地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种管道防腐技术，尤其是一种借助于GPRS网络和GPS授时、定位系统的地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统。
【背景技术】
[0002]钢制石油管道是石油化工行业油品输送必不可少的容器设施，但在运行过程中，经常会遭受内、外环境介质的腐蚀，从而埋下安全隐患。阴极保护技术是一种防止或抑制被保护金属构筑物发生电化学腐蚀的技术。通过对被保护的金属施加一定的阴极电流，使被保护金属的电位负于某一电位值，使其上的阳极反应得到抑制，从而使金属的腐蚀得到控制。
[0003]在管道的腐蚀事故中，由于阴极保护不到位，导致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。根据本发明人多年的研宄，目前国内外对于金属管线阴极保护监控技术方面的应用现状如下:
[0004]国际上多数做得比较先进的公司采用阴极保护有线监控，将数据并入SCADA系统(数据采集与监视控制系统)。但是该系统依然存在以下问题:管道阴极保护的有关数据出现异常时无法提醒管理人员，也无法对野外、恶劣环境条件下被保护设施实现实时监控与管理；并且获得的管理数据仅是恒电位仪或站场设备的数据，一般缺少测试粧的数据，即不能反映管道全线的阴极保护状况。
[0005]此外，国外部分企业采取无线远程监控或者监测的阴极保护系统，虽然能实现数据采集、传输的功能，但缺乏相应的数据记录与分析模块，导致事故处理速度慢、人工调节对阴极保护系统控制精度不高等问题；同时大多数方法也仅是采集管道的通电电位。然而管道的通电电位不能反映阴极保护的真实状况，对管道的阴极保护管理没有意义，缺乏实际应用价值。
[0006]目前国内一些公司的阴极保护系统处于无人管理、系统闲置状态；阴极保护系统仅在安装初期做过测试与维护，后期阴极保护系统失效时，管道及储罐业主并不知晓，缺乏系统化监控管理及补救措施。
[0007]目前国内一些公司的阴极保护系统处于无人管理、系统闲置状态，阴极保护系统仅在安装初期做过测试与维护，当后期阴极保护系统失效时，业主并不能立即知晓管道及储罐现场情况，缺乏系统化监控管理及补救措施。
[0008]此外，国内安装了阴极保护系统的大多数公司，基本上采取人工巡查，人工记录与维护等人为监控检测手段作业形式，对于阴极保护系统使用过程中因时因地、随着地理环境、运作年限、设备老化等隐性变化导致的保护效能下降，数据虚假、缺失等现象既无法及时发现，更不能及时纠正处理。
[0009]综上所述表明:国内在石油化工的地下管线中虽然采用了阴极保护技术，然而，由于技术本身存在着众多不完善的地方，管道及储罐的业主无法及时知晓阴极保护的真实现状，而且在管理和实际运行中也无法对运行中的保护系统进行实时的监控和调整，存在极大的安全隐患。
[0010]因此，如何解决输油管线阴极保护系统中存在的问题，寻求更为可靠的阴极保护系统，并能够对运行中的阴极保护系统既能够实现远程实时监控，又能实现自动调整就成为本领域技术人员应该努力解决的一大课题。
【发明内容】
[0011]本发明的目的:旨在提出一种全新的可实现检测和调控的远程智能化阴极保护系统。
[0012]这种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统包括:配有极化探头和参比电极的智能测试粧，配有恒电位仪智能测控装置的智能恒电位仪，由恒电位仪与钢制的地下管道电连接构成输入电性参数的传输通道，由远程监控管理系统的服务器以及设置在监控中心的计算机、平板电脑、手机等智能终端设备构成的监控的主机系统；通过GPRS无线网络、服务器及监控主机系统构建成实测数据和调控数据的智能化归集处理和传输系统；同时利用卫星定位系统，通过设置在智能测试粧中的智能测控器、以及与恒电位仪配套的恒电位仪智能测控装置，构建成具有精确定位、授时的远程实时监控检测系统；其特征在于:
[0013]A.所述的智能测试粧包括:粧帽，标志粧，安放于标志粧内部的智能测控器，接地线，以及分别与智能测控器连接的参比电极，极化探头，地下管道；所述地下管道与第一极化试片电连接，第二极化试片设置于所述地下管道附近，所述智能测试粧通过所述极化探头探测所述第一极化试片、所述第二极化试片与所述地下管道相对于所述参比电极间的电位值；所述智能测试粧中的智能测控器中至少包括:测试粧中央处理器、数据采集模块、为所述智能测控器供电的电源模块、GPS授时模块、实现与外部通信的GPRS模块、将采集的数据进行本地存储的数据存储模块、复位模块、以及实现所述智能测控器校时的实时时钟模块。
[0014]B.所述的恒电位仪智能测控装置包括:恒电位智能控制器和为所述恒电位智能控制器供电的直流稳压供电电源，其中:
[0015]所述的恒电位智能控制器至少包括:
[0016]用于对恒电位仪智能控制器进行数据接收和发送的恒电位中央处理器；
[0017]分别与恒电位中央处理器和恒电位仪连接、用于接收恒电位仪发送的参比信号、输出电压、以及输出电流并进行处理，再发送至恒电位中央处理器的信号隔离调理模块；
[0018]分别与恒电位中央处理器和恒电位仪连接，用于实现恒电位中央处理器对恒电位仪中超差报警信号进行检测的信号调理模块；
[0019]分别与恒电位中央处理器和恒电位仪连接，用于通过控制继电器实现恒电位仪的超差复位、断电测量、以及备机切换的继电器控制模块；
[0020]分别与智能控制器中需要供电的模块进行连接，用于将供电电源转换为恒电位智能控制器各个模块所需电压并为其进行供电的电源转换模块；
[0021 ] 分别与恒电位中央处理器和恒电位仪连接，对恒电位中央处理器中发送的给定信号进行处理之后发送至恒电位仪，用以调整恒电位仪的给定电位的信号隔离放大模块；
[0022]与恒电位中央处理器连接，用于实现恒电位智能控制器的精确授时的GPS授时模块；
[0023]与恒电位中央处理器连接，用于实现恒电位智能控制器与外界实现通信的GPRS丰吴块；
[0024]与恒电位中央处理器连接，用于保护恒电位中央处理器的复位模块。
[0025]所述数据采集模块中至少包括:
[0026]分别与所述极化探头、参比电极、地下管道连接的防护预处理电路，用于抑制地下管道中瞬态尖峰脉冲，同时将输入的模拟信号经过分压调整至所述数据采集模块可采集的范围内；
[0027]与所述防护预处理电路连接的三个低通滤波电路，用于滤除输入模拟信号中的交流干扰信号；
[0028]与所述三个低通滤波电路和测试粧中央处理器连接的模拟数字转换器，将经过所述各低通滤波电路的输入模拟信号转换为数字信号，同时将所述数字信号发送至所述测试粧中央处理器中进行处理；
[0029]与所述模拟数字转换器连接的基准电压源，为所述模拟数字转换器提供基准电压；
[0030]分别与所述极化探头、地下管道、测试粧中央处理器连接的继电器，用于控制所述第一极化试片和所述地下管道之间的连接线的通断。
[0031]所述数据采集模块中包括三路防护预处理电路，以及分别与所述三路防护预处理电路连接的三路低通滤波电路，其中:
[0032]第一路防护预处理电路B1分别与第一路低通滤波电路A1、参比电极14、第二极化试片电连接；
[0033]第二路防护预处理电路B2分别与第二路低通滤波电路A2、参比电极14，地下管道2电连接；
[0034]第三路防护预处理电路B3分别与第三路低通滤波电路A 3，参比电极14，第一极化试片电连接；
[0035]所述的三路低通滤波电路分别与模拟数字转换器电连接；所述继电器的四个接口分别与第一极化试片、地下管道、测试粧中央处理器的对应接口电连接。
[0036]所述电源模块中包括:锂电池，用于给所述智能测控器供电；与所述锂电池连接低压差线性电源电路，将所述锂电池输入的电压进行转换；以及与所述低压差线性电源电路连接的电源控制电路，用于控制GPS授时模块，GPRS模块，模拟数字转换器，以及基准电压源中供电的通断。
[0037]所述防护预处理电路中包括自恢复保险丝F1,瞬态抑制二极管D1，共模抑制电感CL1，第一电容C1，第二电容C2，第一分压电阻R1，以及第二分压电阻R2;其中:所述自恢复保险丝F1的第一端与所述模拟信号的正输入端连接，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，所述第一电容并联在所述瞬态抑制二极管D1的两端；所述共模抑制电感CL 第一端和第二端分别与所述瞬态抑制二极管01的负极和正极连接；所述第二电容C2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R1和所述第二分压电阻1?2串联连接，且所述串联连接的第一分压电阻R1和所述第二分压电阻R2并联连接在所述第二电容C2的两端，所述第二分压电阻民两端的电压信号作为经过所述预防护处理的输出。
[0038]所述的恒电位中央处理器，用于对智能测控粧接收和发送的数据进行处理；且在恒电位中央处理器中包括数字模拟转换器和模拟数字转换器，其中，所述的数字模拟转换器与信号隔离放大模块电连接，用于将恒电位中央处理器发送的给定信号转换为模拟量，再经过信号隔离放大模块处理后发送至恒电位仪，用以调整其给定电位；所述的模拟数字转换器与信号隔离调理模块电连接，用于接收各信号隔离调理电路发送的参比信号、输出电压、以及输出电流，并将其转换为数字量以供恒电位中央处理器进行处理。
[0039]所述的信号隔离调理模块，分别与恒电位中央处理器和恒电位仪电连接，用于接收恒电位仪发送的参比信号、输出电压、以及输出电流并进行处理，再发送至恒电位中央处理器；所述的信号隔离调理模块中包括三路信号隔离调理电路，其中，第一路信号隔离调理电路分别与恒电位仪和恒电位中央处理器电连接，用于接收恒电位仪发送的参比信号并进行处理；
[0040]其中:
[0041]第一路信号隔离调理电路包括:第一隔离变送器T1、第三分压电阻R3、第四分压电阻r4、以及第一稳压管W1，其中第一隔离变送器的正输入信号端和负输入信号端分别与参比信号中的参比端和参比地端连接，正输出信号端与第三分压电阻R3的第一端连接，负输出信号端接地；第三分压电阻&的第二端分别与第四分压电阻1?4的第一端、第一稳压管W1的负极、以及模拟数字转换器38中的第零通道连接，第四分压电阻R4的第二端和第一稳压管W1的正极均接地；
[0042]第二路信号隔离调理电路，分别与恒电位仪和恒电位中央处理器电连接，用于接收恒电位仪发送的输出电压并进行处理；其具体包括:第二隔离变送器T2，第五分压电阻R5，第六分压电阻R6，第七分压电阻R7，第八分压电阻R8以及第二稳压管W2，其中，第五分压电阻R5的第一端与输出电压中的输出电压正极端连接，第二端分别与第六分压电阻1?6的第一端和第二隔离变送器T2的正输入信号端连接，第六分压电阻R6的第二端分别与输出电压中的输出电压负极端和第二隔离变送器T2的负输入信号端连接；第七分压电阻1?7的第一端与第二隔离变送器T2的正输出信号端连接，第二端分别与第八分压电阻R 8的第一端、第二稳压管T2的负极、以及模拟数字转换器38中的第一通道连接；第二隔离变送器1~2的负输出信