一种大尺度监测深埋天然气管道阴保效果的数据采集装置及系统的制作方法

本实用新型涉及天然气管线深埋管段电位检测领域，具体为一种针对深埋天然气管道阴保效果的数据采集装置及系统，系统通过间接测量牺牲阳极电流实现实时评价阴保效果，该系统通过通讯模块可将多处监测点的数据实时传回调控中心，对阴保效果等数据进行监测分析，具有低成本、低难度、高精度的特点。

背景技术：

天然气管线深埋管段真实电位难以低成本、低难度、高精度检测。定期对天然气管道进行阴保电位的检测是分输站从业人员的一项日常工作，但对于埋深较深的管段来说，单靠日常检测的通电电位难以反映管道的真实电位，这是由于埋深较深的管段土壤ir降也较大，真实电位不能按照普通管段的情况依据经验来推算。现今使用的能够去除土壤ir降、直接测量管道断电电位的装置成本较高、普通从业人员精确操作难度较大，大面积推广存在一定困难。因此如何能简单低成本的测量深埋管段的阴保效果成为一个急需解决的问题。

险峻地段天然气管道电位测量人员劳动强度大，具有一定危险性，人工检测数据只能获得检测时间段内的数据，不能获得全天候连续数据以便二次开发。按照相关阴极保护规范、天然气管道运行规范的要求，阴保岗位人员需定期对全线管道电位进行检测，检测需步行前往沿线每一个测试桩，对于部分穿越地区地势较为险峻的管段来说，巡线人员检测劳动强度大，检测过程具有一定的危险性。另外，人工检测不能进行管道电位的全天候连续检测，容易漏掉一些异常时段的数据，使数据不能完整反映管道的阴极保护效果。

技术实现要素：

本实用新型目的是提供一种大尺度监测深埋天然气管道阴保效果的数据采集装置及系统，一方面用于解决天然气管线深埋管段真实电位难以低成本、低难度、高精度检测的问题；另一方面用于解决险峻地段天然气管道电位测量人员劳动强度大，具有一定危险性，人工检测阴保数据不能全天候连续获得的问题。另外还能够对深埋天然气管道周围土壤的ph值、湿度、温度、电阻率等参数进行实时监测，有利于对阴保效果的影响因素进行判断。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：

一种大尺度监测深埋天然气管道阴保效果的数据采集装置，包括埋设于天然气管道某一检测点测试桩处的mg阳极，所述mg阳极和天然气管道的回路中串联数字电流表，所述数字电流表连接rtu控制单元，所述rtu控制单元连接通讯模块，所述通讯模块连接天线，所述rtu控制单元和通讯模块通过供电模块供电，所述供电模块连接蓄电池，所述蓄电池连接太阳能板；所述rtu控制单元、通讯模块、蓄电池及供电模块位于箱体内。

进一步优选的，所述箱体内设有温度变送器、湿度变送器、门禁报警器，所述温度变送器、湿度变送器、门禁报警器连接rtu控制单元。

进一步优选的，所述天然气管道位于检测点旁边设有土壤温度/土壤电阻率/ph值/湿度测量模块，所述土壤温度/土壤电阻率/ph值/湿度测量模块通过测试桩连接rtu控制单元。

进一步优选的，所述箱体上设有避雷针。

进一步优选的，所述rtu控制单元、通讯模块、供电模块及箱体连接接地线。

工作时，在mg阳极与天然气管道之间串联数字电流表，在电流表上就地读取牺牲阳极电流值i，评判经验公式如下：

i0=0.002π·dl

式中，i0----电流达标值（ma），d---管道外径（m），l---深埋管段长度（m）。

当i≥i0时，保护效果达到标准。

数字电流表将信号传入rtu中进行处理，再传入通讯模块中经天线传回调控中心（通讯模块使用手机sim卡，电流数据经流量无线传回调控中心）。本装置通过太阳能板供电，太阳能板提供的电能储存在蓄电池内，由电源模块调压后给装置供电。为监测装置的实施工况，在箱体内安装温度、湿度变送器，及时将测量信号传回，防止装置因温度过高或者漏雨潮湿漏电失灵。同时为保证不受雷电影响，防止人员触电，在箱体顶部设置避雷针，侧面对外壳和仪器进行接地。另外设置外壳门禁报警器，报警信号实时传回调控中心，防止无关人员蓄意破坏。在土壤中管道周围加装温度、土壤电阻率、ph值、湿度测量模块，所测数据进入rtu，与其它数据一起传回调控中心。

一种大尺度监测深埋天然气管道阴保效果的数据采集系统，包括调控中心，所述调控中心无线连接多个上述单个数据采集装置。

单个采集装置采集完成阴保电流、箱体温度、箱体湿度、门禁报警信号、土壤数据等数据后，通过手机流量信号传回调控中心，实现多个数据点多种数据的全天候不间断采集监测。

本实用新型具有如下优点：

1、通过间接测量牺牲阳极保护电流降低深埋管道真实电位的测试成本和难度。

2、通过远传通讯模块将地貌险峻处的阴保电流值实时传回调控中心，降低巡线人员劳动强度和人员在危险地段巡线发生意外的可能性。

3、通过远传通讯模块将地貌险峻处的阴保电流值、土壤温度、湿度、ph值、土壤电阻率等数据实时传回调控中心，使阴保数据采集不受地形地貌影响；另外由于可连续获得数据，增加了监测数据的准确性和稳定性，便于对阴保效果进行综合评估。

本实用新型设计合理，降低了深埋天然气管道真实电位检测的成本和操作人员技术要求；远传功能可降低人员成本，降低人员发生意外的风险，使获得的数据更为完整精确；采集系统可同时监测多处采集点的实时数据，采集效率高，可进行二次开发，作进一步数据分析。

附图说明

图1表示本实用新型的监测系统中单个数据采集装置结构示意图。

图2表示本实用新型的系统结构示意图。

图中：1-天然气管道，2-mg阳极，3-地面，4-测试桩，5-温度/湿度变送器/门禁报警器，6-数字电流表，7-rtu控制单元，8-通讯模块，9-避雷针，10-天线，11-太阳能板，12-蓄电池，13-箱体，14-电源模块，15-接地线，16-土壤温度/土壤电阻率/ph值/湿度测量模块；100-数据采集装置，200-调控中心。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明。

如图1所示，一种大尺度监测深埋天然气管道阴保效果的数据采集装置，包括埋设于天然气管道1某一检测点测试桩4处的mg阳极2，mg阳极2和天然气管道1的回路中串联数字电流表6，数字电流表6连接rtu控制单元7，rtu控制单元7连接无线通讯模块8，无线通讯模块8连接天线10，rtu控制单元7和通讯模块8通过供电模块14供电，供电模块14连接蓄电池12，蓄电池12连接太阳能板11；rtu控制单元7、通讯模块8、蓄电池12及供电模块14位于箱体13内。箱体13内设有温度变送器、湿度变送器、门禁报警器，温度变送器、湿度变送器、门禁报警器连接rtu控制单元7。天然气管道1位于该检测点旁边设有土壤温度/土壤电阻率/ph值/湿度测量模块16，土壤温度/土壤电阻率/ph值/湿度测量模块16通过测试桩4连接rtu控制单元7。箱体13上设有避雷针9。rtu控制单元7、通讯模块8、供电模块14及外壳13连接接地线15。

针对天然气管道埋深较深，不适用于常规通电电位的测量方法。本装置中，mg阳极埋设于在埋深较深的天然气管段某一检测点的测试桩处，距离管道2-3m。mg阳极外部可以加装填包料，并在埋设时用水浇湿，主要构成材料为一些保水材料，目的是减小mg阳极的接地电阻。mg阳极可选择卧放或立放，数字电流表6可测量mg阳极2与天然气管道6之间的电流量，间接反映管道阴保情况。在电流表上就地读取牺牲阳极电流值i，评判经验公式如下：

i0=0.002π·dl

式中，i0----电流达标值（ma），d---管道外径（m），l---深埋管段长度（m）。

当i≥i0时，保护效果达到标准。

数字电流表6将信号传入rtu控制单元7中进行处理，再传入通讯模块8中经天线传回调控中心200（通讯模块8使用手机sim卡，电流数据经流量无线传回调控中心）。本装置通过太阳能板11供电，太阳能板11提供的电能储存在蓄电池12内，由电源模块14调压后给装置供电。为监测装置的实时工况，在箱体13内安装温度、湿度变送器，及时将测量信号传回，防止装置因温度过高或者漏雨潮湿漏电失灵。同时为保证不受雷电影响，防止人员触电，在箱体13顶部设置避雷针9，侧面对外壳和仪器进行接地。另外设置外壳门禁报警器，报警信号实时传回调控中心200，防止无关人员蓄意破坏。在土壤中管道周围加装温度/土壤电阻率/ph值/湿度测量模块16，所测数据进入rtu控制单元7，与其它数据一起传回调控中心200。

如图2所示，多个上述单个数据采集装置100）通过无线连接调控中心200，构成大尺度监测深埋天然气管道阴保效果的数据采集系统。单个采集装置采集完成阴保电流、箱体温度、箱体湿度、门禁报警信号、土壤温度、土壤湿度、土壤ph值、土壤电阻率等数据后，通过手机流量信号传回调控中心，实现多个数据点多种数据的全天候不间断采集监测。

本实用新型通过在埋深较深的管段处增设mg阳极和牺牲阳极电流表的方法，间接测量埋深较深段的保护效果，数值易读，对从业人员的经验要求低，是一种较为实用的阴保效果监测装置。

本实用新型可同时监测多个关注点的实时数据，极大减少人员劳动强度和危险性，同时能够获得全面地数据，便于进行进一步分析。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。