地下管線陰極保護的智能化遠程監測調控系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種管道防腐技術，尤其是一種借助于GPRS網絡和GPS授時、定位系統的地下管線陰極保護的智能化遠程監測調控系統。
【背景技術】
[0002]鋼制石油管道是石油化工行業油品輸送必不可少的容器設施，但在運行過程中，經常會遭受內、外環境介質的腐蝕，從而埋下安全隱患。陰極保護技術是一種防止或抑制被保護金屬構筑物發生電化學腐蝕的技術。通過對被保護的金屬施加一定的陰極電流，使被保護金屬的電位負于某一電位值，使其上的陽極反應得到抑制，從而使金屬的腐蝕得到控制。
[0003]在管道的腐蝕事故中，由于陰極保護不到位，導致管道出現腐蝕泄露的情況非常多。一旦這些管道出現泄露，將造成嚴重的安全事故。根據本發明人多年的研宄，目前國內外對于金屬管線陰極保護監控技術方面的應用現狀如下:
[0004]國際上多數做得比較先進的公司采用陰極保護有線監控，將數據并入SCADA系統(數據采集與監視控制系統)。但是該系統依然存在以下問題:管道陰極保護的有關數據出現異常時無法提醒管理人員，也無法對野外、惡劣環境條件下被保護設施實現實時監控與管理；并且獲得的管理數據僅是恒電位儀或站場設備的數據，一般缺少測試粧的數據，即不能反映管道全線的陰極保護狀況。
[0005]此外，國外部分企業采取無線遠程監控或者監測的陰極保護系統，雖然能實現數據采集、傳輸的功能，但缺乏相應的數據記錄與分析模塊，導致事故處理速度慢、人工調節對陰極保護系統控制精度不高等問題；同時大多數方法也僅是采集管道的通電電位。然而管道的通電電位不能反映陰極保護的真實狀況，對管道的陰極保護管理沒有意義，缺乏實際應用價值。
[0006]目前國內一些公司的陰極保護系統處于無人管理、系統閑置狀態；陰極保護系統僅在安裝初期做過測試與維護，后期陰極保護系統失效時，管道及儲罐業主并不知曉，缺乏系統化監控管理及補救措施。
[0007]目前國內一些公司的陰極保護系統處于無人管理、系統閑置狀態，陰極保護系統僅在安裝初期做過測試與維護，當后期陰極保護系統失效時，業主并不能立即知曉管道及儲罐現場情況，缺乏系統化監控管理及補救措施。
[0008]此外，國內安裝了陰極保護系統的大多數公司，基本上采取人工巡查，人工記錄與維護等人為監控檢測手段作業形式，對于陰極保護系統使用過程中因時因地、隨著地理環境、運作年限、設備老化等隱性變化導致的保護效能下降，數據虛假、缺失等現象既無法及時發現，更不能及時糾正處理。
[0009]綜上所述表明:國內在石油化工的地下管線中雖然采用了陰極保護技術，然而，由于技術本身存在著眾多不完善的地方，管道及儲罐的業主無法及時知曉陰極保護的真實現狀，而且在管理和實際運行中也無法對運行中的保護系統進行實時的監控和調整，存在極大的安全隱患。
[0010]因此，如何解決輸油管線陰極保護系統中存在的問題，尋求更為可靠的陰極保護系統，并能夠對運行中的陰極保護系統既能夠實現遠程實時監控，又能實現自動調整就成為本領域技術人員應該努力解決的一大課題。
【發明內容】
[0011]本發明的目的:旨在提出一種全新的可實現檢測和調控的遠程智能化陰極保護系統。
[0012]這種地下管線陰極保護的智能化遠程監測調控系統包括:配有極化探頭和參比電極的智能測試粧，配有恒電位儀智能測控裝置的智能恒電位儀，由恒電位儀與鋼制的地下管道電連接構成輸入電性參數的傳輸通道，由遠程監控管理系統的服務器以及設置在監控中心的計算機、平板電腦、手機等智能終端設備構成的監控的主機系統；通過GPRS無線網絡、服務器及監控主機系統構建成實測數據和調控數據的智能化歸集處理和傳輸系統；同時利用衛星定位系統，通過設置在智能測試粧中的智能測控器、以及與恒電位儀配套的恒電位儀智能測控裝置，構建成具有精確定位、授時的遠程實時監控檢測系統；其特征在于:
[0013]A.所述的智能測試粧包括:粧帽，標志粧，安放于標志粧內部的智能測控器，接地線，以及分別與智能測控器連接的參比電極，極化探頭，地下管道；所述地下管道與第一極化試片電連接，第二極化試片設置于所述地下管道附近，所述智能測試粧通過所述極化探頭探測所述第一極化試片、所述第二極化試片與所述地下管道相對于所述參比電極間的電位值；所述智能測試粧中的智能測控器中至少包括:測試粧中央處理器、數據采集模塊、為所述智能測控器供電的電源模塊、GPS授時模塊、實現與外部通信的GPRS模塊、將采集的數據進行本地存儲的數據存儲模塊、復位模塊、以及實現所述智能測控器校時的實時時鐘模塊。
[0014]B.所述的恒電位儀智能測控裝置包括:恒電位智能控制器和為所述恒電位智能控制器供電的直流穩壓供電電源，其中:
[0015]所述的恒電位智能控制器至少包括:
[0016]用于對恒電位儀智能控制器進行數據接收和發送的恒電位中央處理器；
[0017]分別與恒電位中央處理器和恒電位儀連接、用于接收恒電位儀發送的參比信號、輸出電壓、以及輸出電流并進行處理，再發送至恒電位中央處理器的信號隔離調理模塊；
[0018]分別與恒電位中央處理器和恒電位儀連接，用于實現恒電位中央處理器對恒電位儀中超差報警信號進行檢測的信號調理模塊；
[0019]分別與恒電位中央處理器和恒電位儀連接，用于通過控制繼電器實現恒電位儀的超差復位、斷電測量、以及備機切換的繼電器控制模塊；
[0020]分別與智能控制器中需要供電的模塊進行連接，用于將供電電源轉換為恒電位智能控制器各個模塊所需電壓并為其進行供電的電源轉換模塊；
[0021 ] 分別與恒電位中央處理器和恒電位儀連接，對恒電位中央處理器中發送的給定信號進行處理之后發送至恒電位儀，用以調整恒電位儀的給定電位的信號隔離放大模塊；
[0022]與恒電位中央處理器連接，用于實現恒電位智能控制器的精確授時的GPS授時模塊；
[0023]與恒電位中央處理器連接，用于實現恒電位智能控制器與外界實現通信的GPRS豐吳塊；
[0024]與恒電位中央處理器連接，用于保護恒電位中央處理器的復位模塊。
[0025]所述數據采集模塊中至少包括:
[0026]分別與所述極化探頭、參比電極、地下管道連接的防護預處理電路，用于抑制地下管道中瞬態尖峰脈沖，同時將輸入的模擬信號經過分壓調整至所述數據采集模塊可采集的范圍內；
[0027]與所述防護預處理電路連接的三個低通濾波電路，用于濾除輸入模擬信號中的交流干擾信號；
[0028]與所述三個低通濾波電路和測試粧中央處理器連接的模擬數字轉換器，將經過所述各低通濾波電路的輸入模擬信號轉換為數字信號，同時將所述數字信號發送至所述測試粧中央處理器中進行處理；
[0029]與所述模擬數字轉換器連接的基準電壓源，為所述模擬數字轉換器提供基準電壓；
[0030]分別與所述極化探頭、地下管道、測試粧中央處理器連接的繼電器，用于控制所述第一極化試片和所述地下管道之間的連接線的通斷。
[0031]所述數據采集模塊中包括三路防護預處理電路，以及分別與所述三路防護預處理電路連接的三路低通濾波電路，其中:
[0032]第一路防護預處理電路B1分別與第一路低通濾波電路A1、參比電極14、第二極化試片電連接；
[0033]第二路防護預處理電路B2分別與第二路低通濾波電路A2、參比電極14，地下管道2電連接；
[0034]第三路防護預處理電路B3分別與第三路低通濾波電路A 3，參比電極14，第一極化試片電連接；
[0035]所述的三路低通濾波電路分別與模擬數字轉換器電連接；所述繼電器的四個接口分別與第一極化試片、地下管道、測試粧中央處理器的對應接口電連接。
[0036]所述電源模塊中包括:鋰電池，用于給所述智能測控器供電；與所述鋰電池連接低壓差線性電源電路，將所述鋰電池輸入的電壓進行轉換；以及與所述低壓差線性電源電路連接的電源控制電路，用于控制GPS授時模塊，GPRS模塊，模擬數字轉換器，以及基準電壓源中供電的通斷。
[0037]所述防護預處理電路中包括自恢復保險絲F1,瞬態抑制二極管D1，共模抑制電感CL1，第一電容C1，第二電容C2，第一分壓電阻R1，以及第二分壓電阻R2;其中:所述自恢復保險絲F1的第一端與所述模擬信號的正輸入端連接，第二端與所述瞬態抑制二極管的負極連接，所述瞬態抑制二極管的正極接所述模擬信號的負輸入端連接，所述第一電容并聯在所述瞬態抑制二極管D1的兩端；所述共模抑制電感CL 第一端和第二端分別與所述瞬態抑制二極管01的負極和正極連接；所述第二電容C2并聯連接在所述共模抑制電感的第三端和第四端；所述第一分壓電阻R1和所述第二分壓電阻1?2串聯連接，且所述串聯連接的第一分壓電阻R1和所述第二分壓電阻R2并聯連接在所述第二電容C2的兩端，所述第二分壓電阻民兩端的電壓信號作為經過所述預防護處理的輸出。
[0038]所述的恒電位中央處理器，用于對智能測控粧接收和發送的數據進行處理；且在恒電位中央處理器中包括數字模擬轉換器和模擬數字轉換器，其中，所述的數字模擬轉換器與信號隔離放大模塊電連接，用于將恒電位中央處理器發送的給定信號轉換為模擬量，再經過信號隔離放大模塊處理后發送至恒電位儀，用以調整其給定電位；所述的模擬數字轉換器與信號隔離調理模塊電連接，用于接收各信號隔離調理電路發送的參比信號、輸出電壓、以及輸出電流，并將其轉換為數字量以供恒電位中央處理器進行處理。
[0039]所述的信號隔離調理模塊，分別與恒電位中央處理器和恒電位儀電連接，用于接收恒電位儀發送的參比信號、輸出電壓、以及輸出電流并進行處理，再發送至恒電位中央處理器；所述的信號隔離調理模塊中包括三路信號隔離調理電路，其中，第一路信號隔離調理電路分別與恒電位儀和恒電位中央處理器電連接，用于接收恒電位儀發送的參比信號并進行處理；
[0040]其中:
[0041]第一路信號隔離調理電路包括:第一隔離變送器T1、第三分壓電阻R3、第四分壓電阻r4、以及第一穩壓管W1，其中第一隔離變送器的正輸入信號端和負輸入信號端分別與參比信號中的參比端和參比地端連接，正輸出信號端與第三分壓電阻R3的第一端連接，負輸出信號端接地；第三分壓電阻&的第二端分別與第四分壓電阻1?4的第一端、第一穩壓管W1的負極、以及模擬數字轉換器38中的第零通道連接，第四分壓電阻R4的第二端和第一穩壓管W1的正極均接地；
[0042]第二路信號隔離調理電路，分別與恒電位儀和恒電位中央處理器電連接，用于接收恒電位儀發送的輸出電壓并進行處理；其具體包括:第二隔離變送器T2，第五分壓電阻R5，第六分壓電阻R6，第七分壓電阻R7，第八分壓電阻R8以及第二穩壓管W2，其中，第五分壓電阻R5的第一端與輸出電壓中的輸出電壓正極端連接，第二端分別與第六分壓電阻1?6的第一端和第二隔離變送器T2的正輸入信號端連接，第六分壓電阻R6的第二端分別與輸出電壓中的輸出電壓負極端和第二隔離變送器T2的負輸入信號端連接；第七分壓電阻1?7的第一端與第二隔離變送器T2的正輸出信號端連接，第二端分別與第八分壓電阻R 8的第一端、第二穩壓管T2的負極、以及模擬數字轉換器38中的第一通道連接；第二隔離變送器1~2的負輸出信