一种短波通信的FSM管道腐蚀监测系统的制作方法

文档序号:12254918阅读:597来源:国知局
一种短波通信的FSM管道腐蚀监测系统的制作方法与工艺

本实用新型属于管道监测技术领域,特别涉及一种短波通信的FSM管道腐蚀监测系统。



背景技术:

目前,油气运输过程中,因为管道腐蚀因素所造成的事故较多,对管道内壁腐蚀的检测和监测极为重要。目前行业内一般采用电阻探针法和极化探针法在线监测管道的腐蚀状况,但目前只能进行间接的均匀腐蚀检测,对危害度较大的坑蚀无监测能力,急需一种高精度和高可靠性的管道腐蚀检测系统对管道进行监测。

FSM(Field Signature Method)是一种腐蚀监测产品,中文名字称为“电指纹腐蚀监测系统”,用于油气行业输送管线的内腐蚀监测,这种技术主要用来检测各种形式的腐蚀,也可检测大多数的裂纹以及监控腐蚀和裂纹的扩展。该方法检测可靠性高,耐高低温,寿命长,不存在监测部件的损耗问题,在均匀腐蚀条件下,敏感性与灵活性要比大多非破坏性试验好,FSM在实际应用中,可获得壁厚减薄小于0.05%的精确数据。因此,在管道腐蚀监测领域有其独特的优越性和良好的发展前景。

传统FSM产品通过有线方式进行数据传输,但野外管道较长,会导致布线成本巨大,而远距离的无线通信方式功率消耗较大不利于系统的长时间工作。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于:针对目前管道腐蚀系统监测精度和可靠性较低的问题,提供一种具有短距离无线通信网络的FSM管道腐蚀监测系统。

本实用新型采用的技术方案如下:

一种短波通信的FSM管道腐蚀监测系统,其特征在于,包括多个FSM模块、中继主机、远程主机,每个FSM模块均连接有短波发送模块,中继主机包括有短波接收模块用于接收FSM模块发送的短波信息,中继主机通过无线网络与远程主机信息通信;每个FSM模块均包括有接触模块、测量模块、控制模块;接触模块包括有电极矩阵,电极矩阵包括多个设于测量管道上呈矩形排列的探测电极;测量模块包括有依次连接的多路模拟开关组、前置放大电路、AD转换电路、测量单片机、隔离型接口电路;控制模块包括与电源模块连接的控制单片机和恒流源控制器,所述电源模块为系统提供工作电源,控制单片机分别与恒流源控制器和主机连接;恒流源控制器连接电极矩阵中的探测电极,探测电极连接多路模拟开关组,隔离型接口电路连接控制单片机;控制单片机与短波发送模块进行通信。

控制单片机控制电源模块和恒流源控制器为电极矩阵提供激励电流,通过设置于测量管道上的探测电极与测量管道形成反馈电流到多路模拟开关组,多路模拟开关组处理后经前置放大电路放大处理后再通过AD转换电路进行转换;转换后的数字电流信号传输到测量单片机;测量单片机将信号通过隔离电路经控制单片机传输到远程主机进行数据后处理;控制单片机通过控制测量单片机选择采集的反馈信号,反馈信号通过控制单片机传输给短波发送模块,信号经无线短波被中继主机上的短波接收模块接收,通过无线网络传输给远程主机。

进一步的,接触模块还包括有与测量管道材质相同的同质标准板,同质标准板上也是设置有多个矩阵排列与恒流源控制器连接的参比电极,参比电极也与多路模拟开关组连接,通过同质标准板采集标准信号用于测量管道采集信号进行对比,更精确地监测管道腐蚀情况。

进一步的,接触模块还包括有设置于测量管道上的温度传感器,温度传感器通过温度传感器接口与隔离型接口电路连接;温度传感器采集测量管道上的温度参数,为监测结果提供有效的温度补偿,减少环境温度对监测结果的干扰。

进一步的,电源模块包括仪器用锂电池和连接恒流源控制器的恒流源用锂电池,仪器用锂电池的输出电压为6.4v,容量为20AH1;恒流源用锂电池的输出电压为3.2V,容量为80AH,本系统大部分工作环境在于野外,进行远距离有线供电,布线难度较高,输电损耗也较大,故提供独立电源保证系统正常工作,同时远距离系统矫正也存在困难,故提供仪器用锂电池方便外接仪器进行系统矫正。

进一步的,控制单片机还连接有液晶显示屏和键盘,方便系统工作的状态显示和系统的控制。

进一步的,短波发送模块结构为:模块信号输入端通过电容C1连接到PNP三极管Q1的基极,三极管Q1的发射极通过电感L1连接到电源VCC,电容C1的两端分别通过电阻R1和电阻R3连接到电源VCC;三极管Q1的基极还通过电阻R2连接接地端GND,VCC依次通过电阻R4和电阻R5连接接地端GND;电阻R4和电阻R5间的节点连接NPN三极管Q2的基极,三极管Q2的集电极连接三极管Q1的集电极,三极管Q2的发射极分别通过电阻R6和电容C4连接到接地端GND;三极管Q2的基极依次通过晶振Y1和电容C2连接到其集电极;三极管Q2的集电极依次通过电容C3、电感L2和电感L3到天线E1,电感L2和电感L3互相耦合;电感L2和L3间的节点连接接地端GND;电感L2并联有可变电容C5。电阻R2和电阻R3为三极管Q1提供直流偏置,三极管Q1对信号进行放大,并隔离VCC对三极管Q2的干扰,三极管Q2控制信号的载波频率,

进一步的,短波接收模块结构为:天线E2通过电感L4连接接地端GND,电感L5与电感L4互相耦合,极性电容C10的正极依次连接电感L5、电阻R7和正向极性电容C7到接地端GND;极性电容C10的负极连接到NPN三极管Q3的发射极;极性电容C7的正极连接到三极管Q3的基极,三极管Q3的集电极连接极性电容C8的负极,极性电容C8的正极通过可变电容C6连接接地端GND;三极管Q3的集电极连接二极管D1的正极,二极管D1的负极通过正向连接极性电容C11到NPN三极管Q4的基极;三极管Q4的基极和集电极之间连接有电阻R11,三极管Q4的集电极通过正向的极性电容C14连接到NPN三极管Q5的基极;三极管Q5的发射极连接接地端GND,三极管Q5的发射极和集电极间串联有电阻R14和正向的极性电容C15,极性电容C15的正极作为模块输出端;极性电容C14的正极通过电阻R14连接电源VCC,极性电容C7的正极依次通过电阻R7和电阻R10连接到电源VCC;三极管Q3的发射极依次通过电阻R8和可变电阻R9连接到接地端GND,可变电阻R9的控制端也连接接地端GND;三极管Q3的发射极通过正向的极性电容C9接地,电阻R10一端通过正向极性电容C12连接接地端GND,另一端正向极性电容C13连接接地端GND;耦合电感L1和电感L2的数值对应频率与短波发送模块的无线频率匹配。

综上所述,由于采用了上述技术方案,本实用新型的有益效果是:

1.灵活选择测量管道多个部位,依据FSM模块的分布设置中继主机,保证最大传输范围,仅通过中继主机进行远距离网络通信,保证了系统功率最小消耗,使系统能长时间工作。

2.通过调节探测电极的密度大小,方便对不同内径的管道的测量精度进行调节。

附图说明

图1是本实用新型原理图;

图2是本实用新型的FSM模块原理图;

图3是本实用新型的短波发送模块电路原理图;

图4是本实用新型的短波接收模块电路原理图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。

下面结合附图对本新型作详细说明。

如图1和图2所示,一种短波通信的FSM管道腐蚀监测系统,包括多个FSM模块、中继主机、远程主机,每个FSM模块均连接有短波发送模块,中继主机包括有短波接收模块用于接收FSM模块发送的短波信息,中继主机通过无线网络与远程主机信息通信;每个FSM模块均包括有接触模块、测量模块、控制模块;接触模块包括有电极矩阵,电极矩阵包括多个设于测量管道上呈矩形排列的探测电极;测量模块包括有依次连接的多路模拟开关组、前置放大电路、AD转换电路、测量单片机、隔离型接口电路;控制模块包括与电源模块连接的控制单片机和恒流源控制器,所述电源模块为系统提供工作电源,控制单片机分别与恒流源控制器和主机连接;恒流源控制器连接电极矩阵中的探测电极,探测电极连接多路模拟开关组,隔离型接口电路连接控制单片机;控制单片机与短波发送模块进行通信。

接触模块还包括有与测量管道材质相同的同质标准板,同质标准板上也设置有多个矩阵排列与恒流源控制器连接的参比电极,参比电极也与多路模拟开关组连接。

接触模块还包括有设置于测量管道上的温度传感器,温度传感器通过温度传感器接口与隔离型接口电路连接。

电源模块包括仪器用锂电池和连接恒流源控制器的恒流源用锂电池,仪器用锂电池的输出电压为6.4v,容量为20AH1,其为整个系统提供基础供电;恒流源用锂电池的输出电压为3.2V,容量为80AH。

控制单片机还连接有液晶显示屏和键盘。

如图3所示,短波发送模块结构为:模块信号输入端通过电容C1连接到PNP三极管Q1的基极,三极管Q1的发射极通过电感L1连接到电源VCC,电容C1的两端分别通过电阻R1和电阻R3连接到电源VCC;三极管Q1的基极还通过电阻R2连接接地端GND,VCC依次通过电阻R4和电阻R5连接接地端GND;电阻R4和电阻R5间的节点连接NPN三极管Q2的基极,三极管Q2的集电极连接三极管Q1的集电极,三极管Q2的发射极分别通过电阻R6和电容C4连接到接地端GND;三极管Q2的基极依次通过晶振Y1和电容C2连接到其集电极;三极管Q2的集电极依次通过电容C3、电感L2和电感L3到天线E1,电感L2和电感L3互相耦合;电感L2和L3间的节点连接接地端GND;电感L2并联有可变电容C5。

如图4所示,短波接收模块结构为:天线E2通过电感L4连接接地端GND,电感L5与电感L4互相耦合,极性电容C10的正极依次连接电感L5、电阻R7和正向极性电容C7到接地端GND;极性电容C10的负极连接到NPN三极管Q3的发射极;极性电容C7的正极连接到三极管Q3的基极,三极管Q3的集电极连接极性电容C8的负极,极性电容C8的正极通过可变电容C6连接接地端GND;三极管Q3的集电极连接二极管D1的正极,二极管D1的负极通过正向连接极性电容C11到NPN三极管Q4的基极;三极管Q4的基极和集电极之间连接有电阻R11,三极管Q4的集电极通过正向的极性电容C14连接到NPN三极管Q5的基极;三极管Q5的发射极连接接地端GND,三极管Q5的发射极和集电极间串联有电阻R14和正向的极性电容C15,极性电容C15的正极作为模块输出端;极性电容C14的正极通过电阻R14连接电源VCC,极性电容C7的正极依次通过电阻R7和电阻R10连接到电源VCC;三极管Q3的发射极依次通过电阻R8和可变电阻R9连接到接地端GND,可变电阻R9的控制端也连接接地端GND;三极管Q3的发射极通过正向的极性电容C9接地,电阻R10一端通过正向极性电容C12连接接地端GND,另一端正向极性电容C13连接接地端GND。

当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1