專利名稱：一種海洋船舶腐蝕因素綜合檢測方法
技術領域：
本發明屬于海洋環境船舶腐蝕檢測技術領域，涉及ー種針對船舶材料海水腐蝕與使用環境因素，采用以計算機為主體的測試系統裝置進行分布式綜合檢測的方法，特別是ー種海洋船舶腐蝕因素綜合檢測方法。
背景技術：
目前，在海洋環境中，船舶長期處于嚴苛的腐蝕環境，船體、內艙、管路以及各種輔助設備在海水和鹽霧的作用下，時常發生各類腐蝕現象，不僅降低了船體及設備的強度，縮短了船舶的使用壽命，而且使船舶技術性能下降，危及船舶的使用安全，嚴重時還會造成海損事故。以往的經驗表明，材料的腐蝕無法從根本上消除，只能通過采取有效的措施進行抑制，因此一旦采取的防護措施出現問題，材料的腐蝕將不可避免，若不能及時發現，就會發生嚴重的腐蝕，甚至導致腐蝕事故的發生。現有的船舶在設計制造時，針對腐蝕問題均 采用了一系列的防護措施，如防腐涂層、陰極保護等。但在實際使用過程中，船舶的壓載水艙、內艙底部等部位仍存在ー些腐蝕“熱點”，究其原因主要是由于這些部位的エ況環境更加復雜、多變，現有防護措施的環境適應性差，造成了防腐涂層和陰極保護等防護措施的過早失效，引發腐蝕的發生。對船舶的材料腐蝕與環境因素進行檢測，能夠及時了解船舶的腐蝕狀態和環境因素變化規律，保障船舶的安全運行，并可為船舶的維護維修以及防腐設計優化提供依據。現有的船舶腐蝕檢測方法主要是通過塢修檢查，由于周期較長，檢測的項目有限，不能反映整個腐蝕過程的變化和趨勢；而且采用的檢測方法主要是目視探測、超聲測厚等，不能實現在線監測，自動化程度低，不僅造成人力、物力的浪費，而且無法對突發性的腐蝕問題進行及時檢測和報警。隨著船舶的智能化發展，中國專利CN201110405815. 4、CN201110346323. 2、CN200610125366. 7 和 CN03112651. 0 等分別介紹了針對船舶機艙、主機、吃水深度以及結構等的監測系統，但均未涉及到對船舶腐蝕狀態等相關參數的檢測；中國專利CN200610069587. 7公開了ー種通過溫度、溶解氧、鹽度、pH值、氧化還原電位和流速6個海水狀態參數數據推測鋼鐵材料在海水環境中的腐蝕速度的方法，但是需要提前收集多種海水狀態下鋼鐵的腐蝕速度，限制了該方法在某些領域的直接應用；據檢索，目前尚未發現針對船舶腐蝕與環境因素進行綜合檢測的方法和系統裝置的報道，但隨著船舶技術的不斷發展，對包括腐蝕檢測在內的船舶智能化結構健康監測的需求日益迫切。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求設計提供一種用于船舶材料海水腐蝕與使用環境因素綜合檢測的方法，使用以計算機為主的檢測系統裝置，采用基于總線的分布式數據采集、存儲方式，對船舶材料的腐蝕狀態和使用環境參數進行綜合的在線監測，解決現有腐蝕檢測方法存在的檢測參數単一、無法長期在線監測、自動化程度低等問題，為實現船舶壓載水艙、內艙底部等難以到達部位的腐蝕損傷監測和預警提供手段。為了實現上述發明目的，本發明針對船舶材料腐蝕與環境因素多種參數在線綜合監測的需求，根據使用環境、測試功能的不同，基于測量節點、總線和控制管理計算機的集中一分布一集中式的船舶腐蝕綜合檢測方法；通過測量節點對同類測量參數進行整合，實現同類參數的集中采集，設計三類不同功能的測量節點，測量節點采用基于總線的分布式數據采集方式進行設計，便于進行多個測量點數據的同時采集，各測量節點通過總線由計算機統一控制和集中管理，實現船舶腐蝕的綜合檢測；所采用的檢測系統裝置包括腐蝕測量節點、環境因素測量節點、力學參數測量節點、數據總線、供電總線、電源和控制管理計算機以及腐蝕控制分析軟件，控制管理計算機以及腐蝕控制分析軟件通過數據總線對測量節點進行控制和管理，實現測量節點的參數設定、數據上傳下載、狀態查詢和實時監控；腐蝕測量節點通過電化學、物理或光學方法對腐蝕電位、腐蝕電流、腐蝕速度和電化學噪聲數據進行測量、轉換和存儲；環境因素測量節點進行溫度、濕度、氧含量、海水鹽度和深度參數的測量、轉化和存儲；力學參數測量節點進行應カ應變、振動和沖擊參數的測量、轉化和存儲；腐蝕、環境因素和力學參數三個測量節點采用總線供電和獨立供電兩種方式，能夠脫離控制管理計算機獨立工作，適用于不同エ況條件下的聯機和脫機使用。本發明實現檢測的步驟包括 (I)先進行測量節點的安裝，根據船舶腐蝕檢測的需求，在被檢測材料的合適的位置分別固定安裝腐蝕、環境因素和(或)力學參數測量節點，并實現各測量節點與控制管理計算機電信息連通；(2)選用數據總線電纜和供電總線電纜，將各測量節點和電源分別連接到控制管理計算機，構成腐蝕與環境因素的網絡式綜合檢測系統裝置；(3)打開電源，對各測量節點、控制管理計算機以及腐蝕控制分析軟件進行初始化；(4)初始化完成后，通過腐蝕控制分析軟件對連接入網的各測量節點分別進行參數設置和狀態控制，控制各測量節點的在線或脫機工作、待機和停止的狀態轉換；(5)設置完成后，各測量節點開始工作，對測量參數進行測量、轉換和存儲；其中，腐蝕測量節點對腐蝕電位、腐蝕電流、腐蝕速度和電化學噪聲數據進行測量、轉換和存儲；環境因素測量節點對溫度、濕度、氧含量、海水鹽度和深度參數進行測量、轉化和存儲；力學參數測量節點對應カ應變、振動和沖擊參數進行測量、轉化和存儲；(6)使各測量節點在聯機狀態，通過腐蝕控制分析軟件實時顯示測量參數的數值及其隨時間的變化規律；或斷開與檢測網絡的連接即脫機狀態，使各測量節點自主工作，將測量數據存入內存；(7)各測量節點聯機后，通過腐蝕控制分析軟件對內存的測量數據進行下載和分析，并顯示或打印檢測結果，完成綜合檢測。本發明涉及的檢測系統裝置主體結構由控制管理計算機、腐蝕測量節點、環境因素測量節點、力學參數測量節點、數據總線、供電總線和電源電信息連通組合構成實現綜合檢測系統裝置，控制管理計算機中裝載有與綜合檢測方法配套的腐蝕控制分析軟件，控制管理計算機為普通計算機，具有裝腐蝕控制分析軟件運行的軟件環境；腐蝕測量節點包括腐蝕檢測探頭和腐蝕檢測主機，能夠對材料的腐蝕電位、腐蝕電流、腐蝕速度和電化學噪聲電化學信號進行檢測；環境因素測量節點包括溫度傳感器、濕度傳感器、溶解氧傳感器、電導率傳感器、壓カ傳感器和檢測主機，能夠對腐蝕環境的溫度、濕度、氧含量、海水鹽度和深度等環境因素進行檢測；力學參數測量節點包括應變傳感器、加速度傳感器和檢測主機，能夠對材料的應カ應變狀態以及受到的振動和沖擊進行檢測；數據總線為船用的雙絞線通訊電纜；供電總線為船用供電電纜；電源為總線電源，選用船電或蓄電池轉換為24V的直流電源。本發明涉及的控制管理計算機以及腐蝕控制分析軟件通過數據總線對各測量節點進行控制和管理，實現測量節點的參數設定、數據上傳下載、狀態查詢和實時監控；腐蝕、環境因素和力學參數三類測量節點根據檢測的需求任意組合，支持的測量節點數量為I 128個；腐蝕、環境因素和力學參數三類測量節點采用基于CAN或RS485總線的分布式結構設計，能夠進行多個測量點數據的同時采集，各測量節點通過總線由控制管理計算機統ー控制和集中管理；三類測量節點采用總線供電和獨立供電兩種方式，能夠脫離控制管理計算機而獨立工作，適用于不同エ況條件下的聯機和脫機使用；腐蝕測量節點通過電化學、物理或光學方法對腐蝕電位、腐蝕電流、腐蝕速度和電化學噪聲數據進行測量、轉換和存儲；環境因素測量節點進行溫度、濕度、氧含量、海水鹽度和深度參數的測量、轉化和存儲；力學參數測量節點進行應カ應變、振動和沖擊參數的測量、轉化和存儲。·本發明與現有技術相比，通過采用基于測量節點、總線和控制管理計算機的“集中一分布一集中”式的船舶腐蝕綜合檢測，實現多種腐蝕相關參數的分類集中采集、多測量點分布式測量和測量節點的集中控制管理，為船舶的腐蝕在線綜合檢測提供必要的手段；通過測量節點與總線的結構設計，將現有的単一材料腐蝕檢測和環境因素檢測有機的結合起來，進ー步推動腐蝕綜合檢測技術的集成化、智能化發展；檢測系統裝置通過總線的方式進行數據傳輸和電源供電，可方便地對三類測量節點的不同組合進行集中管理，而且在船舶的應用中有利于布線設計，為船舶腐蝕的綜合檢測提供新途徑，實現船舶材料腐蝕與環境因素數據的綜合測量，填補行業空白；其檢測步驟簡單，操作使用方便，檢測參數分布廣泛，數據采集節點多，檢測自動化和智能化程度高，在線檢測效率高。
圖I為本發明使用的測試系統裝置組成結構原理示意圖，其主體結構包括控制管理計算機I、腐蝕測量節點2、環境因素測量節點3、力學參數測量節點4、數據總線5、供電總線6和電源7 ;控制管理計算機I中載有與測試檢測方法配套的腐蝕控制分析軟件。
具體實施例方式下面通過實施例并結合附圖對本發明作進ー步說明。實施例本實施例針對船舶材料腐蝕與環境因素多種參數在線綜合監測的需求，根據使用環境、測試功能的不同，基于測量節點、總線和控制管理計算機的集中一分布一集中式的船舶腐蝕綜合檢測方法；通過測量節點對同類測量參數進行整合，實現同類參數的集中采集，設計三類不同功能的測量節點，測量節點采用基于總線的分布式數據采集方式進行設計，便于進行多個測量點數據的同時采集，各測量節點通過總線由計算機統ー控制和集中管理，實現船舶腐蝕的綜合檢測；所采用的檢測系統裝置包括腐蝕測量節點、環境因素測量節點、力學參數測量節點、數據總線、供電總線、電源和控制管理計算機以及腐蝕控制分析軟件，控制管理計算機以及腐蝕控制分析軟件通過數據總線對測量節點進行控制和管理，實現測量節點的參數設定、數據上傳下載、狀態查詢和實時監控；腐蝕測量節點通過電化學、物理或光學方法對腐蝕電位、腐蝕電流、腐蝕速度和電化學噪聲數據進行測量、轉換和存儲；環境因素測量節點進行溫度、濕度、氧含量、海水鹽度和深度參數的測量、轉化和存儲；力學參數測量節點進行應カ應變、振動和沖擊參數的測量、轉化和存儲；腐蝕、環境因素和力學參數三個測量節點采用總線供電和獨立供電 兩種方式，能夠脫離控制管理計算機獨立工作，適用于不同エ況條件下的聯機和脫機使用。本實施例實現檢測的步驟包括(I)先進行測量節點的安裝，根據船舶腐蝕檢測的需求，在被檢測材料的合適的位置分別固定安裝腐蝕、環境因素和(或)力學參數測量節點，并實現各測量節點與控制管理計算機電信息連通；(2)選用數據總線電纜和供電總線電纜，將各測量節點和電源分別連接到控制管理計算機，構成腐蝕與環境因素的網絡式綜合檢測系統裝置；(3)打開電源，對各測量節點、控制管理計算機以及腐蝕控制分析軟件進行初始化；(4)初始化完成后，通過腐蝕控制分析軟件對連接入網的各測量節點分別進行參數設置和狀態控制，控制各測量節點的在線或脫機工作、待機和停止的狀態轉換；(5)設置完成后，各測量節點開始工作，對測量參數進行測量、轉換和存儲；其中，腐蝕測量節點對腐蝕電位、腐蝕電流、腐蝕速度和電化學噪聲數據進行測量、轉換和存儲；環境因素測量節點對溫度、濕度、氧含量、海水鹽度和深度參數進行測量、轉化和存儲；力學參數測量節點對應カ應變、振動和沖擊參數進行測量、轉化和存儲；(6)使各測量節點在聯機狀態，通過腐蝕控制分析軟件實時顯示測量參數的數值及其隨時間的變化規律；或斷開與檢測網絡的連接即脫機狀態，使各測量節點自主工作，將測量數據存入內存；(7)各測量節點聯機后，通過腐蝕控制分析軟件對內存的測量數據進行下載和分析，并顯示或打印檢測結果，完成綜合檢測。本實施例涉及的檢測系統裝置主體結構由控制管理計算機I、腐蝕測量節點2、環境因素測量節點3、力學參數測量節點4、數據總線5、供電總線6和電源7電信息連通組合構成實現綜合檢測系統裝置，控制管理計算機I中裝載有與綜合檢測方法配套的腐蝕控制分析軟件，控制管理計算機I為普通計算機，具有裝腐蝕控制分析軟件運行的軟件環境；腐蝕測量節點2包括腐蝕檢測探頭和腐蝕檢測主機，能夠對材料的腐蝕電位、腐蝕電流、腐蝕速度和電化學噪聲電化學信號進行檢測；環境因素測量節點3包括溫度傳感器、濕度傳感器、溶解氧傳感器、電導率傳感器、壓カ傳感器和檢測主機，能夠對腐蝕環境的溫度、濕度、氧含量、海水鹽度和深度等環境因素進行檢測；力學參數測量節點4包括應變傳感器、加速度傳感器和檢測主機，能夠對材料的應カ應變狀態以及受到的振動和沖擊進行檢測；數據總線5為船用的雙絞線通訊電纜；供電總線6為船用供電電纜；電源7為總線電源，選用船電或蓄電池轉換為24V的直流電源。本實施例涉及的控制管理計算機I以及腐蝕控制分析軟件通過數據總線5對各測量節點進行控制和管理，實現測量節點的參數設定、數據上傳下載、狀態查詢和實時監控；腐蝕、環境因素和力學參數三類測量節點根據檢測的需求任意組合，支持的測量節點數量為I 128個；腐蝕、環境因素和力學參數三類測量節點采用基于CAN或RS485總線的分布 式結構設計，能夠進行多個測量點數據的同時采集，各測量節點通過總線由控制管理計算機I統ー控制和集中管理；三類測量節點采用總線供電和獨立供電兩種方式，能夠脫離控制管理計算機I而獨立工作，適用于不同エ況條件下的聯機和脫機使用；腐蝕測量節點2通過電化學、物理或光學方法對腐蝕電位、腐蝕電流、腐蝕速度和電化學噪聲數據進行測量、轉換和存儲；環境因素測量節點3進行溫度、濕度、氧含量、海水鹽度和深度參數的測量、轉化和存儲；力學參數測量節點4進行應カ應變、振動和沖擊參數的測量、轉化和存儲。
權利要求
1.ー種海洋船舶腐蝕因素綜合檢測方法，其特征在于針對船舶材料腐蝕與環境因素多種參數在線綜合監測的需求，根據使用環境、測試功能的不同，基于測量節點、總線和控制管理計算機的集中一分布一集中式的船舶腐蝕綜合檢測方法；通過測量節點對同類測量參數進行整合，實現同類參數的集中采集，設計三類不同功能的測量節點，測量節點采用基于總線的分布式數據采集方式進行設計，便于進行多個測量點數據的同時采集，各測量節點通過總線由計算機統ー控制和集中管理，實現船舶腐蝕的綜合檢測；所采用的檢測系統裝置包括腐蝕測量節點、環境因素測量節點、力學參數測量節點、數據總線、供電總線、電源和控制管理計算機以及腐蝕控制分析軟件，控制管理計算機以及腐蝕控制分析軟件通過數據總線對測量節點進行控制和管理，實現測量節點的參數設定、數據上傳下載、狀態查詢和實時監控；腐蝕測量節點通過電化學、物理或光學方法對腐蝕電位、腐蝕電流、腐蝕速度和電化學噪聲數據進行測量、轉換和存儲；環境因素測量節點進行溫度、濕度、氧含量、海水鹽度和深度參數的測量、轉化和存儲；力學參數測量節點進行應カ應變、振動和沖擊參數的測量、轉化和存儲；腐蝕、環境因素和力學參數三個測量節點采用總線供電和獨立供電兩種方式，能夠脫離控制管理計算機獨立工作，適用于不同エ況條件下的聯機和脫機使用。
2.根據權利要求I所述的海洋船舶腐蝕因素綜合檢測方法，其特征在于實現檢測的步驟包括 (1)先進行測量節點的安裝，根據船舶腐蝕檢測的需求，在被檢測材料的合適的位置分別固定安裝腐蝕、環境因素和力學參數測量節點，并實現各測量節點與控制管理計算機電信息連通； (2)選用數據總線電纜和供電總線電纜，將各測量節點和電源分別連接到控制管理計算機，構成腐蝕與環境因素的網絡式綜合檢測系統裝置； (3)打開電源，對各測量節點、控制管理計算機以及腐蝕控制分析軟件進行初始化； (4)初始化完成后，通過腐蝕控制分析軟件對連接入網的各測量節點分別進行參數設置和狀態控制，控制各測量節點的在線或脫機工作、待機和停止的狀態轉換； (5)設置完成后，各測量節點開始工作，對測量參數進行測量、轉換和存儲；其中，腐蝕測量節點對腐蝕電位、腐蝕電流、腐蝕速度和電化學噪聲數據進行測量、轉換和存儲；環境因素測量節點對溫度、濕度、氧含量、海水鹽度和深度參數進行測量、轉化和存儲；力學參數測量節點對應カ應變、振動和沖擊參數進行測量、轉化和存儲； (6)使各測量節點在聯機狀態，通過腐蝕控制分析軟件實時顯示測量參數的數值及其隨時間的變化規律；或斷開與檢測網絡的連接即脫機狀態，使各測量節點自主工作，將測量數據存入內存； (7)各測量節點聯機后，通過腐蝕控制分析軟件對內存的測量數據進行下載和分析，并顯示或打印檢測結果，完成綜合檢測。
3.根據權利要求I所述的海洋船舶腐蝕因素綜合檢測方法，其特征在于涉及的檢測系統裝置主體結構由控制管理計算機、腐蝕測量節點、環境因素測量節點、力學參數測量節點、數據總線、供電總線和電源電信息連通組合構成實現綜合檢測系統裝置，控制管理計算機中裝載有與綜合檢測方法配套的腐蝕控制分析軟件，控制管理計算機為普通計算機，具有裝腐蝕控制分析軟件運行的軟件環境；腐蝕測量節點包括腐蝕檢測探頭和腐蝕檢測主機，能夠對材料的腐蝕電位、腐蝕電流、腐蝕速度和電化學噪聲電化學信號進行檢測；環境因素測量節點包括溫度傳感器、濕度傳感器、溶解氧傳感器、電導率傳感器、壓カ傳感器和檢測主機，能夠對腐蝕環境的溫度、濕度、氧含量、海水鹽度和深度等環境因素進行檢測；力學參數測量節點包括應變傳感器、加速度傳感器和檢測主機，能夠對材料的應カ應變狀態以及受到的振動和沖擊進行檢測；數據總線為船用的雙絞線通訊電纜；供電總線為船用供電電纜；電源為總線電源，選用船電或蓄電池轉換為24V的直流電源。
4.根據權利要求I所述的海洋船舶腐蝕因素綜合檢測方法，其特征在于涉及的控制管理計算機以及腐蝕控制分析軟件通過數據總線對各測量節點進行控制和管理，實現測量節點的參數設定、數據上傳下載、狀態查詢和實時監控；腐蝕、環境因素和力學參數三類測量節點根據檢測的需求任意組合，支持的測量節點數量為I 128個；腐蝕、環境因素和力學參數三類測量節點采用基于CAN或RS485總線的分布式結構設計，能夠進行多個測量點數據的同時采集，各測量節點通過總線由控制管理計算機統ー控制和集中管理；三類測量節點采用總線供電和獨立供電兩種方式，能夠脫離控制管理計算機而獨立工作，適用于不同エ況條件下的聯機和脫機使用；腐蝕測量節點通過電化學、物理或光學方法對腐蝕電位、腐蝕電流、腐蝕速度和電化學噪聲數據進行測量、轉換和存儲；環境因素測量節點進行溫度、濕度、氧含量、海水鹽度和深度參數的測量、轉化和存儲；力學參數測量節點進行應カ應變、振動和沖擊參數的測量、轉化和存儲。
全文摘要
本發明屬于海洋腐蝕檢測技術領域，涉及一種海洋船舶腐蝕因素綜合檢測方法，基于測量節點、總線和控制管理計算機的船舶腐蝕綜合檢測，各測量節點通過總線由計算機統一控制和集中管理實現綜合檢測；控制管理計算機及軟件通過數據總線對測量節點進行控制管理，實現測量節點的參數設定、數據上傳下載、狀態查詢和實時監控；腐蝕測量節點對腐蝕電位、腐蝕電流、腐蝕速度和電化學噪聲數據進行測量、轉換和存儲；環境因素測量節點進行溫度、濕度、氧含量、海水鹽度和深度參數的測量、轉化和存儲；力學參數測量節點進行應力應變、振動和沖擊參數的測量、轉化和存儲；其檢測步驟簡單，操作方便，數據采集節點多，自動化和智能化程度高，在線檢測效率高。
文檔編號G01N33/00GK102841180SQ20121031079
公開日2012年12月26日 申請日期2012年8月28日 優先權日2012年8月28日
發明者程文華, 許立坤, 王均濤, 張慧霞 申請人:中國船舶重工集團公司第七二五研究所