一种埋地管道杂散电流在线监测装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种埋地管道杂散电流在线监测装置，属于管道监测设备领域。其技术方案为：包括壳体和设置于壳体内的杂散电流监测系统，壳体包括相互扣合的顶盖及盒体，顶盖与盒体铰接；盒体一侧设置有天线连接端口，另一侧设置数据采集线接口；天线连接端口通过连接线与天线连接，数据采集线接口连接参比电极。本实用新型的有益效果为：设计合理，结构简单，不仅能够测出管地电位，土壤电位梯度和管道电流，而且可通过无线的方式与远程PC端进行数据传输，利用检测数据对输油管线的腐蚀情况进行有效的分析，对干扰类型及干扰源进行有效的查找，从而对输油管线的安全运营起到重要的作用。
【专利说明】
一种埋地管道杂散电流在线监测装置
技术领域
[0001]本实用新型属于管道监测设备领域，具体涉及一种埋地管道杂散电流在线监测装置。【背景技术】
[0002]随着石油天然气输油管线的不断建设及电力系统输配电线路的发展，管道的杂散电流干扰问题日益严重，在多个国家和地区均发生过因城市轨道交通杂散电流腐蚀引发的钢轨及其附件腐蚀、煤气管道穿孔、混凝土结构钢筋锈蚀、水管穿孔等问题。如何对管道杂散电流相关参数进行有效的在线监测，成为预防管道杂散电流腐蚀的关键问题。
[0003]一种杂散电流监测装置(专利号:CN202794320U)本实用新型公开了一种杂散电流监测装置。所述杂散电流监测装置包括:采集当前监测铁轨的至少一种电气参数的采样电路;与所述采样电路相连的、分析处理所述采样电路所采集的电气参数的处理器;与所述处理器相连的、显示所述电气参数中当前待显示信息的显示器。可见，与现有技术相比，本实用新型所提供的杂散电流监测装置可以通过显示屏准确显示所监测铁轨的至少一种电气参数。本实用新型不具备远程传输和在线监测的功能。
[0004]一种移动式杂散电流监测装置(专利号:CN202600042U)本实用新型公开了一种移动式杂散电流监测装置，所述移动式杂散电流监测装置包括:电压采集端口、数据计算器和存储模块，实际应用时，所述电压采集端口用于采集电压值，所述数据计算器计算得到电压值的平均值，并发送给存储模块，由所述存储模块进行存储。本实用新型不具备远程传输和在线监测的功能。【实用新型内容】
[0005]为解决上述已有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种埋地管道杂散电流在线监测装置。
[0006]本实用新型的发明思路表现为:测出管地电位，土壤电位梯度和管道电流，通过无线方式进行数据传输，利用检测数据对输油管线的腐蚀情况进行有效的分析，对干扰类型及干扰源进行有效的查找，从而对输油管线的安全运营起到重要的作用。
[0007]—种埋地管道杂散电流在线监测装置，包括壳体和设置于所述壳体内的杂散电流监测系统，所述壳体包括相互扣合的顶盖及盒体，所述顶盖与所述盒体铰接;所述盒体一侧设置有天线连接端口，另一侧设置数据采集线接口；所述天线连接端口通过连接线与天线连接，所述数据采集线接口连接参比电极；
[0008]所述存储模块采用容量不超过32G的SD卡。[〇〇〇9]所述杂散电流监测系统包括，主控模块，数据采集模块，数据转换模块和通讯模块。所述数据采集模块连接所述数据转换模块构成数据输入单元与所述主控模块的输入端连接，所述主控模块将初步计算的数据经过通讯模块无线传输给PC监测后台。通讯模块为 GPRS无线通信模块。
[0010]所述参比电极的阳极与数据采集模块连接和埋地管道的阴极与数据采集模块连接。所述参比电极采用含有5%硫酸铜溶液的硫酸铜参比电极，并且共设置4个。
[0011]所述天线包括底座及与底座连接的天线本体，所述底座底部设置有磁性吸盘。 [〇〇12]优选为，所述主控模块连接有存储模块，所述存储模块采用SD卡作为存储介质，选用支持容量上限为32G的存储模块。
[0013]优选为，所述主控模块连接有报警器。当主控模块监测到数据超过设定值时，则触发报警功能。
[0014]优选为，所述壳体内设置有电源模块。
[0015]优选为，所述天线连接端口与数据采集线端口采用PG7防水端子。[〇〇16]优选为，所述壳体符合IP67安全防护等级。[〇〇17]优选为，所述主控模块连接有显示模块。[〇〇18]优选为，所述主控模块采用STM32F4微控制器。
[0019]本实用新型在工作时，首先利用工具在埋地管道附近垂直对称挖4个坑，将参比电极放入对应的坑中，如果土壤干燥可以向坑里注入适当的水，使参比电极与土壤接触良好。 参比电极与数据采集线接口通过连接线连接好，天线与天线连接端口通过连接线连接好之后，将壳体也埋入地下，避免暴露在外界而被损坏。天线与壳体之间，根据实际需求的不同采用不同长度的连接线。天线可以通过底部的磁性吸盘直接吸附在壳体上，然后与壳体一起埋入地下;或者调整连接线的长度，通过磁性吸盘，将天线吸附到本监测装置附近的物体上。根据实际环境选择以上两种设置方式;数据采集模块通过参比电极和埋地管道实时连续采集管地电位、土壤电位梯度等管线杂散电流相关参数，测量信号经过数据转换模块，由模拟量转换为数字量，并对信号进行放大，主控模块通过对采集的数据进行计算，并在存储模块中存储数据，同时将结果通过通讯模块上传至PC监测后台。
[0020]PC监测后台对各监测点进行远程监控，采集各监测点数据并进行处理、分析，以各种报表和曲线的形式反映各监测点的信息。
[0021]通过试验，本实用新型的有益效果是，设计合理，结构简单，不仅能够测出管地电位，土壤电位梯度和管道电流，而且可通过无线的方式与远程PC端进行数据传输，利用检测数据对输油管线的腐蚀情况进行有效的分析，对干扰类型及干扰源进行有效的查找，从而对输油管线的安全运营起到重要的作用。【附图说明】
[0022]图1为本实用新型实施例的结构示意图。[〇〇23]图2为本实用新型实施例的正视图。
[0024]图3为本实用新型实施例的左视图。[〇〇25]图4为本实用新型实施例的原理模块框图。
[0026]其中，附图标记为:1、顶盖;2、盒体;3、天线连接端口； 4、数据采集线接口； 5、天线； 11、主控模块;12、数据采集模块;13、数据转换模块;14、通讯模块;15、PC监测后台；16、存储模块;17、参比电极；18、埋地管道。【具体实施方式】
[0027]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。[〇〇28] 实施例1
[0029]参见图1至图4,本实用新型是一种埋地管道杂散电流在线监测装置，包括壳体和设置于壳体内的杂散电流监测系统，壳体包括相互扣合的顶盖1及盒体2,顶盖1与盒体2铰接;盒体2—侧设置有天线连接端口 3，另一侧设置数据采集线接口 4;天线连接端口 3通过连接线与天线5连接，数据采集线接口 4连接参比电极。
[0030]杂散电流监测系统包括，主控模块11，数据采集模块12,数据转换模块13和通讯模块14。数据采集模块12连接数据转换模块13构成数据输入单元并与主控模块11的输入端连接，主控模块11将初步计算的数据经过通讯模块14无线传输给PC监测后台15。通讯模块14 为GPRS无线通信模块。
[0031]参比电极17的阳极与数据采集模块12连接，埋地管道18的阴极与数据采集模块12 连接。参比电极17采用含有5%硫酸铜溶液的硫酸铜参比电极，并且共设置4个。
[0032]天线5包括底座及与底座连接的天线本体，底座底部设置有磁性吸盘。[〇〇33]主控模块11连接有存储模块16,存储模块16采用SD卡作为存储介质。存储模块16 采用SD卡作为存储介质，选用支持容量上限为32G的存储模块。[〇〇34] 主控模块11连接有显示模块。主控模块采用STM32F4微控制器。主控模块11还连接有报警器。当主控模块11监测到数据超过设定值时，则触发报警功能。
[0035]壳体内设置有电源模块，为整个装置供电。[〇〇36]天线连接端口 3与数据采集线端口 4采用PG7防水端子。壳体符合IP67安全防护等级。可以保证装置埋入地下不受环境影响而被破坏。
[0037]本实用新型在工作时，首先利用工具在埋地管道附近垂直对称挖4个坑，将参比电极17放入对应的坑中，如果土壤干燥可以向坑里注入适当的水，使参比电极17与土壤接触良好。参比电极17与数据采集线接口 4通过连接线连接好，天线5与天线连接端口 3通过连接线连接好之后，将壳体也埋入地下，避免暴露在外界而被损坏。天线5与壳体之间，根据实际需求的不同采用不同长度的连接线。天线5可以通过底部的磁性吸盘直接吸附在壳体上，然后与壳体一起埋入地下；或者调整连接线的长度，通过磁性吸盘，将天线5吸附到本监测装置附近的物体上。根据实际环境选择以上两种设置方式;数据采集模块12通过参比电极17 和埋地管道18实时连续采集管地电位、土壤电位梯度等管线杂散电流相关参数，测量信号经过数据转换模块13，由模拟量转换为数字量，并对信号进行放大，主控模块11通过对采集的数据进行计算，并在存储模块16中存储数据，同时将结果通过通讯模块14上传至PC监测后台15。[〇〇38] PC监测后台15对各监测点进行远程监控，采集各监测点数据并进行处理、分析，以各种报表和曲线的形式反映各监测点的信息。[〇〇39] 实施例2
[0040]在实施例1的基础上，本装置的电路部分采用如下本安设计方式，
[0041]电源输入端采用串联保险丝的方式进行过流保护，当电流超过规定范围时，电路会自动断开，同时并联二极管以防止电源反接，还并联了一个稳压二极管进行过压保护。
[0042]电源模块本身具有持续短路保护及自恢复功能，当输出发生短路时电源模块会关断输出，并且当短路故障解除时恢复输出功能。
[0043]采集的每路通道都并联一个TVS管，它能以极高的速度使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在允许的范围内。
[0044]每路采集通道都采用了隔离的方式，其与内部电路的隔离通过磁隔离芯片及带隔离的电源模块保证，通道之间通过安全的爬电间距保证。
[0045]采集通道隔离电源模块具有短路保护、输出可关断的功能，采用阻燃封装，满足 UL94-V0 要求。[〇〇46]接线端子采用的是导电性能好、机械性能好的材料黄铜。带法兰的结构保证了导线连接可靠，不发生松动，阻燃等级满足UL94-V0要求。[〇〇47]印刷电路板的印刷线宽为10m i 1的印刷线，本电路中1 Omi 1线宽所流过的最大电流不足10mA。
[0048]简单电感电路:以采集通道中10uH的电感为例，电路中可能流过的最大电流为 1 OmA，此时电路中的电流增加到1.5X1 OmA=15mA，而1 OuH的电感在电源电压为4V时，其最小点燃电流为3.3A，因此，就火花点燃而言，该电路为本质安全的。
[0049]简单电容电路:以5V系统电压为例，安全系数应取1.5,此时电路中的电压增加到 1.5X5V=7.5V，在7.5V时，能引起点燃的电容最小值为7mF，系统中使用的最大电容为330uF， 所以，就火花点燃而言，该电路为本质安全的。
[0050]简单电阻电路:在5V时，能引起点燃的最小电流大于3A，系统中流过电阻的最大电流不超过0.5A，安全系统为6高于1.5,所以，就火花点燃而言，该电路为本质安全的。
[0051]本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述， 当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种埋地管道杂散电流在线监测装置，包括壳体和设置于所述壳体内的杂散电流监 测系统，其特征在于，所述壳体包括相互扣合的顶盖及盒体，所述顶盖与所述盒体铰接;所 述盒体一侧设置有天线连接端口，另一侧设置数据采集线接口；所述天线连接端口通过连 接线与天线连接，所述数据采集线接口连接参比电极；所述杂散电流监测系统包括，主控模块，数据采集模块，数据转换模块和通讯模块；所述数据采集模块连接所述数据转换模块构成数据输入单元与所述主控模块的输入 端连接，所述主控模块将初步计算的数据经过通讯模块无线传输给PC监测后台。2.根据权利要求1所述的埋地管道杂散电流在线监测装置，其特征在于，所述天线包括 底座及与底座连接的天线本体，所述底座底部设置有磁性吸盘。3.根据权利要求1所述的埋地管道杂散电流在线监测装置，其特征在于，所述主控模块 连接有存储模块，所述存储模块采用SD卡作为存储介质。4.根据权利要求1所述的埋地管道杂散电流在线监测装置，其特征在于，所述主控模块 连接有报警器。5.根据权利要求1所述的埋地管道杂散电流在线监测装置，其特征在于，所述壳体内设 置有电源模块。6.根据权利要求1所述的埋地管道杂散电流在线监测装置，其特征在于，所述天线连接 端口与数据采集线端口采用PG7防水端子。7.根据权利要求1所述的埋地管道杂散电流在线监测装置，其特征在于，所述壳体符合 IP67安全防护等级。8.根据权利要求1所述的埋地管道杂散电流在线监测装置，其特征在于，所述主控模块 连接有显示模块。9.根据权利要求1所述的埋地管道杂散电流在线监测装置，其特征在于，所述主控模块 采用STM32F4微控制器。
【文档编号】G01R19/25GK205643502SQ201620503292
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】邢志军, 刘海波, 陈健飞, 陈丽娜, 王安泉, 从雪明, 张栋梁, 杜贵府
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司技术检测中心, 中国矿业大学