が可能な他のカソード防食施設を選択し、選択された前記他のカソード防食施設に接続された前記防食監視装置にカソード防食施設の出力を上昇させる指示信号を送信することを特徴とするカソード防食遠隔監視システム。
2. 前記防食監視装置は、
   防食対象物の防食情報及び前記カソード防食施設の稼働情報を計測して、計測した情報又は前記センターサーバーからの指示信号に基づいて前記カソード防食施設の出力を制御する計測制御手段と、
   前記センターサーバーからの指示信号を受信して前記計測制御手段に出力すると共に前記計測制御手段が計測した情報を前記センターサーバーに送信する双方向通信手段とを備えることを特徴とする請求項１記載のカソード防食遠隔監視システム。
3. 前記センターサーバーは、
   前記カソード防食施設の管理情報を保存する施設管理情報保存手段と、
   前記稼働情報と前記防食情報を前記カソード防食施設毎に保存する遠隔監視情報保存手段と、
   選択された前記カソード防食施設に前記指示信号を送信する遠隔出力制御手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のカソード防食遠隔監視システム。
4. 前記センターサーバーは、
   インターネット経由で接続された情報端末の表示部に前記遠隔監視情報保存手段に保存された情報を出力する遠隔監視情報表示手段を備えることを特徴とする請求項３記載のカソード防食監視システム。
5. 前記カソード防食施設はＡＣ電源によって稼働しており、
   前記防食監視装置は、前記ＡＣ電源によって平常時は駆動され、前記ＡＣ電源の電源異常時はバッテリー駆動に切り換えられて駆動され、
   前記双方向通信手段は、前記ＡＣ電源の電源異常時に電源異常通知情報を前記センターサーバーに送信し、
   前記センターサーバーは、前記電源異常通知情報の受信によって前記双方向通信手段に対して前記防食情報の送信要求を行うことを特徴とする請求項３記載のカソード防食遠隔監視システム。

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