[發(fā)明專利]一種陰極保護(hù)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程無線監(jiān)測管理系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011280011.1
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112176351A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陶宏杰;羅群
• 申請（專利權(quán)）人: 成都開美利科技有限公司
• 主分類號: C23F13/04
• 分類號: C23F13/04;C23F13/06;C23F13/22
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11616
• 代理人: 韋海英

本發(fā)明公開一種陰極保護(hù)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程無線監(jiān)測管理系統(tǒng)，其特征在于，輸入選擇單元控制電極信號的輸入與斷開，防雷單元隔離并吸收電極中可能夾雜的瞬態(tài)干擾信號，避免擊穿后級電路；信號轉(zhuǎn)換與濾波單元實現(xiàn)信號的交直流分離、電流轉(zhuǎn)電壓、低通濾波、數(shù)字化處理功能；通訊模塊主要用于數(shù)據(jù)發(fā)送，GPS模塊用于坐標(biāo)定位和精確授時，異常檢測單元用于震動和主電池是否丟失的檢測，電源控制用于主電池供電的接通與斷開。陰保數(shù)據(jù)的多樣化采集，信號轉(zhuǎn)換和處理流程；斷電式深度休眠功能，及其實現(xiàn)原理；網(wǎng)絡(luò)傳輸采用的通訊方法；振動檢測功能及其實現(xiàn)原理，主電池檢測功能及其實現(xiàn)原理；高精度授時功能；具有擴(kuò)展端口。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及監(jiān)測管理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種陰極保護(hù)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程無線監(jiān)測管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在管道的腐蝕事故中，由于陰極保護(hù)不到位，導(dǎo)致管道出現(xiàn)腐蝕泄露的情況非常多。一旦這些管道出現(xiàn)泄露，將造成嚴(yán)重的安全事故。目前國內(nèi)外對于金屬管線陰極保護(hù)監(jiān)控技術(shù)方面的應(yīng)用現(xiàn)狀如下：國際上多數(shù)做得比較先進(jìn)的公司采用陰極保護(hù)有線監(jiān)控，將數(shù)據(jù)并入SCADA系統(tǒng)(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))。但是該系統(tǒng)依然存在以下問題：管道陰極保護(hù)的有關(guān)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時無法提醒管理人員，也無法對野外、惡劣環(huán)境條件下被保護(hù)設(shè)施實現(xiàn)實時監(jiān)控與管理；并且獲得的管理數(shù)據(jù)僅是恒電位儀或站場設(shè)備的數(shù)據(jù)，一般缺少測試樁的數(shù)據(jù)，即不能反映管道全線的陰極保護(hù)狀況。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供了一種陰極保護(hù)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程無線監(jiān)測管理系統(tǒng)，陰保數(shù)據(jù)的多樣化采集，信號轉(zhuǎn)換和處理流程；斷電式深度休眠功能，及其實現(xiàn)原理；網(wǎng)絡(luò)傳輸采用的通訊方法；振動檢測功能及其實現(xiàn)原理，主電池檢測功能及其實現(xiàn)原理；高精度授時功能；具有擴(kuò)展端口。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種陰極保護(hù)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程無線監(jiān)測管理系統(tǒng)，輸入選擇單元控制電極信號的輸入與斷開，防雷單元隔離并吸收電極中可能夾雜的瞬態(tài)干擾信號，避免擊穿后級電路；信號轉(zhuǎn)換與濾波單元實現(xiàn)信號的交直流分離、電流轉(zhuǎn)電壓、低通濾波、數(shù)字化處理功能；主控單元主要完成信號的采集、存儲、數(shù)據(jù)發(fā)送、休眠控制、在線升級等功能；通訊模塊主要用于數(shù)據(jù)發(fā)送，GPS模塊用于坐標(biāo)定位和精確授時，休眠與喚醒單元用于時間記錄和定時啟動功能，異常檢測單元用于震動和主電池是否丟失的檢測，電源控制用于主電池供電的接通與斷開，同時提供電源電壓變換，為各模塊提供合適的工作電壓，輸入選擇單元由多路并聯(lián)的可控開關(guān)構(gòu)成，開關(guān)的通斷受主控單元控制，包含但不限于機械繼電器、固態(tài)繼電器、MOSFET、晶閘管等具有可控通斷的器件；防雷單元由空氣放電管、瞬態(tài)抑制二極管、壓敏電阻、保險管的串并聯(lián)構(gòu)成，多路信號保護(hù)只需將此電路擴(kuò)展為多路，管道作為等勢參考端連接在所有電路的輸入”-”端，被保護(hù)的輸入信號連接在電路輸入”+”端；

管道接采集終端GND網(wǎng)絡(luò)，串接在管道和極化電極間的采樣電阻Rs將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，再經(jīng)過運放U1放大后分兩路，一路由隔直電容C進(jìn)入整流濾波通道獲得交流分量，另一路直接耦合進(jìn)入濾波通道獲取直流分量，同時自然電位和參比電位也經(jīng)過濾波通道后獲得對應(yīng)的電位信號，最后經(jīng)過多路ADC量化為數(shù)字信號供主控單元采集，流過Rs的電流即為直流和交流雜散電流，參比與管道間的電壓為通電電位，與自然間的電壓為自腐蝕電位，再通過IR法可計算出斷電電位；

主控單元主要實現(xiàn)測量過程的時序控制，被喚醒后首先讀取啟動類型，采樣本機陰保數(shù)據(jù)，再獲取外掛設(shè)備數(shù)據(jù)；接著判斷啟動類型是否為異常啟動，若為異常，則加入異常標(biāo)記；若為正常，判斷發(fā)送時刻是否到達(dá)，若到達(dá)則獲取經(jīng)緯度坐標(biāo)及當(dāng)前時間，并發(fā)送數(shù)據(jù)至服務(wù)器并接收回傳的參數(shù)；根據(jù)回傳參數(shù)判斷是否需要更新主控單元固件，若需要則獲取固件數(shù)據(jù)并采用在線編程技術(shù)更新固件；若發(fā)送時刻未到達(dá)，則保存數(shù)據(jù)；根據(jù)休眠間隔、當(dāng)前時間、同步采樣時間點計算出下一次喚醒的時間點，并配置休眠喚醒單元，斷開電源控制與變換單元的開關(guān)進(jìn)入休眠；再次等待喚醒；主控單元硬件組成包含但不限于單片機、PLD、PLC等可再編程器件；異常檢測單元包含振動檢測與主電池丟失檢測，并分別輸出使能信號。