一种智能测试桩及其测控方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及阴极保护技术，尤其涉及一种实现对地下管线阴极保护状态进行监控的智能测试粧及其测控方法。
【背景技术】
[0002]阴极保护是石油、石化行业油品运输中保护埋设于地下的钢质石油管道，有效抑制腐蚀的重要手段。在管道的腐蚀事故中，由于阴极保护不到位，导致地下管道出现腐蚀泄露的情况非常多。一旦这些管道，出现泄露，将造成严重的安全事故。在实际运行过程中，正确的维护对于保护效果的好坏起着至关重要的作用，因而用于监测阴极保护参数的测试粧成为了管道维护中必不可少的设备。
[0003]目前，虽然使用测试粧检测管道中的阴极保护参数较为普遍，如，在外国的一些公司采用阴极保护有线监控，其将数据并入SCADA系统(数据采集与监控系统)，当然，也有采用部分无线远程监控与检测的阴极保护系统，但是在这些应用系统中，其中使用到的检测阴极保护参数的测试粧仍然存在以下诸多问题:
[0004]I)在测试粧中没有设置相应的信号发射和接收装置，只能依靠人工定期巡查获取其采集到的数据，效率非常低，甚至有些人工测量点难以到达，导致数据虚假、缺失；
[0005]2)测试粧中存在一些无需实时供电的元器件，但是目前的测试粧长期为其供电，耗电量大，造成过高频率的更换其内部的电池，不仅费电，同时耗费大量的人工成本；
[0006]3)现有的测试粧普遍采用检测通电电位的方法进行监控，由于通电电位含有IR降而存在测量上的误差，且受杂散电流干扰，将其作为计算管道保护率的数值是不严谨的。因此要准确计算管道保护率，必须要测得管道断电电位。目前已实现的一种测量断电电位的方法是恒电位仪与测试粧同步断电测量法。恒电位仪与测试粧同步断电测量法测得的断电电位可消除IR降，但不能消除杂散电流的干扰，这种具有误差的结果往往会误导管理；且断电电位人工测量难度较大，技术要求高。
[0007]因此，解决目前测试粧中存在的问题，寻求更为高效、准确、先进的工作模式，实现对运行中的阴极保护系统的远程实时监控，尽可能的降低测试粧的耗电，准确获得管道中的断电电位成为了本领域的技术人员应该努力解决的一大课题。
【发明内容】
[0008]针对上述问题，本发明的目的:旨在提供一种智能测试粧及其测控方法，其不仅能够实现对运行中的阴极保护系统的实时监控，同时通过在测试粧中设置继电器控制极化探头和管道连接线的通断以精确获取管道中的断电电位。
[0009]本发明提供的智能测试粧，包括粧帽1、标志粧2、安放于标志粧2内部的智能测控器3、接地线4以及分别与智能测控器3连接的参比电极5、极化探头6，地下管道7，所述地下管道7与第一极化试片19电连接，第二极化试片设置于所述地下管道7附近，所述智能测试粧通过所述极化探头6探测所述第一极化试片19，所述第二极化试片，与所述地下管道7相对于所述参比电极5间的电位值。
[0010]所述智能测控器3中至少包括:一中央处理器9、数据采集模块8，以及为所述智能测控器3供电的电源模块15、GPS授时模块10，实现与外部通信的GPRS模块11，将采集的数据进行本地存储的数据存储模块12、复位模块13和实现所述智能测控器3校时的实时时钟丰旲块14。
[0011]其中，所述数据采集模块8中包括:三路防护预处理电路、三路低通滤波电路、一路模拟数字转换器17以及为其提供基准电压的基准电压源18和继电器16。
[0012]电源模块15中包括:锂电池、低压差线性电源电路、电源控制电路。
[0013]优选地，所述中央处理器9为型号为MSP430F169的低功耗中央处理器9。
[0014]优选地，所述防护预处理电路中包括一自恢复保险丝，一瞬态抑制二极管，一共模抑制电感，第一电容，第二电容，第一分压电阻，以及第二分压电阻；其中，
[0015]所述自恢复保险丝的第一端与输入所述模拟信号的正输入端极连接，第二端与所述瞬态抑制二极管的负极连接，所述瞬态抑制二极管的正极接所述模拟信号的负输入端连接模拟地，所述第一电容并联在所述瞬态抑制二极管的两端；所述共模抑制电感的第一端和第二端分别与所述瞬态抑制二极管的负极和正极连接；所述第二电容并联连接在所述共模抑制电感的第三端和第四端；所述第一分压电阻和所述第二分压电阻串联连接，且所述串联连接的第一分压电阻和所述第二分压电阻并联连接在所述第二电容的两端，所述第二分压电阻两端的电压信号作为经过所述预防护处理的输出。所述防护预处理电路用于抑制信号中瞬态尖峰脉冲，同时将输入的模拟信号经过分压调整至所述模拟数字转换器可采集的范围内。
[0016]优选地，所述低通滤波器为巴特沃斯二阶低通滤波器或切比雪夫低通滤波器。所述低通滤波电路，用于滤除输入模拟信号中的交流干扰信号。
[0017]优选地，所述模拟数字转换器17为型号为AD7799的24位三路差分模拟输入Σ - Λ型数模转换器。所述模拟数字转换器17用于将经过所述低通滤波器的输入模拟信号转换为数字信号。
[0018]优选地，所述继电器16选用的继电器16的型号为G6S-2F-3V。用于控制所述第一极化试片19和管道7连接线的通断。
[0019]优选地，所述低压差线电源电路中分别包括型号为WR2050S-1WR2和型号为MAX884ESA的电源电路，分别将所述锂电池提供的7.4V电源电压转换为5V和3.3V的电源电压。
[0020]优选地，所述电源控制电路为采用双N和P沟道MOSFET组成的型号为IRF7309的控制芯片。
[0021]优选地，所述GPS授时模块10为UBLOX或M8729GPS芯片，或由UM220-1II北斗和GPS双模芯片组成。
[0022]优选地，所述GPRS模块11为3G GPRS DTU模块。
[0023]优选地，所述数据存储模块12的型号为FM26LC64的存储芯片。
[0024]优选地，所述复位模块13包括一看门狗电路13。
[0025]优选地，所述看门狗电路13的型号为MCP1316-29的看门狗芯片。
[0026]优选地，所述实时时钟模块14为一型号为R2025S的高精度实时时钟芯片。
[0027]本发明中还提供了一种智能测试粧的测控方法，应用于上述智能测试粧，其中，所述智能测试粧与远程监控平台21连接，至少包括以下步骤:
[0028]SI实时时钟模块14唤醒处于休眠状态的处理器；
[0029]S2唤醒后的所述处理器通过电源控制电路给GPS授时模块10，GPRS模块11，以及数据采集模块8供电；
[0030]S3通电后，所述GPS授时模块10开始搜索卫星，所述GPRS模块11分别开始连接所述远程监控平台21 ;
[0031]S4 GPS授时模块10搜索卫星成功后，处理器根据所述卫星的授时时间校正实时时钟模块14的时间；
[0032]S5处理器基于校正过后的实时时钟模块14的时间，在预设时间通过继电器16断开第一极化试片19和管道7之间的连接；
[0033]S6所述第一极化试片19和所述管道7断开连接特定时间之后，数据采集模块8通过测量所述第一极化试片19相对于参比电极5的电位获取断电电位；通过测量所述管道7相对于所述参比电极5的电位获取通电电位；通过测量所述第二极化试片相对于参比电极5的电位获取自然电位；
[0034]S7测量结束之后，处理器通过所述继电器16恢复所述第一极化试片19和所述管道7之间的连接；
[0035]S8所述处理器获取所述数据采集模块8采集的断电电位，通电电位，以及自然电位值并进行处理，随后将处理过后的数据发送至所述远程监控平台21 ;
[0036]S9所述处理器所述电源控制电路断开给所述GPS授时模块10，所述GPRS模块11，以及所述数据采集模块8的供电，所述智能测控器3进入休眠状态，等待下一次所述实时时钟的唤醒。
[0037]优选地，在步骤S6中，所述第一极化试片19和所述地下管道7断开连接10ms之后，所述数据采集模块8开始采集所述第一极化试片19，所述地下管道7和所述第二极化试片相对于所述参比电极5的断电电位，通电电位，和自然电位值。
[0038]优选地，在步骤S6中，所述第二极化试片和所述参比电极5分别与所述第一路防护预处理电路的正负输入端连接；所述管道7和所述参比电极5分别与所述第二路防护预处理电路的正负输入端连接；所述第一极化试片19和所述参比电极5分别与所述第三路防护预处理电路的正负输入端连接。
[0039]根据以上技术方案提出的这种地下管线阴极保护的智能测试粧，与现有普遍使用国内外已公开的智能测试粧相比较，至少具有以下优点:
[0040]1.在本发明中，通过设置在数据采集模块中的继电器控制第一极化试片和管道之间的连接线的通断，准确地实现断电电位的测量，有效地消除IR降和杂散电流的干扰，将其作为计算地下管道保护率的数值准确、无误差；
[0041]2.在本发明中，