管道阴极保护监控系统的制作方法

1.本实用新型涉及阴极保护技术领域，具体的，涉及管道阴极保护监控系统。


背景技术：

2.管道运输由于其运输量大、迅速、安全、可靠、成本低等优点，已成为工业上不可或缺的运输方式。但是由于管道与空气、潮湿土壤等长时间接触，电化学腐蚀的问题在埋地金属管道中普遍存在，对管道造成壁厚减薄、穿孔、管道失效等损害。这不仅影响管道的正常运输，严重情况下甚至会发生油气泄露，发生爆炸。
3.现有通常采用阴极保护法来解决管道腐蚀的问题，其原理是利用外加直流电源，电源经阳极电缆到达辅助阳极，辅助阳极设置在与管道同一电解质环境的土壤中，通过土壤到达被保护管道，最后由管道汇流至管道连接的阴极电缆返回电源。将被保护管道与直流电源负极相连，使被保护管道表面阴极极化，以减轻或防止腐蚀。
4.为了使管道处于最佳的阴极保护电位范围，管道管理单位通常会定期进行阴极保护有效性的检测，传统的人工巡检方式多采用万用表等仪器对管道通电电位进行现场采集。但是由于有些管道附近有高压线及各种工业设备，会感生出一定的交流干扰电流，通过土壤对管道产生腐蚀影响，从而加速对管道的腐蚀，而人为的检测手段无法捕捉这些干扰的曲线，从而无法准确的找到干扰源进行相应的整改或排流措施。


技术实现要素：

5.本实用新型提出管道阴极保护监控系统，解决了现有技术中，人为的检测手段无法捕捉管道附近高压线及工业设备辐射的交流干扰曲线的问题。
6.本实用新型的技术方案如下：
7.管道阴极保护监控系统，用于对管道阴极保护系统进行监控，所述阴极保护系统包括阴极保护电源、阴极保护电源的正极通过电缆连接阳极极化片，阴极保护电源的负极通过电缆连接阴极极化片，阴极极化片与埋地管道连接，
8.本实用新型包括电源管理单元和交流干扰检测单元，电源管理单元用于为所述交流干扰检测单元供电，所述交流干扰检测单元包括电容c1、电阻r1、电阻r2、运放u1、二极管d1和电容c2，所述电容c1的第一端作为第一测量端，用于连接管道，第二端依次串联电阻r1和电阻r2接地，电阻r1和电阻r2的连接点连接所述运放u1的同相输入端，所述运放u1的输出端连接所述二极管d1的阳极，所述二极管d1的阴极连接运放u1的反相输入端，所述二极管d1的阴极还通过电阻r4连接电阻r5的第一端，所述电阻r5的第一端连接所述电容c2的第一端，所述电容c2的第二端接地，所述电阻r5的第二端输出埋地管道的交流干扰信号。
9.进一步，本实用新型还包括，中心处理单元及与中心处理单元连接的gps定位单元和gprs通讯单元，所述gps定位单元，用于检测管道的位置信息；所述gprs通讯单元，用于与用户终端进行通信；所述交流干扰检测单元的输出端连接所述中心处理单元的第一i/o口。
10.进一步，所述中心处理单元还连接有通断电位检测单元，所述通断电位检测单元
包括通断控制电路和信号采集电路，所述通断控制电路受控于所述中心处理单元，用于控制埋地管道与阴极极化片之间的通断状态，所述信号采集电路包括电阻r7、电阻r9、电容c6、运放u5、运放u6，所述电阻r7的第一端作为第二测量端，用于连接管道，第二端串联电阻r9后接地，所述电阻r7的第二端还连接所述运放u5的同相输入端，所述运放u5的反相输入端连接运放u5的输出端，所述运放u5的输出端连接所述运放u6的反向输入端，所述运放u6的同相输入端连接调理电压source，所述运放u6的输出端连接所述中心处理单元的第二i/o口，输出埋地管道的电位检测信号。
11.进一步，所述通断控制电路包括三极管q2和继电器k1，所述三极管q2的基极连接所述中心处理单元的第三i/o口，所述三极管q2的发射极接地，所述三极管q2的集电极连接所述继电器k1的输入端，所述继电器k1的常闭端串联在阴极极化片与埋地管道之间。
12.进一步，所述电源管理单元包括整流器u2和稳压器u3，所述整流器u2的输入端连接220v交流电，所述整流器u2的输出端连接所述稳压器u3的输入端，所述稳压器u3的输出端用于连接双电源转换单元，所述双电源转换单元用于输出+3.3v电源和-3.3v电源。
13.进一步，所述电源管理单元还包括备用电池bat、开关管q1和稳压二极管d2，所述稳压器u3的输出端连接稳压二极管d2的阳极，所述稳压二极管d2的阴极用于连接双电源转换单元，所述开关管q1的栅极连接所述稳压器u2的输出端，所述开关管q1的漏极连接所述备用电池bat的正极，所述开关管q1的源极连接稳压二极管d2的阴极。
14.本实用新型的工作原理及有益效果为：
15.本实用新型通过交流干扰检测单元对埋地管道所受的交流干扰信号自动采集，得到交流干扰信号，用于干扰的分析。测量端直接接在埋地管道上，耦合的交流电压先通过电容c1隔离直流信号，再经过电阻r1和r2分压后进入运放u1，运放u1作为电压跟随器，之后进入二极管d1进行半波整流，然后进入电阻r4和电容c2组成的积分电路，在电容c2上积分后输入交流干扰信号。
16.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
17.图1为本实用新型交流干扰检测单元的电路图；
18.图2为本实用新型信号采集电路的电路图；
19.图3为本实用新型通断控制电路的电路图；
20.图4为本实用新型电源管理单元的电路图。
具体实施方式
21.下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。
22.本实用新型用于对管道阴极保护系统进行监控，阴极保护系统包括阴极保护电源、阴极保护电源的正极通过电缆连接阳极极化片，阴极保护电源的负极通过电缆连接阴极极化片，阳极极化片设置在与埋地管道同一电解质环境的土壤中，阴极极化片与埋地管
道连接，
23.实施例1，
24.本实施例提出的管道阴极保护监控系统，包括电源管理单元、和交流干扰检测单元，电源管理单元用于为交流干扰检测单元供电，
25.如图1所示，交流干扰检测单元包括电容c1、电阻r1、电阻r2、运放u1、二极管d1和电容c2，电容c1的第一端作为第一测量端，用于连接管道，第二端依次串联电阻r1和电阻r2接地，电阻r1和电阻r2的连接点连接运放u1的同相输入端，运放u1的输出端连接二极管d1的阳极，二极管d1的阴极连接运放u1的反相输入端，二极管d1的阴极还通过电阻r4连接电阻r5的第一端，电阻r5的第一端连接电容c2的第一端，电容c2的第二端接地，电阻r5的第二端输出埋地管道的交流干扰信号。
26.如果埋地管道附近有变压器或高压输电线，管道上就会耦合出交流电压，引起交流腐蚀，通过交流干扰检测单元对埋地管道所受的交流干扰信号自动采集，得到交流干扰信号，用于干扰的分析。测量端直接接在埋地管道上，耦合的交流电压先通过电容c1隔离直流信号，再经过电阻r1和r2分压后进入运放u1，运放u1作为电压跟随器，之后进入二极管d1进行半波整流，然后进入电阻r4和电容c2组成的积分电路，在电容c2上积分后输入交流干扰信号。积分电路延缓了二极管d1输出的跳变电压，有利于保护后级电路。
27.实施例2，
28.在实施例1的基础上，本实施例还包括，中心处理单元及与中心处理单元连接的gps定位单元和gprs通讯单元，gps定位单元，用于检测管道的位置信息；gprs通讯单元，用于与用户终端进行通信；交流干扰检测单元的输出端连接中心处理单元的第一i/o口。中心处理单元用于对交流干扰信号进行处理分析，通过gprs通讯单元上传给管道的用户管理终端，gps定位单元用于识别管道的地理位置，这样工作人员不需要到现场采集也能获取到埋地管道阴极保护的信息，提高了信号采集的时效性，降低了人工检修的成本。
29.实施例3
30.在实施例2的基础上，中心处理单元还连接有通断电位检测单元，通断电位检测单元包括通断控制电路和信号采集电路，通断控制电路受控于中心处理单元，用于控制埋地管道与阴极极化片之间的通断状态，如图2所示，信号采集电路包括电阻r7、电阻r9、电容c6、运放u5、运放u6，电阻r7的第一端作为第二测量端，用于连接管道，第二端串联电阻r9后接地，电阻r7的第二端还连接运放u5的同相输入端，运放u5的反相输入端连接运放u5的输出端，运放u5的输出端连接运放u6的反向输入端，运放u6的同相输入端连接调理电压source，运放u6的输出端连接中心处理单元的第二i/o口，输出埋地管道的电位检测信号。
31.如图3所示，通断控制电路包括三极管q2和继电器k1，三极管q2的基极连接中心处理单元的第三i/o口，三极管q2的发射极接地，三极管q2的集电极连接继电器k1的输入端，继电器k1的常闭端串联在阴极极化片与埋地管道之间。
32.本实施例中通过通断电位检测单元，对埋地管道的通电电位和断电电位信号进行采集，借助通断控制电路实现了埋地管道通电和断电状态之间的切换。先由中心处理单元从gprs通讯单元接收用户终端发送检测断电电位的指令，之后向三极管q2发送高电平信号驱动三极管q2导通，进一步驱动继电器k1导通，常闭点断开，埋地管道与阴极极化片之间回路切断，再借助信号采集电路对断电电位进行采集。如果是通电电位检测的指令，则直接借
助信号采集电路采集通电电位信号。
33.信号采集电路的第二测量端连接埋地管道，对通电或断电状态下的直流电位信号进行采集，先通过电阻r7和r9分压后将范围变为-1v～+1v，再经过运放u5提高驱动能力输入给运放u6，运放u5作为电压跟随器，运放u6通过调理电压source对直流电位信号抬升，使其变为正值，再输出给中心处理单元进行处理运算。其中调理电压source为一个参考电压信号，根据实际情况选择电压值。
34.实施例4
35.本实施例提出了电源管理单元，如图4所示，包括整流器u2和稳压器u3，整流器u2的输入端连接220v交流电，整流器u2的输出端连接稳压器u3的输入端，稳压器u3的输出端用于连接双电源转换单元，双电源转换单元用于输出+3.3v电源和-3.3v电源。
36.进一步，电源管理单元还包括备用电池bat、开关管q1和稳压二极管d2，稳压器u3的输出端连接稳压二极管d2的阳极，稳压二极管d2的阴极用于连接双电源转换单元，开关管q1的栅极连接稳压器u2的输出端，开关管q1的漏极连接备用电池bat的正极，开关管q1的源极连接稳压二极管d2的阴极。
37.本实施例中采用双供电的方式，增加了备用电池bat，bat为四节干电池构成，稳定输出6v电压，在外部断电故障时，开关管q1的栅极变为低电平，开关管q1导通，此时由备用电池bat提供6v电压源。6v电压源经过双电源转换单元输出+3.3v和-3.3v电源为整个系统供电，其中双电源转换单元采用现有技术，不进行赘述。
38.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.管道阴极保护监控系统，用于对管道阴极保护系统进行监控，所述阴极保护系统包括阴极保护电源、阴极保护电源的正极通过电缆连接阳极极化片，阴极保护电源的负极通过电缆连接阴极极化片，阴极极化片与埋地管道连接，其特征在于，包括电源管理单元和交流干扰检测单元，电源管理单元用于为所述交流干扰检测单元供电，所述交流干扰检测单元包括电容c1、电阻r1、电阻r2、运放u1、二极管d1和电容c2，所述电容c1的第一端作为第一测量端，用于连接管道，第二端依次串联电阻r1和电阻r2接地，电阻r1和电阻r2的连接点连接所述运放u1的同相输入端，所述运放u1的输出端连接所述二极管d1的阳极，所述二极管d1的阴极连接运放u1的反相输入端，所述二极管d1的阴极还通过电阻r4连接电阻r5的第一端，所述电阻r5的第一端连接所述电容c2的第一端，所述电容c2的第二端接地，所述电阻r5的第二端输出埋地管道的交流干扰信号。2.根据权利要求1所述的管道阴极保护监控系统，其特征在于，还包括，中心处理单元及与中心处理单元连接的gps定位单元和gprs通讯单元，所述gps定位单元，用于检测管道的位置信息；所述gprs通讯单元，用于与用户终端进行通信；所述交流干扰检测单元的输出端连接所述中心处理单元的第一i/o口。3.根据权利要求2所述的管道阴极保护监控系统，其特征在于，所述中心处理单元还连接有通断电位检测单元，所述通断电位检测单元包括通断控制电路和信号采集电路，所述通断控制电路受控于所述中心处理单元，用于控制埋地管道与阴极极化片之间的通断状态，所述信号采集电路包括电阻r7、电阻r9、电容c6、运放u5、运放u6，所述电阻r7的第一端作为第二测量端，用于连接管道，第二端串联电阻r9后接地，所述电阻r7的第二端还连接所述运放u5的同相输入端，所述运放u5的反相输入端连接运放u5的输出端，所述运放u5的输出端连接所述运放u6的反向输入端，所述运放u6的同相输入端连接调理电压source，所述运放u6的输出端连接所述中心处理单元的第二i/o口，输出埋地管道的电位检测信号。4.根据权利要求3所述的管道阴极保护监控系统，其特征在于，所述通断控制电路包括三极管q2和继电器k1，所述三极管q2的基极连接所述中心处理单元的第三i/o口，所述三极管q2的发射极接地，所述三极管q2的集电极连接所述继电器k1的输入端，所述继电器k1的常闭端串联在阴极极化片与埋地管道之间。5.根据权利要求1所述的管道阴极保护监控系统，其特征在于，所述电源管理单元包括整流器u2和稳压器u3，所述整流器u2的输入端连接220v交流电，所述整流器u2的输出端连接所述稳压器u3的输入端，所述稳压器u3的输出端用于连接双电源转换单元，所述双电源转换单元用于输出+3.3v电源和-3.3v电源。6.根据权利要求5所述的管道阴极保护监控系统，其特征在于，所述电源管理单元还包括备用电池bat、开关管q1和稳压二极管d2，所述稳压器u3的输出端连接稳压二极管d2的阳极，所述稳压二极管d2的阴极用于连接双电源转换单元，所述开关管q1的栅极连接所述稳压器u2的输出端，所述开关管q1的漏极连接所述备用电池bat的正极，所述开关管q1的源极连接稳压二极管d2的阴极。

技术总结
本实用新型涉及阴极保护技术领域，提出了管道阴极保护监控系统，包括电源管理单元、和交流干扰检测单元，交流干扰检测单元包括电容C1、电阻R1、电阻R2、运放U1、二极管D1和电容C2，电容C1的第一端作为第一测量端，连接管道，第二端依次串联电阻R1和电阻R2接地，电阻R1和电阻R2的连接点连接运放U1的同相输入端，运放U1的输出端连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接运放U1的反相输入端，二极管D1的阴极还通过电阻R4连接电阻R5的第一端，电阻R5的第一端连接电容C2的第一端，电容C2的第二端接地，电阻R5的第二端输出埋地管道的交流干扰信号。通过上述技术方案，对埋地管道所受的交流干扰信号自动采集，得到交流干扰信号，用于干扰的分析。析。析。


技术研发人员：张文超
受保护的技术使用者：廊坊瑞普防护工程有限公司
技术研发日：2021.11.12
技术公布日：2022/5/25