专利名称：阴极保护测试桩及阴极保护监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对长输管线管道防腐用的阴极保护系统进行测试的阴极保 护测试桩及阴极保护监测系统。
背景技术：
长输管线管道的防腐通常采用强制电流阴极保护法，即在每个监测点设置一个阴 极保护系统，该阴极保护系统主要监测监测点的自然电位、阴保电位(又称管道电位)、瞬 时断电电位以及阴保电流、杂散电流等。为了保证阴极保护系统的正常运行，目前，国内外 常用的方法是人工使用万用表、记忆棒等对阴极保护系统进行测试，虽然这些方式简单易 行，但是它们存在效率低下、测量误差大、实效性差以及无法实时进行评估阴极保护防腐效 果等缺点。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种阴极保护测试桩及阴极保护监测系统，该测试桩 可对阴极保护系统进行实时测试，时刻掌握阴极保护系统的运行状态，该监测系统可对各 个监测点的阴极保护系统进行整体监测与管理。为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案一种阴极保护测试桩，其特征在于它包括桩体，该桩体内设有阴极保护测试电 路，该阴极保护测试电路包括单片机、信号采集切换单元、模数转换单元、信号收发单元，该 信号采集切换单元的测试信号输入端与待测试的阴极保护系统的信号输出端连接，该信号 采集切换单元的切换控制端与该单片机上与其相应的信号输入输出端连接，该信号采集切 换单元的信号输出端与该模数转换单元的模拟信号输入端连接，该模数转换单元的数字信 号输出端与该单片机上与其相应的信号输入输出端连接，该信号收发单元的信号端与该单 片机上与其相应的信号输入输出端连接，其中该信号收发单元包括GPRS/CDMA收发电路， 该GPRS/CDMA收发电路通过通讯接口与该单片机上与其相应的信号输入输出端连接。所述 信号采集切换单元的测试信号输入端包括自然电位输入端、瞬时断电电位输入端、管道电 位输入端、参比点输入端，该自然电位输入端、瞬时断电电位输入端、管道电位输入端、参比 点输入端分别与待测试的所述阴极保护系统的自然电位输出端、瞬时断电电位输出端、管 道电位输出端、参比点输出端连接。一种阴极保护监测系统，其特征在于它包括阴极保护测试桩，每个监测点设置一 个该阴极保护测试桩，所有该阴极保护测试桩通过无线方式与监控中心连接，其中该阴极 保护测试桩包括桩体，该桩体内设有阴极保护测试电路，该阴极保护测试电路包括单片机、 信号采集切换单元、模数转换单元、信号收发单元，该信号采集切换单元的测试信号输入端 与待测试的相应阴极保护系统的信号输出端连接，该信号采集切换单元的切换控制端与该 单片机上与其相应的信号输入输出端连接，该信号采集切换单元的信号输出端与该模数转 换单元的模拟信号输入端连接，该模数转换单元的数字信号输出端与该单片机上与其相应的信号输入输出端连接，该信号收发单元包括GPRS/CDMA收发电路，该GPRS/CDMA收发电路 通过通讯接口与该单片机上与其相应的信号输入输出端连接。所述信号采集切换单元的 测试信号输入端包括自然电位输入端、瞬时断电电位输入端、管道电位输入端、参比点输入 端，该自然电位输入端、瞬时断电电位输入端、管道电位输入端、参比点输入端分别与待测 试的相应所述阴极保护系统的自然电位输出端、瞬时断电电位输出端、管道电位输出端、参 比点输出端连接。本实用新型的优点是本实用新型阴极保护测试桩可对阴极保护系统的各种保护参数进行监测，准确了 解阴极保护系统的保护效果，判断阴极保护系统的运行是否正常。本实用新型阴极保护监测系统可通过监测点布设的测试桩来远程监控阴极保护 系统的保护效果，实现阴极保护系统的无纸化管理，警示业主及时采取对策。
图1是本实用新型阴极保护测试桩的组成示意图；图2是本实用新型阴极保护测试桩的信号采集切换单元的电路原理图；图3是本实用新型阴极保护测试桩的模数转换单元的电路原理图；图4是本实用新型阴极保护测试桩的信号收发单元与单片机的连接电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行描述。如图1所示，本实用新型阴极保护测试桩包括桩体(图中未示出)，该桩体内设有 阴极保护测试电路，该阴极保护测试电路包括单片机10、信号采集切换单元20、模数转换 单元30、信号收发单元40。该信号采集切换单元20的测试信号输入端与待测试的阴极保 护系统的信号输出端连接，该信号采集切换单元20的切换控制端与该单片机10上与其相 应的信号输入输出端连接，该信号采集切换单元20的信号输出端与该模数转换单元30的 模拟信号输入端连接，该模数转换单元30的数字信号输出端与该单片机10上与其相应的 信号输入输出端连接，该信号收发单元40的信号端与单片机10上与其相应的信号输入输 出端连接。在实际应用中，如图4所示，该信号收发单元40可包括GPRS/CDMA收发电路，该 GPRS/CDMA收发电路通过通讯接口(选用MAX3491芯片)与单片机Dl (选用MSP430F2274 芯片)上与其相应的信号输入输出端连接。实际应用中，该信号采集切换单元20的测试信号输入端可包括自然电位输入端、 瞬时断电电位输入端、管道电位输入端、参比点输入端，该自然电位输入端、瞬时断电电位 输入端、管道电位输入端、参比点输入端分别与待测试的阴极保护系统的自然电位输出端、 瞬时断电电位输出端、管道电位输出端、参比点输出端连接。在本实用新型中，上述各测试 信号采样值的电压范围在-20V至+20V之间。如图3，模数转换单元30包括3位半模数转换器N5 (选用MAX1497芯片)。3位半 模数转换器N5的高滤波衰减特性可把空间干扰(辐射干扰)和阴极保护系统中的工频干 扰(串行干扰)去除，保证数据的正确性和准确性。3位半模数转换器N5的模拟信号输入 端AIN+、AIN-连接有压敏电阻PTCRl和放电管CA，以保证电路在雷击等大电流、高电压情
4况下的安全。该信号采集切换单元20可包括四个继电器，从自然电位输入端、瞬时断电电位输 入端、管道电位输入端、参比点输入端输入的测试信号分别通过一个继电器的通断控制而 输入到模数转换单元30中，该四个继电器的通断由单片机10控制。具体地，如图2所示， 该信号采集切换单元20包括继电器K1、继电器K2、继电器K3、继电器K4，从自然电位输入 端ZRDW输入的自然电位信号、从瞬时断电电位输入端SSDW输入的瞬时断电电位信号、从管 道电位输入端⑶输入的管道电位信号、从参比点输入端CB输入的参比点信号分别通过继 电器K3、继电器K2、继电器Kl、继电器K4的通断控制而按先后顺序依次输入到3位半模数 转换器N5，继电器Kl至K4的通断由单片机Dl控制。如图2，继电器的触点连接有瞬变抑 制二极管TVSl和N7，以保证电路在雷击等大电流、高电压情况下的安全。本实用新型阴极保护测试桩的工作原理为将阴极保护测试桩的自然电位输入端ZRDW、瞬时断电电位输入端SSDW、管道电位 输入端GD、参比点输入端CB分别与被测试的阴极保护系统中的自然电位输出端、瞬时断电 电位输出端、管道电位输出端、参比点输出端连接。单片机Dl控制信号采集切换单元20中 的继电器的通断，从而使得从自然电位输入端ZRDW输入的自然电位信号、从瞬时断电电位 输入端SSDW输入的瞬时断电电位信号、从管道电位输入端GD输入的管道电位信号、从参比 点输入端CB输入的参比点信号按照设定先后顺序输入3位半模数转换器N5中(即进行信 号采样)，在3位半模数转换器N5中进行模数转换，然后，3位半模数转换器N5将转换后的 数字信号传送到单片机Dl中进行分析处理，将处理后的测试数据进行存储，等待无线上传 到监控中心。若阴极保护系统的信号输出端无电压值输出，则本实用新型测试桩不进行信 号采样。本实用新型又提出了一种阴极保护监测系统，它包括阴极保护测试桩，每个监测 点设置一个该阴极保护测试桩，一般每公里设置一个监测点，所有该阴极保护测试桩通过 无线方式与监控中心连接，其中该阴极保护测试桩包括桩体，该桩体内设有阴极保护测试 电路，该阴极保护测试电路包括单片机10、信号采集切换单元20、模数转换单元30、信号收 发单元40，该信号采集切换单元20的测试信号输入端与待测试的相应阴极保护系统的信 号输出端连接，该信号采集切换单元20的切换控制端与该单片机10上与其相应的信号输 入输出端连接，该信号采集切换单元20的信号输出端与该模数转换单元30的模拟信号输 入端连接，该模数转换单元30的数字信号输出端与该单片机10上与其相应的信号输入输 出端连接，该信号收发单元40包括GPRS/CDMA收发电路，该GPRS/CDMA收发电路通过通讯 接口与该单片机10上与其相应的信号输入输出端连接。实际应用中，信号采集切换单元20 的测试信号输入端可包括自然电位输入端、瞬时断电电位输入端、管道电位输入端、参比点 输入端，该自然电位输入端、瞬时断电电位输入端、管道电位输入端、参比点输入端分别与 待测试的相应阴极保护系统的自然电位输出端、瞬时断电电位输出端、管道电位输出端、参 比点输出端连接。对于阴极保护监测系统，在实际实施中，每个测试桩都是独立的，每个测试桩都具 有一个唯一的身份标识一一生产编号和通用的通信标识码。每个测试桩的生产编号和安装 位置的标号(里程号)在监控中心是一一对应的，以保证采集到的数据同实际测试桩相对 应，测试桩间的数据通信互不制约、互不影响。工作中，每个测试桩通过自身的GPRS/CDMA
5收发电路将处理后的测试数据按照一定的数据格式经由无线方式发送至监控中心。该阴极 保护监测系统中的测试桩的数据发送方式可采用适时自动上报工作方式或定时上报工作 方式，可自动将处理后的测试数据上报给监控中心，监控中心对上报数据进行汇总分析，管 理监测终端一一阴极保护系统，为用户提供分析结果，提供快速便捷的应急抢险预案。本实用新型的优点是本实用新型阴极保护测试桩可对阴极保护系统的各种保护参数进行监测，准确了 解阴极保护系统的保护效果，判断阴极保护系统的运行是否正常。本实用新型阴极保护监测系统可通过监测点布设的测试桩来远程监控阴极保护 系统的保护效果，实现阴极保护系统的无纸化管理，警示业主及时采取对策。以上所述是本实用新型的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术 人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基 础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。
权利要求一种阴极保护测试桩，其特征在于它包括桩体，该桩体内设有阴极保护测试电路，该阴极保护测试电路包括单片机、信号采集切换单元、模数转换单元、信号收发单元，该信号采集切换单元的测试信号输入端与待测试的阴极保护系统的信号输出端连接，该信号采集切换单元的切换控制端与该单片机上与其相应的信号输入输出端连接，该信号采集切换单元的信号输出端与该模数转换单元的模拟信号输入端连接，该模数转换单元的数字信号输出端与该单片机上与其相应的信号输入输出端连接，该信号收发单元的信号端与该单片机上与其相应的信号输入输出端连接，其中该信号收发单元包括GPRS/CDMA收发电路，该GPRS/CDMA收发电路通过通讯接口与该单片机上与其相应的信号输入输出端连接。
2.如权利要求1所述的阴极保护测试桩，其特征在于所述信号采集切换单元的测试 信号输入端包括自然电位输入端、瞬时断电电位输入端、管道电位输入端、参比点输入端， 该自然电位输入端、瞬时断电电位输入端、管道电位输入端、参比点输入端分别与待测试的 所述阴极保护系统的自然电位输出端、瞬时断电电位输出端、管道电位输出端、参比点输出 端连接。
3.如权利要求2所述的阴极保护测试桩，其特征在于所述信号采集切换单元包括四 个继电器，从所述自然电位输入端、所述瞬时断电电位输入端、所述管道电位输入端、所述 参比点输入端输入的信号分别通过一个继电器的通断控制而输入到所述模数转换单元中， 该四个继电器的通断由所述单片机控制。
4.如权利要求3所述的阴极保护测试桩，其特征在于所述继电器的触点连接有瞬变 抑制二极管，以保证电路在雷击等大电流、高电压情况下的安全。
5.如权利要求1所述的阴极保护测试桩，其特征在于所述模数转换单元包括3位半 模数转换器。
6.一种阴极保护监测系统，其特征在于它包括阴极保护测试桩，每个监测点设置一 个该阴极保护测试桩，所有该阴极保护测试桩通过无线方式与监控中心连接，其中该阴极保护测试桩包括桩体，该桩体内设有阴极保护测试电路，该阴极保护测试电路 包括单片机、信号采集切换单元、模数转换单元、信号收发单元，该信号采集切换单元的测 试信号输入端与待测试的相应阴极保护系统的信号输出端连接，该信号采集切换单元的切 换控制端与该单片机上与其相应的信号输入输出端连接，该信号采集切换单元的信号输出 端与该模数转换单元的模拟信号输入端连接，该模数转换单元的数字信号输出端与该单片 机上与其相应的信号输入输出端连接，该信号收发单元包括GPRS/CDMA收发电路，该GPRS/ CDMA收发电路通过通讯接口与该单片机上与其相应的信号输入输出端连接。
7.如权利要求6所述的阴极保护监测系统，其特征在于所述信号采集切换单元的测 试信号输入端包括自然电位输入端、瞬时断电电位输入端、管道电位输入端、参比点输入 端，该自然电位输入端、瞬时断电电位输入端、管道电位输入端、参比点输入端分别与待测 试的相应所述阴极保护系统的自然电位输出端、瞬时断电电位输出端、管道电位输出端、参 比点输出端连接。
专利摘要本实用新型公开了一种阴极保护测试桩和阴极保护监测系统。测试桩包括桩体，桩体内设有阴极保护测试电路，该电路包括单片机，信号采集切换单元的测试信号输入端与阴极保护系统的信号输出端连接，信号采集切换单元的切换控制端与单片机上相应信号输入输出端连接，信号采集切换单元的信号输出端与模数转换单元的模拟信号输入端连接，模数转换单元的数字信号输出端与单片机上相应信号输入输出端连接，信号收发单元的信号端与单片机上相应信号输入输出端连接，信号收发单元包括GPRS/CDMA收发电路。该系统包括测试桩，所有测试桩与监控中心无线连接。测试桩可监测阴极保护系统的各保护参数，监测系统远程监控阴极保护系统的保护效果。
文档编号C23F13/22GK201695090SQ20102017486
公开日2011年1月5日 申请日期2010年4月29日 优先权日2010年4月29日
发明者冯德军, 张志强, 张文阁, 张青松, 李娟 , 王智渊, 盛旭伟 申请人:郑州安然测控设备有限公司