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
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]本实用新型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。
【实用新型内容】
[0011]本实用新型的目的: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、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的负输出信号端、第六分压电阻&的第二端、以及第二稳压管胃2的正极均接地。
[0043]第三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流并进行处理，具体包括霍尔电流传感器，第九分压电阻R9,第十分压电阻R1Ci，以及第三稳压管W3，其中，霍尔电流传感器的正输入信号端和负输入信号端分别与输出电流中的输出电流正极端和输出电流负极端连接，正输出信号端与第九分压电阻R9的第一端连接；第九分压电阻1?9的第二端分别与第十分压电阻1?1(|的第一端、第三稳压管W3的负极、以及模拟数字转换器中的第二通道连接；霍尔电流传感器的负输出信号端、第十分压电阻1?1(1的第二端、以及第三压管W 3的正极均接地。
[0044]所述的信号调理模块分别与恒电位中央处理器和恒电位仪电连接，用于实现恒电位中央处理器对恒电位仪中超差报警信号的检测；具体包括上拉电阻R11和下拉电阻R12，上拉电阻R11与恒电位仪中超差报警信号的第一端连接，下拉电阻R12与恒电位仪中超差报警信号的第二端连接；当恒电位仪正常工作，超差报警信号的第一端和第二端断开；相应对的恒电位中央处理器的10管脚为低电平；当恒电位仪发生超差报警时，超差报警信号的第一端和第二端闭合，相应对的恒电位中央处理器的10管脚为高电平；以此实现恒电位中央处理器对恒电位仪中超差报警信号的检测。
[0045]所述的继电器控制模块分别与恒电位中央处理器和恒电位仪电连接，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，具体包括:一个继电器驱动芯片，三个继电器，以及三个限流二极管；其中，继电器驱动芯片用于驱动继电器工作；每个限流二极管分别并联在与之对应的继电器的两端，三个继电器分别用于实现恒电位仪的超差复位、断电测量、以及备机切换。
[0046]所述的电源转换模块分别与恒电位仪自动测控装置中需要供电的模块电连接，用于将供电电源转换为智能控制器各个模块所需电压并为其进行供电，具体包括三路电源转换电路，其中，第一路电源转换电路使用型号为LM2596-5的芯片将+12V电压转+5V电压；第二路电源转换电路使用型号为AMSl117-3.3的芯片将+5V电压转+3.3V电压；第三路电源转换电路使用型号为LMC7660MX的芯片将+5V电压转-5V电压。
[0047]所述的信号隔离放大模块分别与恒电位中央处理器和恒电位仪电连接，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，以调整恒电位仪的给定电位；其中，所述信号隔离放大模块中包括一双运算放大器，以及第三隔离变送器T3;经过所述数字模拟转换器转换的给定信号输入所述双运算放大器的U6A，随后经过所述双运算放大器的U6B和所述第三隔离变送器!^输出至所述恒电位仪，以控制所述恒电位仪的给定电位。
[0048]所述的GPS授时模块与恒电位中央处理器电连接，用于实现智能控制器的精确授时；所述的GPRS模块与恒电位中央处理器电连接，用于实现智能控制器与外界的通信；所述的复位模块与恒电位中央处理器电连接，用于保护中央处理器。
[0049]根据以上技术方案提出的这种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，与现有普遍使用国内外已公开的阴极保护技术相比较，具有以下优点:
[0050]A、具有远程监测和自动智能控制功能；多台系统可实现同步断电，同步操作；可远程调节数据采集的频率；
[0051]B、按照标准同步时间0.050?0.300s进行的断电测量，能使阴极保护电位的数据更为准确；
[0052]C、采用B/S架构设计，可实现客户的随时随地互联网登录管理；
[0053]D、可迅速准确查找阴极保护系统障碍和杂散电流干扰；
[0054]E、系统具有自动提醒功能；
[0055]F、服务器平台可拓展客户所需的监控项目和数据。
【附图说明】
[0056]图1为本实用新型的系统结构示意图；
[0057]图2为本实用新型采用的智能测试粧的结构示意图；
[0058]图3为本实用新型采用的恒电位智能测试器的构成示意图；
[0059]图4为本实用新型采用的恒电位仪自动测控装置的构成及原理示意图；
[0060]图5为本实用新型采用的智能测试粧控制器电路原理框图；
[0061]图6为本实用新型采用的智能测控器的中央处理器的电路图；
[0062]图7为本实用新型采用的智能测控器的预处理防护电路图；
[0063]图8为本实用新型采用的智能测控器的低通滤波电路图；
[0064]图9为本实用新型采用的智能测控器的模拟数字转换器电路图；
[0065]图10为本实用新型采用的智能测控器的基准电压源电路图；
[0066]图11为本实用新型采用的智能测控器的低压差线电源电路中第一电源电路图(3.3V)；
[0067]图12为本实用新型采用的智能测控器的低压差线电源电路中第二电源电路图(5V)；
[0068]图13为本实用新型采用的智能测控器的电源控制电路图；
[0069]图14为本实用新型采用的智能测控器的继电控制电路图；
[0070]图15为本实用新型采用的智能测控器的数据存储模块的电路图；
[0071]图16为本实用新型采用的智能测控器的看门狗电路图；
[0072]图17为本实用新型采用的智能测控器的高精度实时时钟电路图；
[0073]图18为本实用新型采用的智能测控器的测量管道断电电位的结构示意图；
[0074]图19为恒电位智能控制器电路原理框图；
[0075]图20为智能恒电位中央处理器的电路图；
[0076]图21为智能恒电位智能控制器的第一路电源转换电路；
[0077]图22为智能恒电位智能控制器第二路电源转换电路；
[0078]图23为智能恒电位智能控制器第三路电源转换电路；
[0079]图24为智能恒电位第一信号隔离调理电路电路图；
[0080]图25为智能恒电位第二信号隔离调理电路电路图；
[0081]图26为智能恒电位第三信号隔离调理电路电路图；
[0082]图27为智能恒电位信号调理模块电路图；
[0083]图28为智能恒电位继电器控制模块电路图；
[0084]图29为智能恒电位信号隔离放大模块的电路图；
[0085]图30为智能恒电位看门狗电路图。
[0086]图中:1-智能测试粧2-地下管道3-恒电位仪4-恒电位仪智能测控装置5-GPRS无线网络6-GPS卫星系统7-服务器8-远程监控平台9-粧帽10-标志粧11-智能测控器12-接地线13-极化探头14-参比电极15-第一极化试片16-第二极化试片17-数据采集模块18-基准电压源19-模拟数字转化模块20-测试粧中央处理器21-GPS授时模块22-GPRS模块23-数据存储模块24-复位模块25-实时时钟模块26-电源模块27-继电器28-恒电位智能控制器29-12V直流稳压电源30-市电31-恒电位中央处理器32-电源转换模块33-信号隔离放大模块34-数字模拟转换器35-继电器控制模块36-信号调理模块37-信号调理模块38-模拟数字转换模块。
【具体实施方式】
[0087]以下结合说明书附图进一步阐述本发明，并给出本实用新型的实施例。
[0088]如图1所示的这种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，包括智能测试粧1，恒电位仪3，由恒电位仪3与钢制地下管道2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7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主机系统8，通过GPRS无线网络5、服务器7及监控主机系统8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6，通过设置在智能测试粧I中的智能测控器、以及与恒电位仪3配套的恒电位仪自动测控装置4，构建成具有精确定位、授时和实现远程实时监控检测系统。
[0089]如图2、3所示:所述的智能测试粧1，包括:粧帽9，标志粧10，安放于标志粧10内部的智能测控器11，接地线12，以及分别与智能测控器11连接的参比电极14，极化探头13，地下管道2 ;所述地下管道2与第一极化试片15电连接，第二极化试片16设置于所述地下管道2附近，所述智能测试粧I通过所述极化探头13探测所述第一极化试片15、所述第二极化试片16与所述地下管道2相对于所述参比电极14间的电位值；所述智能测控器11中至少包括:测试粧中央处理器20、数据采集模块17、为所述智能测控器11供电的电源模块26、GPS授时模块21、实现与外部通信的GPRS模块22、将采集的数据进行本地存储的数据存储模块23、复位模块24以及为实现所述智能测控器11校时的实时时钟模块25。
[0090]图5为智能测试粧控制器电路原理框图，其中所述数据采集模块17 (见图5所示)中至少包括:
[0091]分别与所述极化探头13，参比电极14，和地下管道2连接的三个防护预处理电路B1, B2, B3，用于抑制地下管道2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17可采集的范围内；
[0092]与所述三个防护预处理电路B2、B3对应电连接的三个低通滤波电路A 1、A2、A3,用于滤除输入模拟信号中的交流干扰信号；
[0093]与所述低通滤波器和测试粧中央处理器20连接的模拟数字转换器19，将经过所述低通滤波器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20中进行处理；
[0094]与所述模拟数字转换器19电连接的基准电压源18，为所述模拟数字转换器提供基准电压；
[0095]分别与所述极化探头13、地下管道2和测试粧中央处理器20电连接的继电器27，用于控制所述第一极化试片15和所述地下管道2之间的连接线的通断。
[0096]所述数据采集模块17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:
[0097]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16电连接；
[0098]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；
[0099]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15电连接；
[0100]所述的三路低通滤波电路分别与模拟数字转换器19电连接；所述继电器27的四个接口分别与第一极化试片15、地下管道2、测试粧中央处理器20的对应接口电连接。
[0101]图6-18给出的是构成智能测试粧的具体技术方案。
[0102]其中:图6给出的是本发明采用的型号为MSP430F169的高性能低功耗的单片机作为测试粧中央处理器20的电路图，其正常工作模式时需要3.3V的供电电压，待机工作模式时功耗为0.8uA，掉电模式功耗为0.luA，且本发明选用的处理芯片从待机状态到唤醒时间不超过6us。当然，在本发明中还可以选用其他型号的低功耗中央 处理器9，譬如:PIC、STM8L、C8051 系列低功耗单片机(如 STM8L101F2、PIC16C72、C8051F 等)。
[0103]图7为本发明中智能测控器的三个预处理防护电路图，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，自恢复保险丝F1的第一端与模拟信号的正输入端(图示中A+端)连接，第二端与瞬态抑制二极管D1的负极连接，瞬态抑制二极管D i的正极接负输入端(图示中AGND端)，第一电容(^并联在瞬态抑制二极管D i的两端；共模抑制电感CL i的第一端和第二端分别与瞬态抑制二极管D1的负极和正极连接；第二电容C2并联连接在共模抑制电感CL工的第三端和第四端；第一分压电阻&和第二分压电阻1?2串联连接，且串联连接的第一分压电阻札和第二分压电阻1并联连接在第二电容的两端，第二分压电阻1两端的电压信号作为经过预防护处理的输出。具体地，在实际应用中，三路防护预处理电路的模拟信号的正输入端(图示中的A+端)分别接第二极化试片，管道，以及第一极化试片，负输入端(AGND)皆接参比电极端。更进一步的，在本发明中，自恢复保险丝型号为TRF250-120，瞬态抑制二极管型号为SMBJ15CA，第一电容C』勺型号为GRM31BR72J102KW01L ;第二电容C 2的容量值为100pF,两端可承受的电压为630V ;共模抑制电感CL1为电感量为4.7mH型号为50475C的电感器，第一分压电阻&的阻值为499K，第二分压电阻1?2的阻值为10K。在本技术方案中，输入模拟信号经过了自恢复保险丝，瞬态抑制二极管和共模抑制电感的预处理之后进入由第一分压电阻和第二分压电阻组成的分压电路中，将信号调整至模拟数字转换模块可采样的范围；同时本发明提供的防护预处理电路还能保护智能测试粧设备免受雷电过电压、操作过电压、工频瞬态过电压冲击而损坏。
[0104]图8为智能测控器的低通滤波电路图；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。具体地，在本发明中，采用的是巴特沃斯二阶低通滤波器，用于滤除输入模拟信号中的交流干扰信号，其电路图如图5所示，低通滤波电路的输入端与防护预处理电路中第二分压电阻的输出连接。当然，在本发明中，还可以使用别种型号的低通滤波器，只要其能实现本发明的目的，都包括在本发明的内容中。
[0105]图9为智能测控器的模拟数字转换器电路图；所述模拟数字转换器19型号为AD7799，它是24位三路差分模拟输入Σ- Λ型数模转换器，这种型号的模拟数字转换器19适合高精度测量应用的低功耗、低噪声、完整模拟前端，内部集成了片内低噪声仪表放大器，因而可直接输入小信号，具体地，均方根噪声最小为27nV，典型功耗为380 μ Α。具体地，在实际应用中，低通滤波电路的输出端分别与图示中模拟输入端AINl+和AINl-端或AIN2+和AIN2-端或AIN3+和AIN3-端连接；输出端AD-SCLK，AD-SIMO及AD-SOMI分别接中央处理器中 Pl.2/TA1, Pl.3/TA2，及 PL 4/SMCLK。
[0106]此外，模拟数字转换器19采用REF191型号的精密带隙基准电压源18，如图10所示，其精度高达到2mv，温度系数5Pppm，功耗低于45 μ Α。具体地，当输入模拟信号经过防护预处理电路和低通滤波电路处理之后，模拟数字转换器19即将其转换为数字信号，最后将数字信号输入测试粧中央处理器20中进行处理。
[0107]在实际应用中所述的模拟数字转换器也可以选用ADS1296、ADS131E06等24位高精度模数转换器来替代。
[0108]所述电源模块26(见图5)中包括:锂电池，用于给智能测控器11供电；与锂电池连接低压差线性电源电路，将锂电池输入的电压进行转换；及与低压差线性电源电路连接的电源控制电路，控制GPS授时模块21，GPRS模块22，模拟数字转换器19，以及基准电压源18中供电的通断。具体地，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，如图11和图12所示，分别将锂电池提供的7.4V电源电压转换为5V和3.3V的电源电压。进一步地，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，如图13所示，可实现GPS授时模块21、GPRS模块22、模拟数字转换器19、基准电压源18等的通断，具体地，当这些耗电量较大的芯片在不需要电源供电情况下的完全关断，以达到降低功耗的目的。具体地，在实际应用中，电源控制电路中的端口 P0WER_CTL与测试粧中央处理器9中的端口 P2.1/ATINCLK连接。
[0109]进一步地，继电器27的型号为G6S-2F-3V，如图14所示，用于实现地下管道2和第一极化试片15之间的连接线的接通和断开。
[0110]进一步地，GPS授时模块21为UBLOX或M8729GPS芯片，或由UM220-1II北斗和GPS双模芯片组成。具体地，在本技术方案中采用UBLOX高精度GPS授时芯片，通过卫星实现对沿地下管道2分布的智能测试粧的定位和精准的授时，且本技术方案采用的GPS授时芯片搜星速度快，灵敏度高，授时精度高，可达10ns。当然，在本技术中不限于上述芯片，还可以选用UM220-1II北斗和GPS双模芯片等只要其能实现本发明的目的，都包括在本发明的内容中。
[0111]作为本发明的【具体实施方式】，本发明提供的智能测试粧使用卫星(GPS、北斗)统一授时，对于一条地下管道2上的所有智能测试粧进行可以同时断电、同时采集通电电位、断电电位和自然电位，采集断电0.05?0.3秒时各测试粧的电位数据，并通过智能测试粧I中的GPRS芯片将上述数据上传到远程监控平台，当然，在本技术方案中，断电采集时间可以在阴极保护智能监控系统对智能智能测控器的远程操控设定修改。
[0112]进一步地，GPRS模块22为3G GPRS DTU模块，实现信息的无线传输至阴极保护监控中心的主服务器中，包括采集数据的上传和指令的接收。本发明采用的GPRS模块22，宽电压供电，支持掉线自动连接，支持呼叫唤醒功能，支持数据加密协议。当然，本发明中，还可使用其他型号的模块，如GPRS/CDMA DTU、3G的WCDMA、TD-SCDMA, EVDO, DTU模块等，只要其能实现本发明的目的，都包括在本发明的内容中。
[0113]进一步地，数据存储模块23的型号为FM26LC64的存储芯片，如图15所示。具体地，当GPRS信号不好的时候可将数据暂时存储在此存储器中，待信号好的时候再发送到远程监控平台上，具体地，在实际应用中，图示中数据存储模块23时钟信号端I2C_SCL和数据信号端I2C_SDA分别与中央处理器9的接口 P3.1/SIM00/SDA和P3.3/UCLK0/SCL连接。
[0114]进一步地，复位模块24包括一个看门狗电路。更进一步地，看门狗电路主芯片的型号为MCP1316-29，如图16所示，可在遇到程序跑飞或电压突降时实现测试粧中央处理器20复位的目的，且可以保护测试粧中央处理器20免于在低压运行情况下而造成的损坏。具体地，在实际应用中，看门狗芯片的电压检测端WDI接测试粧中央处理器20的接口 P4.1/TBl连接。
[0115]进一步地，实时时钟模块25包括一高精度实时时钟芯片。更近一步地，如图17所示，高精度实时时钟芯片的型号为R2025S，其温度系数为5ppm，典型功耗0.48uA。具体地，实时时钟的时间可根据远程监控系统授时，或GPS授时模块21授时。具体的，GPS授时模块21授时是在每次上电后。远程监控系统授时是在GPS无信号持续一个月以上时间之后。具体地，在实际应用中，图示中实时时钟芯片电路17的时钟信号端I2C_SCL和数据信号端I2C_SDA分别与测试粧中央处理器20的接口 P3.1/SIM00/SDA和P3.3/UCLK0/SCL连接。
[0116]图4恒电位仪自动测控装置结构示意图，图3给出的是恒电位自动测控装置与恒电位仪的工作原理框图。
[0117]从附图4可以看出，所述的恒电位自动测控装置4包括:恒电位智能控制器28和一为所述恒电位智能控制器供电的直流稳压供电电源29。
[0118]图19为恒电位智能控制器电路原理框图；
[0119]图20为智能恒电位中央处理器的电路图。其中:
[0120]所述的恒电位智能控制器28至少包括:
[0121]用于对恒电位仪智能控制器28进行数据接收和发送的恒电位中央处理器31 ;
[0122]分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3连接、用于接收恒电位仪3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31的信号隔离调理模块37 ；
[0123]分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3连接，用于实现恒电位中央处理器31对恒电位仪3中超差报警信号进行检测的信号调理模块36 ;
[0124]分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3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35 ;
[0125]分别与恒电位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28各个模块所需电压并为其进行供电的电源转换模块32 ;
[0126]分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3连接，对恒电位中央处理器31中发送的给定信号进行处理之后发送至恒电位仪3，用以调整恒电位仪的给定电位的信号隔离放大模块33 ；
[0127]与恒电位中央处理器31连接，用于实现恒电位智能控制器的精确授时的GPS授时丰旲块21 ；
[0128]与恒电位中央处理器31连接，用于实现智能控制器与外界实现通信的GPRS模块22 ；
[0129]与恒电位中央处理器31连接，用于保护恒电位中央处理器的复位模块24。
[0130]附图19为所述的恒电位智能控制器的构成示意图，该恒电位智能控制器至少包括:
[0131]用于对恒电位仪智能控制器28进行数据接收和发送的恒电位中央处理器31 ;
[0132]分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3电连接、用于接收恒电位仪3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31的信号隔离调理模块37 ；
[0133]分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3电连接，用于实现恒电位中央处理器31对恒电位仪3中超差报警信号进行检测的信号调理模块36 ;
[0134]分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3电连接，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35 ;
[0135]分别与智能控制器中需要供电的模块进行电连接，用于将供电电源转换为智能控制器28各个模块所需电压并为其进行供电的电源转换模块32 ;
[0136]分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3电连接，对恒电位中央处理器31中发送的给定信号进行处理之后发送至恒电位仪3，用以调整恒电位仪的给定电位的信号隔离放大模块33 ；
[0137]与恒电位中央处理器31电连接，用于实现智能控制器的精确授时的GPS授时模块 21 ；
[0138]与恒电位中央处理器31电连接，用于实现智能控制器与外界实现通信的GPRS模块22 ；
[0139]与恒电位中央处理器31电连接，用于保护恒电位中央处理器的复位模块24。
[0140]所述的恒电位中央处理器31，用于对智能测控器11接收和发送的数据进行处理；且在恒电位中央处理器31中包括数字模拟转换器34和模拟数字转换器38，其中，所述的数字模拟转换器34与信号隔离放大模块33连接，用于将恒电位中央处理器31发送的给定信号转换为模拟量，再经过信号隔离放大模块33处理后发送至恒电位仪3，用以调整其给定电位；所述的模拟数字转换器38与信号隔离调理模块37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31进行处理；所述的中央处理器的型号为MSP430F169IPM的低功耗中央处理器。
[0141]所述的信号隔离调理模块37，分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3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31 ;所述的信号隔离调理模块37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3和恒电位中央处理器31连接，用于接收恒电位仪发3送的参比信号并进行处理；其中:
[0142]第一路信号隔离调理电路(见图24)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&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1?4的第二端和第一稳压管W1的正极均接地；所述第一隔离变送器T 型号为T5550D的有源高精度隔离变送器；第一稳压管型号为FHZ3V3LL-34 ；
[0143]第二路信号隔离调理电路(见图25)，分别与恒电位仪3和恒电位中央处理器31连接，用于接收恒电位仪3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&，第七分压电阻&，第八分压电阻&以及第二稳压管胃2，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R6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1?6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&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1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；第二隔离变送器丁2的负输出信号端、第六分压电阻1?8的第二端、以及第二稳压管W2的正极均接地。第二隔离变送器的型号为T5550D的有源高精度隔离变送器；第二稳压管的型号为FHZ3V3LL-34 ；
[0144]第三路信号隔离调理电路(见图26)，分别与恒电位仪3和恒电位中央处理器31连接，用于接收恒电位仪3发送的输出电流并进行处理，具体包括一霍尔电流传感器，第九分压电阻R9，第十分压电阻Rltl,以及第三稳压管W3，其中，霍尔电流传感器的正输入信号端和负输入信号端分别与输出电流中的输出电流正极端和输出电流负极端连接，正输出信号端与第九分压电阻R9的第一端连接；第九分压电阻&的第二端分别与第十分压电阻Rltl的第一端、第三稳压管W3的负极、以及模拟数字转换器38中的第二通道连接；霍尔电流传感器的负输出信号端、第十分压电阻Rltl的第二端、以及第三压管评3的正极均接地。霍尔电流传感器的型号为CS050LX ;第三稳压管的型号为FHZ3V3LL-34。
[0145]所述的信号调理模块36(见图27)分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3连接，用于实现恒电位中央处理器31对恒电位仪3中超差报警信号的检测；具体包括上拉电阻R11和下拉电阻R 12，上拉电阻R11与恒电位仪中超差报警信号的第一端连接，下拉电阻R 12与恒电位仪中超差报警信号的第二端连接；当恒电位仪3正常工作，超差报警信号的第一端和第二端断开；当恒电位仪3发生超差报警时，超差报警信号的第一端和第二端闭合，以此实现恒电位中央处理器31对恒电位仪3中超差报警信号的检测。
[0146]所述的继电器控制模块35(见图28)分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3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，具体包括:一个继电器驱动芯片，三个继电器，以及三个限流二极管；其中，继电器驱动芯片用于驱动继电器工作；每个限流二极管分别并联在与之对应的继电器的两端，三个继电器分别用于实现恒电位仪的超差复位、断电测量、以及备机切换。继电器驱动芯片的型号为ULN2003A ;继电器的型号为HF3FF-012-1ZS ;限流二极管的型号为1N4148。
[0147]所述的电源转换模块32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智能控制器各个模块所需电压并为其进行供电，具体包括三路电源转换电路，其中，第一路电源转换电路(见图21)使用型号为LM2596-5的芯片将+12V电压转+5V电压；第二路电源转换电路(见图22)使用型号为AMSl117-3.3的芯片将+5V电压转+3.3V电压；第三路电源转换电路(见图23)使用型号为LMC7660MX的芯片将+5V电压转-5V电压。
[0148]所述的信号隔离放大模块33(见图20)分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3连接，对恒电位中央处理器31中发送的给定信号进行处理之后发送至恒电位仪3，以调整恒电位仪的给定电位；具体见图29给出的智能恒电位信号隔离放大模块电路图。它包括一双运算放大器，以及第三隔离变送器T3;经过所述数字模拟转换器转换的给定信号输入所述双运算放大器的U6A，随后经过所述双运算放大器的U6B和所述第三隔离变送器T3输出至所述恒电位仪，以控制所述恒电位仪的给定电位。双运算放大器的型号为OPA2171，第三隔离变送器的型号为T6650CP。
[0149]所述的GPS授时模块21与恒电位中央处理器31连接，用于实现智能控制器的精确授时；所述的GPRS模块22与恒电位中央处理器31连接，用于实现智能控制器与外界的通信；所述的复位模块24与恒电位中央处理器31连接，用于保护中央处理器。所述的信号隔离调理模块37，分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3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4。
[0150]根据以上技术方案提出的这种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统其具体监测操控步骤如下(参见图1):
[0151]a、首先由监控主机系统8发出测试指令，经GPRS网络将测试指令发至各智能测试粧I和恒电位仪3。
[0152]b、各智能测试粧I根据指令在GPS授时指定的同一时间获取测试粧检测到的通电电位、断电电位和自然电位值，以及根据GPS确定的地理位置数据；并将监测获得的数据经GPRS网传回监控主机系统4;各恒电位仪根据指令，在GPS授时指定的同一时间获取测试粧检测到的保护电位、输出电流和输出电压，以及根据GPS确定的地理位置数据；并将监测获得的数据经GPRS网传回监控主机系统4。
[0153]C、由监控主机系统8利用设置在服务器7和监控主机系统8中的专家诊断系统对获取的恒电位仪的保护电位、输出电流、输出电压和测试粧上传的通电电位、断电电位和自然电位值进行处理、图像比对，确定所测数据正常与否。数值正常则监控主机系统对于此次上传数据的纠正程序终止，否则进入人工纠正或自动控制纠正操作。
[0154]d、由管理人员选择应修正的正确保护电位数值、经监控主机系统8将人工纠正的保护电位数值通过GPRS网络传送至恒电位仪3，调整恒电位仪3对地下管线2的施加的电性能参数(保护电位)；或由智能管理系统计算出正确的保护电位数值，自动将控制指令通过GPRS网络传送至恒电位仪3，调整恒电位仪3对地下管线2的施加的电性能参数(保护电位)。
[0155]e、再次由监控主机系统8发出测试指令，经GPRS网络将测试指令发至各智能测试粧I和恒电位仪3 ;直至监控主机系统8获得各智能测试粧I的测试数据符合阴极保护设定的阀域电位值为止。
[0156]由于该系统可以通过GPRS网络随时随地了解地下管网的阴极保护电位的实时状态，同时又能通过各种智能通信工具(如随身携带的电脑、智能手机)随时随地发出调整指令，让地下管网处于正常的电位状态，因此对于保证地下逛网的长期安全运行具有重大的实际意义。
[0157]以上仅是本申请人对本技术方案的一般性介绍，所有依照本技核心内容所进行的翻版均应视为与本技术方案相类似。
【主权项】
1.一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，它包括:配有极化探头、智能测试粧(I)，配有恒电位仪智能测控装置的恒电位仪(3)，由恒电位仪(3)与钢制地下管道(2)电连接构成输入电性参数的传输通道，并利用远程监控管理系统的服务器(7)以及设置在监控中心的计算机作为监控主机系统，通过GPRS无线网络(5)、服务器(7)及监控主机系统(8)构建成实测数据和控制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(6)，通过设置在智能测试粧(I)中的智能测控器、以及与恒电位仪(3)配套的恒电位仪自动测控装置(4)，构建成具有精确定位、授时和实现远程实时监控检测系统；其特征在于: A.所述的智能测试粧⑴包括:粧帽(9)，标志粧(10)，安放于标志粧(10)内部的智能测控器(11)，接地线(12)，以及分别与智能测控器(11)连接的参比电极(14)，极化探头(13)，地下管道⑵；所述地下管道(2)与第一极化试片(15)电连接，第二极化试片(16)设置于所述地下管道(2)附近，所述智能测试粧(I)通过所述极化探头(13)探测所述第一极化试片(15)、所述第二极化试片(16)与所述地下管道(2)相对于所述参比电极(14)间的电位值；所述测试粧智能测控器(11)中至少包括:测试粧中央处理器(20)，数据采集模块(17)，以及为所述智能测控器(11)供电的电源模块(26)，GPS授时模块(21)，实现与外部通信的GPRS模块(22)，将采集的数据进行本地存储的数据存储模块(23)，复位模块(24)，和实现所述智能测控器(11)校时的实时时钟模块(25); B.所述的恒电位仪自动测控装置(4)包括:一恒电位智能控制器(28)和一为所述恒电位智能控制器供电的供电电源(29)； 所述的恒电位智能控制器(28)至少包括: 用于对恒电位仪智能控制器(28)进行数据接收和发送的恒电位中央处理器(31); 分别与恒电位中央处理器(31)和恒电位仪(3)连接、用于接收恒电位仪(3)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(31)的信号隔离调理模块(37); 分别与恒电位中央处理器(31)和恒电位仪(3)连接，用于实现恒电位中央处理器(31)对恒电位仪(3)中超差报警信号进行检测的信号调理模块(36); 分别与恒电位中央处理器(31)和 恒电位仪(3)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(35); 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智能控制器(28)各个模块所需电压并为其进行供电的电源转换模块(32); 分别与恒电位中央处理器(31)和恒电位仪(3)连接，对恒电位中央处理器(31)中发送的给定信号进行处理之后发送至恒电位仪(3)，用以调整恒电位仪的给定电位的信号隔离放大模块(33)； 与恒电位中央处理器(31)连接，用于实现智能控制器的精确授时的GPS授时模块(21)； 与恒电位中央处理器(31)连接，用于实现智能控制器与外界实现通信的GPRS模块(22)； 与恒电位中央处理器(31)连接，用于保护恒电位中央处理器的复位模块(24)。2.如权利要求1所述的一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，其特征在于:所述数据采集模块(17)中至少包括: 分别与所述极化探头(13)，参比电极(14)，和地下管道(2)连接的防护预处理电路，用于抑制地下管道(2)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(17)可采集的范围内； 与所述防护预处理电路连接的低通滤波电路，用于滤除输入模拟信号中的交流干扰信号; 与所述低通滤波器和测试粧中央处理器(20)连接的模拟数字转换器(19)，将经过所述低通滤波器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(20)中进行处理； 与所述模拟数字转换器(19)连接的基准电压源(18)，为所述模拟数字转换器提供基准电压； 分别与所述极化探头(13)、地下管道(2)和测试粧中央处理器(20)连接的继电器(27)，用于控制所述第一极化试片(15)和所述地下管道(2)之间的连接线的通断。3.如权利要求1所述的一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，其特征在于:所述数据采集模块(17)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: 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(16)电连接； 第二路防护预处理电路民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； 第三路防护预处理电路B3分别与第三路低通滤波电路A3，参比电极(14)，第一极化试片(15)电连接； 所述的三路低通滤波电路分别与模拟数字转换器(19)电连接； 所述继电器(27)的四个接口分别与第一极化试片(15)、地下管道(2)、测试粧中央处理器(20)的对应接口电连接。4.如权利要求1所述的一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，其特征在于:所述电源模块(26)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。5.如权利要求3或2所述的一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，其特征在于: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R2两端的电压信号作为经过所述防护预处理电路的输出。6.如权利要求1所述的一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，其特征在于:所述的恒电位中央处理器(31)，用于对智能测控器(11)接收和发送的数据进行处理；且在恒电位中央处理器(31)中包括数字模拟转换器(34)和模拟数字转换器(38)，其中，所述的数字模拟转换器(34)与信号隔离放大模块(33)连接，用于将恒电位中央处理器(31)发送的给定信号转换为模拟量，再经过信号隔离放大模块(33)处理后发送至恒电位仪(3)，用以调整其给定电位；所述的模拟数字转换器(38)与信号隔离调理模块(37)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(31)进行处理。7.如权利要求1所述的一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，其特征在于:所述的信号隔离调理模块(37)，分别与恒电位中央处理器(31)和恒电位仪(3)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(31);所述的信号隔离调理模块(37)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(3)和恒电位中央处理器(31)连接，用于接收恒电位仪发(3)送的参比信号并进行处理； 其中: 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^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&的第二端和第一稳压管W1的正极均接地； 第二路信号隔离调理电路，分别与恒电位仪(3)和恒电位中央处理器(31)连接，用于接收恒电位仪(3)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R6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R7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R8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的负输出信号端、第六分压电阻&的第二端、以及第二稳压管评2的正极均接地； 第三路信号隔离调理电路，分别与恒电位仪(3)和恒电位中央处理器(31)连接，用于接收恒电位仪(3)发送的输出电流并进行处理，具体包括一霍尔电流传感器，第九分压电阻R9,第十分压电阻Rltl,以及第三稳压管W3，其中，霍尔电流传感器的正输入信号端和负输入信号端分别与输出电流中的输出电流正极端和输出电流负极端连接，正输出信号端与第九分压电阻R9的第一端连接；第九分压电阻&的第二端分别与第十分压电阻Rltl的第一端、第三稳压管W3的负极、以及模拟数字转换器(38)中的第二通道连接；霍尔电流传感器的负输出信号端、第十分压电阻Rltl的第二端、以及第三压管W 3的正极均接地。8.如权利要求1所述的一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，其特征在于:所述的信号调理模块(36)分别与恒电位中央处理器(31)和恒电位仪(3)连接，用于实现恒电位中央处理器(31)对恒电位仪(3)中超差报警信号的检测；具体包括:上拉电阻R11和下拉电阻R12，上拉电阻R11与恒电位仪中超差报警信号的第一端连接，下拉电阻R 12与恒电位仪中超差报警信号的第二端连接；当恒电位仪(3)正常工作，超差报警信号的第一端和第二端断开；当恒电位仪(3)发生超差报警时，超差报警信号的第一端和第二端闭合，以此实现恒电位中央处理器(31)对恒电位仪(3)中超差报警信号的检测。9.如权利要求1所述的一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，其特征在于:所述的继电器控制模块(35)分别与恒电位中央处理器(31)和恒电位仪(3)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，具体包括:一个继电器驱动芯片，三个继电器，以及三个限流二极管；其中，继电器驱动芯片用于驱动继电器工作；每个限流二极管分别并联在与之对应的继电器的两端，三个继电器分别用于实现恒电位仪的超差复位、断电测量、以及备机切换。10.如权利要求1所述的一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，其特征在于:所述的电源转换模块(32)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智能控制器各个模块所需电压并为其进行供电，具体包括三路电源转换电路，其中，第一路电源转换电路使用型号为LM2596-5的芯片将+12V电压转+5V电压；第二路电源转换电路使用型号为AMSl 117-3.3的芯片将+5V电压转+3.3V电压；第三路电源转换电路使用型号为LMC7660MX的芯片将+5V电压转-5V电压。11.如权利要求6所述的一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，其特征在于:所述的信号隔离放大模块(33)分别与恒电位中央处理器(31)和恒电位仪(3)连接，对恒电位中央处理器(31)中发送的给定信号进行处理之后发送至恒电位仪(3)，以调整恒电位仪的给定电位；它包括一双运算放大器，以及第三隔离变送器T3;经过所述数字模拟转换器转换的给定信号输入所述双运算放大器的U6A，随后经过所述双运算放大器的U6B和所述第三隔离变送器TjJ出至所述恒电位仪，以控制所述恒电位仪的给定电位。12.如权利要求1所述的一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，其特征在于:所述的GPS授时模块(21)与恒电位中央处理器(31)连接，用于实现智能控制器的精确授时；所述的GPRS模块(22)与恒电位中央处理器(31)连接，用于实现智能控制器与外界的通信；所述的复位模块(24)与恒电位中央处理器(31)连接，用于保护中央处理器。
【专利摘要】一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，它包括：配有极化探头、智能测试桩(1)，配有恒电位仪智能测控装置的恒电位仪(3)，由恒电位仪(3)与钢制地下管道(2)电连接构成输入电性参数的传输通道，并利用远程监控管理系统的服务器(7)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主机系统，通过GPRS无线网络(5)、服务器(7)及监控主机系统(8)构建成实测数据和控制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(6)，通过设置在智能测试桩(1)中的智能测控器、以及与恒电位仪(3)配套的恒电位仪自动测控装置(4)，构建成具有精确定位、授时和实现远程实时监控检测系统。
【IPC分类】C23F13/04, C23F13/22
【公开号】CN204702807
【申请号】CN201520130255
【发明人】杨占品, 黄金钊, 刘红伟, 侯海军, 梁宇, 韩雷, 张楠, 周政华, 朱仲贤, 张峰, 朱华宇, 杨彬, 成文峰, 赵磊, 张焯
【申请人】中国石化管道储运有限公司, 上海道盾科技股份有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年3月6日
【技术领域】
[0001]本实用新型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。
【实用新型内容】
[0011]本实用新型的目的: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、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的负输出信号端、第六分压电阻&的第二端、以及第二稳压管胃2的正极均接地。
[0043]第三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流并进行处理，具体包括霍尔电流传感器，第九分压电阻R9,第十分压电阻R1Ci，以及第三稳压管W3，其中，霍尔电流传感器的正输入信号端和负输入信号端分别与输出电流中的输出电流正极端和输出电流负极端连接，正输出信号端与第九分压电阻R9的第一端连接；第九分压电阻1?9的第二端分别与第十分压电阻1?1(|的第一端、第三稳压管W3的负极、以及模拟数字转换器中的第二通道连接；霍尔电流传感器的负输出信号端、第十分压电阻1?1(1的第二端、以及第三压管W 3的正极均接地。
[0044]所述的信号调理模块分别与恒电位中央处理器和恒电位仪电连接，用于实现恒电位中央处理器对恒电位仪中超差报警信号的检测；具体包括上拉电阻R11和下拉电阻R12，上拉电阻R11与恒电位仪中超差报警信号的第一端连接，下拉电阻R12与恒电位仪中超差报警信号的第二端连接；当恒电位仪正常工作，超差报警信号的第一端和第二端断开；相应对的恒电位中央处理器的10管脚为低电平；当恒电位仪发生超差报警时，超差报警信号的第一端和第二端闭合，相应对的恒电位中央处理器的10管脚为高电平；以此实现恒电位中央处理器对恒电位仪中超差报警信号的检测。
[0045]所述的继电器控制模块分别与恒电位中央处理器和恒电位仪电连接，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，具体包括:一个继电器驱动芯片，三个继电器，以及三个限流二极管；其中，继电器驱动芯片用于驱动继电器工作；每个限流二极管分别并联在与之对应的继电器的两端，三个继电器分别用于实现恒电位仪的超差复位、断电测量、以及备机切换。
[0046]所述的电源转换模块分别与恒电位仪自动测控装置中需要供电的模块电连接，用于将供电电源转换为智能控制器各个模块所需电压并为其进行供电，具体包括三路电源转换电路，其中，第一路电源转换电路使用型号为LM2596-5的芯片将+12V电压转+5V电压；第二路电源转换电路使用型号为AMSl117-3.3的芯片将+5V电压转+3.3V电压；第三路电源转换电路使用型号为LMC7660MX的芯片将+5V电压转-5V电压。
[0047]所述的信号隔离放大模块分别与恒电位中央处理器和恒电位仪电连接，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，以调整恒电位仪的给定电位；其中，所述信号隔离放大模块中包括一双运算放大器，以及第三隔离变送器T3;经过所述数字模拟转换器转换的给定信号输入所述双运算放大器的U6A，随后经过所述双运算放大器的U6B和所述第三隔离变送器!^输出至所述恒电位仪，以控制所述恒电位仪的给定电位。
[0048]所述的GPS授时模块与恒电位中央处理器电连接，用于实现智能控制器的精确授时；所述的GPRS模块与恒电位中央处理器电连接，用于实现智能控制器与外界的通信；所述的复位模块与恒电位中央处理器电连接，用于保护中央处理器。
[0049]根据以上技术方案提出的这种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，与现有普遍使用国内外已公开的阴极保护技术相比较，具有以下优点:
[0050]A、具有远程监测和自动智能控制功能；多台系统可实现同步断电，同步操作；可远程调节数据采集的频率；
[0051]B、按照标准同步时间0.050?0.300s进行的断电测量，能使阴极保护电位的数据更为准确；
[0052]C、采用B/S架构设计，可实现客户的随时随地互联网登录管理；
[0053]D、可迅速准确查找阴极保护系统障碍和杂散电流干扰；
[0054]E、系统具有自动提醒功能；
[0055]F、服务器平台可拓展客户所需的监控项目和数据。
【附图说明】
[0056]图1为本实用新型的系统结构示意图；
[0057]图2为本实用新型采用的智能测试粧的结构示意图；
[0058]图3为本实用新型采用的恒电位智能测试器的构成示意图；
[0059]图4为本实用新型采用的恒电位仪自动测控装置的构成及原理示意图；
[0060]图5为本实用新型采用的智能测试粧控制器电路原理框图；
[0061]图6为本实用新型采用的智能测控器的中央处理器的电路图；
[0062]图7为本实用新型采用的智能测控器的预处理防护电路图；
[0063]图8为本实用新型采用的智能测控器的低通滤波电路图；
[0064]图9为本实用新型采用的智能测控器的模拟数字转换器电路图；
[0065]图10为本实用新型采用的智能测控器的基准电压源电路图；
[0066]图11为本实用新型采用的智能测控器的低压差线电源电路中第一电源电路图(3.3V)；
[0067]图12为本实用新型采用的智能测控器的低压差线电源电路中第二电源电路图(5V)；
[0068]图13为本实用新型采用的智能测控器的电源控制电路图；
[0069]图14为本实用新型采用的智能测控器的继电控制电路图；
[0070]图15为本实用新型采用的智能测控器的数据存储模块的电路图；
[0071]图16为本实用新型采用的智能测控器的看门狗电路图；
[0072]图17为本实用新型采用的智能测控器的高精度实时时钟电路图；
[0073]图18为本实用新型采用的智能测控器的测量管道断电电位的结构示意图；
[0074]图19为恒电位智能控制器电路原理框图；
[0075]图20为智能恒电位中央处理器的电路图；
[0076]图21为智能恒电位智能控制器的第一路电源转换电路；
[0077]图22为智能恒电位智能控制器第二路电源转换电路；
[0078]图23为智能恒电位智能控制器第三路电源转换电路；
[0079]图24为智能恒电位第一信号隔离调理电路电路图；
[0080]图25为智能恒电位第二信号隔离调理电路电路图；
[0081]图26为智能恒电位第三信号隔离调理电路电路图；
[0082]图27为智能恒电位信号调理模块电路图；
[0083]图28为智能恒电位继电器控制模块电路图；
[0084]图29为智能恒电位信号隔离放大模块的电路图；
[0085]图30为智能恒电位看门狗电路图。
[0086]图中:1-智能测试粧2-地下管道3-恒电位仪4-恒电位仪智能测控装置5-GPRS无线网络6-GPS卫星系统7-服务器8-远程监控平台9-粧帽10-标志粧11-智能测控器12-接地线13-极化探头14-参比电极15-第一极化试片16-第二极化试片17-数据采集模块18-基准电压源19-模拟数字转化模块20-测试粧中央处理器21-GPS授时模块22-GPRS模块23-数据存储模块24-复位模块25-实时时钟模块26-电源模块27-继电器28-恒电位智能控制器29-12V直流稳压电源30-市电31-恒电位中央处理器32-电源转换模块33-信号隔离放大模块34-数字模拟转换器35-继电器控制模块36-信号调理模块37-信号调理模块38-模拟数字转换模块。
【具体实施方式】
[0087]以下结合说明书附图进一步阐述本发明，并给出本实用新型的实施例。
[0088]如图1所示的这种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，包括智能测试粧1，恒电位仪3，由恒电位仪3与钢制地下管道2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7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主机系统8，通过GPRS无线网络5、服务器7及监控主机系统8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6，通过设置在智能测试粧I中的智能测控器、以及与恒电位仪3配套的恒电位仪自动测控装置4，构建成具有精确定位、授时和实现远程实时监控检测系统。
[0089]如图2、3所示:所述的智能测试粧1，包括:粧帽9，标志粧10，安放于标志粧10内部的智能测控器11，接地线12，以及分别与智能测控器11连接的参比电极14，极化探头13，地下管道2 ;所述地下管道2与第一极化试片15电连接，第二极化试片16设置于所述地下管道2附近，所述智能测试粧I通过所述极化探头13探测所述第一极化试片15、所述第二极化试片16与所述地下管道2相对于所述参比电极14间的电位值；所述智能测控器11中至少包括:测试粧中央处理器20、数据采集模块17、为所述智能测控器11供电的电源模块26、GPS授时模块21、实现与外部通信的GPRS模块22、将采集的数据进行本地存储的数据存储模块23、复位模块24以及为实现所述智能测控器11校时的实时时钟模块25。
[0090]图5为智能测试粧控制器电路原理框图，其中所述数据采集模块17 (见图5所示)中至少包括:
[0091]分别与所述极化探头13，参比电极14，和地下管道2连接的三个防护预处理电路B1, B2, B3，用于抑制地下管道2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17可采集的范围内；
[0092]与所述三个防护预处理电路B2、B3对应电连接的三个低通滤波电路A 1、A2、A3,用于滤除输入模拟信号中的交流干扰信号；
[0093]与所述低通滤波器和测试粧中央处理器20连接的模拟数字转换器19，将经过所述低通滤波器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20中进行处理；
[0094]与所述模拟数字转换器19电连接的基准电压源18，为所述模拟数字转换器提供基准电压；
[0095]分别与所述极化探头13、地下管道2和测试粧中央处理器20电连接的继电器27，用于控制所述第一极化试片15和所述地下管道2之间的连接线的通断。
[0096]所述数据采集模块17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:
[0097]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16电连接；
[0098]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；
[0099]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15电连接；
[0100]所述的三路低通滤波电路分别与模拟数字转换器19电连接；所述继电器27的四个接口分别与第一极化试片15、地下管道2、测试粧中央处理器20的对应接口电连接。
[0101]图6-18给出的是构成智能测试粧的具体技术方案。
[0102]其中:图6给出的是本发明采用的型号为MSP430F169的高性能低功耗的单片机作为测试粧中央处理器20的电路图，其正常工作模式时需要3.3V的供电电压，待机工作模式时功耗为0.8uA，掉电模式功耗为0.luA，且本发明选用的处理芯片从待机状态到唤醒时间不超过6us。当然，在本发明中还可以选用其他型号的低功耗中央 处理器9，譬如:PIC、STM8L、C8051 系列低功耗单片机(如 STM8L101F2、PIC16C72、C8051F 等)。
[0103]图7为本发明中智能测控器的三个预处理防护电路图，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，自恢复保险丝F1的第一端与模拟信号的正输入端(图示中A+端)连接，第二端与瞬态抑制二极管D1的负极连接，瞬态抑制二极管D i的正极接负输入端(图示中AGND端)，第一电容(^并联在瞬态抑制二极管D i的两端；共模抑制电感CL i的第一端和第二端分别与瞬态抑制二极管D1的负极和正极连接；第二电容C2并联连接在共模抑制电感CL工的第三端和第四端；第一分压电阻&和第二分压电阻1?2串联连接，且串联连接的第一分压电阻札和第二分压电阻1并联连接在第二电容的两端，第二分压电阻1两端的电压信号作为经过预防护处理的输出。具体地，在实际应用中，三路防护预处理电路的模拟信号的正输入端(图示中的A+端)分别接第二极化试片，管道，以及第一极化试片，负输入端(AGND)皆接参比电极端。更进一步的，在本发明中，自恢复保险丝型号为TRF250-120，瞬态抑制二极管型号为SMBJ15CA，第一电容C』勺型号为GRM31BR72J102KW01L ;第二电容C 2的容量值为100pF,两端可承受的电压为630V ;共模抑制电感CL1为电感量为4.7mH型号为50475C的电感器，第一分压电阻&的阻值为499K，第二分压电阻1?2的阻值为10K。在本技术方案中，输入模拟信号经过了自恢复保险丝，瞬态抑制二极管和共模抑制电感的预处理之后进入由第一分压电阻和第二分压电阻组成的分压电路中，将信号调整至模拟数字转换模块可采样的范围；同时本发明提供的防护预处理电路还能保护智能测试粧设备免受雷电过电压、操作过电压、工频瞬态过电压冲击而损坏。
[0104]图8为智能测控器的低通滤波电路图；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。具体地，在本发明中，采用的是巴特沃斯二阶低通滤波器，用于滤除输入模拟信号中的交流干扰信号，其电路图如图5所示，低通滤波电路的输入端与防护预处理电路中第二分压电阻的输出连接。当然，在本发明中，还可以使用别种型号的低通滤波器，只要其能实现本发明的目的，都包括在本发明的内容中。
[0105]图9为智能测控器的模拟数字转换器电路图；所述模拟数字转换器19型号为AD7799，它是24位三路差分模拟输入Σ- Λ型数模转换器，这种型号的模拟数字转换器19适合高精度测量应用的低功耗、低噪声、完整模拟前端，内部集成了片内低噪声仪表放大器，因而可直接输入小信号，具体地，均方根噪声最小为27nV，典型功耗为380 μ Α。具体地，在实际应用中，低通滤波电路的输出端分别与图示中模拟输入端AINl+和AINl-端或AIN2+和AIN2-端或AIN3+和AIN3-端连接；输出端AD-SCLK，AD-SIMO及AD-SOMI分别接中央处理器中 Pl.2/TA1, Pl.3/TA2，及 PL 4/SMCLK。
[0106]此外，模拟数字转换器19采用REF191型号的精密带隙基准电压源18，如图10所示，其精度高达到2mv，温度系数5Pppm，功耗低于45 μ Α。具体地，当输入模拟信号经过防护预处理电路和低通滤波电路处理之后，模拟数字转换器19即将其转换为数字信号，最后将数字信号输入测试粧中央处理器20中进行处理。
[0107]在实际应用中所述的模拟数字转换器也可以选用ADS1296、ADS131E06等24位高精度模数转换器来替代。
[0108]所述电源模块26(见图5)中包括:锂电池，用于给智能测控器11供电；与锂电池连接低压差线性电源电路，将锂电池输入的电压进行转换；及与低压差线性电源电路连接的电源控制电路，控制GPS授时模块21，GPRS模块22，模拟数字转换器19，以及基准电压源18中供电的通断。具体地，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，如图11和图12所示，分别将锂电池提供的7.4V电源电压转换为5V和3.3V的电源电压。进一步地，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，如图13所示，可实现GPS授时模块21、GPRS模块22、模拟数字转换器19、基准电压源18等的通断，具体地，当这些耗电量较大的芯片在不需要电源供电情况下的完全关断，以达到降低功耗的目的。具体地，在实际应用中，电源控制电路中的端口 P0WER_CTL与测试粧中央处理器9中的端口 P2.1/ATINCLK连接。
[0109]进一步地，继电器27的型号为G6S-2F-3V，如图14所示，用于实现地下管道2和第一极化试片15之间的连接线的接通和断开。
[0110]进一步地，GPS授时模块21为UBLOX或M8729GPS芯片，或由UM220-1II北斗和GPS双模芯片组成。具体地，在本技术方案中采用UBLOX高精度GPS授时芯片，通过卫星实现对沿地下管道2分布的智能测试粧的定位和精准的授时，且本技术方案采用的GPS授时芯片搜星速度快，灵敏度高，授时精度高，可达10ns。当然，在本技术中不限于上述芯片，还可以选用UM220-1II北斗和GPS双模芯片等只要其能实现本发明的目的，都包括在本发明的内容中。
[0111]作为本发明的【具体实施方式】，本发明提供的智能测试粧使用卫星(GPS、北斗)统一授时，对于一条地下管道2上的所有智能测试粧进行可以同时断电、同时采集通电电位、断电电位和自然电位，采集断电0.05?0.3秒时各测试粧的电位数据，并通过智能测试粧I中的GPRS芯片将上述数据上传到远程监控平台，当然，在本技术方案中，断电采集时间可以在阴极保护智能监控系统对智能智能测控器的远程操控设定修改。
[0112]进一步地，GPRS模块22为3G GPRS DTU模块，实现信息的无线传输至阴极保护监控中心的主服务器中，包括采集数据的上传和指令的接收。本发明采用的GPRS模块22，宽电压供电，支持掉线自动连接，支持呼叫唤醒功能，支持数据加密协议。当然，本发明中，还可使用其他型号的模块，如GPRS/CDMA DTU、3G的WCDMA、TD-SCDMA, EVDO, DTU模块等，只要其能实现本发明的目的，都包括在本发明的内容中。
[0113]进一步地，数据存储模块23的型号为FM26LC64的存储芯片，如图15所示。具体地，当GPRS信号不好的时候可将数据暂时存储在此存储器中，待信号好的时候再发送到远程监控平台上，具体地，在实际应用中，图示中数据存储模块23时钟信号端I2C_SCL和数据信号端I2C_SDA分别与中央处理器9的接口 P3.1/SIM00/SDA和P3.3/UCLK0/SCL连接。
[0114]进一步地，复位模块24包括一个看门狗电路。更进一步地，看门狗电路主芯片的型号为MCP1316-29，如图16所示，可在遇到程序跑飞或电压突降时实现测试粧中央处理器20复位的目的，且可以保护测试粧中央处理器20免于在低压运行情况下而造成的损坏。具体地，在实际应用中，看门狗芯片的电压检测端WDI接测试粧中央处理器20的接口 P4.1/TBl连接。
[0115]进一步地，实时时钟模块25包括一高精度实时时钟芯片。更近一步地，如图17所示，高精度实时时钟芯片的型号为R2025S，其温度系数为5ppm，典型功耗0.48uA。具体地，实时时钟的时间可根据远程监控系统授时，或GPS授时模块21授时。具体的，GPS授时模块21授时是在每次上电后。远程监控系统授时是在GPS无信号持续一个月以上时间之后。具体地，在实际应用中，图示中实时时钟芯片电路17的时钟信号端I2C_SCL和数据信号端I2C_SDA分别与测试粧中央处理器20的接口 P3.1/SIM00/SDA和P3.3/UCLK0/SCL连接。
[0116]图4恒电位仪自动测控装置结构示意图，图3给出的是恒电位自动测控装置与恒电位仪的工作原理框图。
[0117]从附图4可以看出，所述的恒电位自动测控装置4包括:恒电位智能控制器28和一为所述恒电位智能控制器供电的直流稳压供电电源29。
[0118]图19为恒电位智能控制器电路原理框图；
[0119]图20为智能恒电位中央处理器的电路图。其中:
[0120]所述的恒电位智能控制器28至少包括:
[0121]用于对恒电位仪智能控制器28进行数据接收和发送的恒电位中央处理器31 ;
[0122]分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3连接、用于接收恒电位仪3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31的信号隔离调理模块37 ；
[0123]分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3连接，用于实现恒电位中央处理器31对恒电位仪3中超差报警信号进行检测的信号调理模块36 ;
[0124]分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3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35 ;
[0125]分别与恒电位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28各个模块所需电压并为其进行供电的电源转换模块32 ;
[0126]分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3连接，对恒电位中央处理器31中发送的给定信号进行处理之后发送至恒电位仪3，用以调整恒电位仪的给定电位的信号隔离放大模块33 ；
[0127]与恒电位中央处理器31连接，用于实现恒电位智能控制器的精确授时的GPS授时丰旲块21 ；
[0128]与恒电位中央处理器31连接，用于实现智能控制器与外界实现通信的GPRS模块22 ；
[0129]与恒电位中央处理器31连接，用于保护恒电位中央处理器的复位模块24。
[0130]附图19为所述的恒电位智能控制器的构成示意图，该恒电位智能控制器至少包括:
[0131]用于对恒电位仪智能控制器28进行数据接收和发送的恒电位中央处理器31 ;
[0132]分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3电连接、用于接收恒电位仪3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31的信号隔离调理模块37 ；
[0133]分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3电连接，用于实现恒电位中央处理器31对恒电位仪3中超差报警信号进行检测的信号调理模块36 ;
[0134]分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3电连接，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35 ;
[0135]分别与智能控制器中需要供电的模块进行电连接，用于将供电电源转换为智能控制器28各个模块所需电压并为其进行供电的电源转换模块32 ;
[0136]分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3电连接，对恒电位中央处理器31中发送的给定信号进行处理之后发送至恒电位仪3，用以调整恒电位仪的给定电位的信号隔离放大模块33 ；
[0137]与恒电位中央处理器31电连接，用于实现智能控制器的精确授时的GPS授时模块 21 ；
[0138]与恒电位中央处理器31电连接，用于实现智能控制器与外界实现通信的GPRS模块22 ；
[0139]与恒电位中央处理器31电连接，用于保护恒电位中央处理器的复位模块24。
[0140]所述的恒电位中央处理器31，用于对智能测控器11接收和发送的数据进行处理；且在恒电位中央处理器31中包括数字模拟转换器34和模拟数字转换器38，其中，所述的数字模拟转换器34与信号隔离放大模块33连接，用于将恒电位中央处理器31发送的给定信号转换为模拟量，再经过信号隔离放大模块33处理后发送至恒电位仪3，用以调整其给定电位；所述的模拟数字转换器38与信号隔离调理模块37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31进行处理；所述的中央处理器的型号为MSP430F169IPM的低功耗中央处理器。
[0141]所述的信号隔离调理模块37，分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3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31 ;所述的信号隔离调理模块37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3和恒电位中央处理器31连接，用于接收恒电位仪发3送的参比信号并进行处理；其中:
[0142]第一路信号隔离调理电路(见图24)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&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1?4的第二端和第一稳压管W1的正极均接地；所述第一隔离变送器T 型号为T5550D的有源高精度隔离变送器；第一稳压管型号为FHZ3V3LL-34 ；
[0143]第二路信号隔离调理电路(见图25)，分别与恒电位仪3和恒电位中央处理器31连接，用于接收恒电位仪3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&，第七分压电阻&，第八分压电阻&以及第二稳压管胃2，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R6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1?6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&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1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；第二隔离变送器丁2的负输出信号端、第六分压电阻1?8的第二端、以及第二稳压管W2的正极均接地。第二隔离变送器的型号为T5550D的有源高精度隔离变送器；第二稳压管的型号为FHZ3V3LL-34 ；
[0144]第三路信号隔离调理电路(见图26)，分别与恒电位仪3和恒电位中央处理器31连接，用于接收恒电位仪3发送的输出电流并进行处理，具体包括一霍尔电流传感器，第九分压电阻R9，第十分压电阻Rltl,以及第三稳压管W3，其中，霍尔电流传感器的正输入信号端和负输入信号端分别与输出电流中的输出电流正极端和输出电流负极端连接，正输出信号端与第九分压电阻R9的第一端连接；第九分压电阻&的第二端分别与第十分压电阻Rltl的第一端、第三稳压管W3的负极、以及模拟数字转换器38中的第二通道连接；霍尔电流传感器的负输出信号端、第十分压电阻Rltl的第二端、以及第三压管评3的正极均接地。霍尔电流传感器的型号为CS050LX ;第三稳压管的型号为FHZ3V3LL-34。
[0145]所述的信号调理模块36(见图27)分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3连接，用于实现恒电位中央处理器31对恒电位仪3中超差报警信号的检测；具体包括上拉电阻R11和下拉电阻R 12，上拉电阻R11与恒电位仪中超差报警信号的第一端连接，下拉电阻R 12与恒电位仪中超差报警信号的第二端连接；当恒电位仪3正常工作，超差报警信号的第一端和第二端断开；当恒电位仪3发生超差报警时，超差报警信号的第一端和第二端闭合，以此实现恒电位中央处理器31对恒电位仪3中超差报警信号的检测。
[0146]所述的继电器控制模块35(见图28)分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3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，具体包括:一个继电器驱动芯片，三个继电器，以及三个限流二极管；其中，继电器驱动芯片用于驱动继电器工作；每个限流二极管分别并联在与之对应的继电器的两端，三个继电器分别用于实现恒电位仪的超差复位、断电测量、以及备机切换。继电器驱动芯片的型号为ULN2003A ;继电器的型号为HF3FF-012-1ZS ;限流二极管的型号为1N4148。
[0147]所述的电源转换模块32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智能控制器各个模块所需电压并为其进行供电，具体包括三路电源转换电路，其中，第一路电源转换电路(见图21)使用型号为LM2596-5的芯片将+12V电压转+5V电压；第二路电源转换电路(见图22)使用型号为AMSl117-3.3的芯片将+5V电压转+3.3V电压；第三路电源转换电路(见图23)使用型号为LMC7660MX的芯片将+5V电压转-5V电压。
[0148]所述的信号隔离放大模块33(见图20)分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3连接，对恒电位中央处理器31中发送的给定信号进行处理之后发送至恒电位仪3，以调整恒电位仪的给定电位；具体见图29给出的智能恒电位信号隔离放大模块电路图。它包括一双运算放大器，以及第三隔离变送器T3;经过所述数字模拟转换器转换的给定信号输入所述双运算放大器的U6A，随后经过所述双运算放大器的U6B和所述第三隔离变送器T3输出至所述恒电位仪，以控制所述恒电位仪的给定电位。双运算放大器的型号为OPA2171，第三隔离变送器的型号为T6650CP。
[0149]所述的GPS授时模块21与恒电位中央处理器31连接，用于实现智能控制器的精确授时；所述的GPRS模块22与恒电位中央处理器31连接，用于实现智能控制器与外界的通信；所述的复位模块24与恒电位中央处理器31连接，用于保护中央处理器。所述的信号隔离调理模块37，分别与恒电位中央处理器31和恒电位仪3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4。
[0150]根据以上技术方案提出的这种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统其具体监测操控步骤如下(参见图1):
[0151]a、首先由监控主机系统8发出测试指令，经GPRS网络将测试指令发至各智能测试粧I和恒电位仪3。
[0152]b、各智能测试粧I根据指令在GPS授时指定的同一时间获取测试粧检测到的通电电位、断电电位和自然电位值，以及根据GPS确定的地理位置数据；并将监测获得的数据经GPRS网传回监控主机系统4;各恒电位仪根据指令，在GPS授时指定的同一时间获取测试粧检测到的保护电位、输出电流和输出电压，以及根据GPS确定的地理位置数据；并将监测获得的数据经GPRS网传回监控主机系统4。
[0153]C、由监控主机系统8利用设置在服务器7和监控主机系统8中的专家诊断系统对获取的恒电位仪的保护电位、输出电流、输出电压和测试粧上传的通电电位、断电电位和自然电位值进行处理、图像比对，确定所测数据正常与否。数值正常则监控主机系统对于此次上传数据的纠正程序终止，否则进入人工纠正或自动控制纠正操作。
[0154]d、由管理人员选择应修正的正确保护电位数值、经监控主机系统8将人工纠正的保护电位数值通过GPRS网络传送至恒电位仪3，调整恒电位仪3对地下管线2的施加的电性能参数(保护电位)；或由智能管理系统计算出正确的保护电位数值，自动将控制指令通过GPRS网络传送至恒电位仪3，调整恒电位仪3对地下管线2的施加的电性能参数(保护电位)。
[0155]e、再次由监控主机系统8发出测试指令，经GPRS网络将测试指令发至各智能测试粧I和恒电位仪3 ;直至监控主机系统8获得各智能测试粧I的测试数据符合阴极保护设定的阀域电位值为止。
[0156]由于该系统可以通过GPRS网络随时随地了解地下管网的阴极保护电位的实时状态，同时又能通过各种智能通信工具(如随身携带的电脑、智能手机)随时随地发出调整指令，让地下管网处于正常的电位状态，因此对于保证地下逛网的长期安全运行具有重大的实际意义。
[0157]以上仅是本申请人对本技术方案的一般性介绍，所有依照本技核心内容所进行的翻版均应视为与本技术方案相类似。
【主权项】
1.一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，它包括:配有极化探头、智能测试粧(I)，配有恒电位仪智能测控装置的恒电位仪(3)，由恒电位仪(3)与钢制地下管道(2)电连接构成输入电性参数的传输通道，并利用远程监控管理系统的服务器(7)以及设置在监控中心的计算机作为监控主机系统，通过GPRS无线网络(5)、服务器(7)及监控主机系统(8)构建成实测数据和控制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(6)，通过设置在智能测试粧(I)中的智能测控器、以及与恒电位仪(3)配套的恒电位仪自动测控装置(4)，构建成具有精确定位、授时和实现远程实时监控检测系统；其特征在于: A.所述的智能测试粧⑴包括:粧帽(9)，标志粧(10)，安放于标志粧(10)内部的智能测控器(11)，接地线(12)，以及分别与智能测控器(11)连接的参比电极(14)，极化探头(13)，地下管道⑵；所述地下管道(2)与第一极化试片(15)电连接，第二极化试片(16)设置于所述地下管道(2)附近，所述智能测试粧(I)通过所述极化探头(13)探测所述第一极化试片(15)、所述第二极化试片(16)与所述地下管道(2)相对于所述参比电极(14)间的电位值；所述测试粧智能测控器(11)中至少包括:测试粧中央处理器(20)，数据采集模块(17)，以及为所述智能测控器(11)供电的电源模块(26)，GPS授时模块(21)，实现与外部通信的GPRS模块(22)，将采集的数据进行本地存储的数据存储模块(23)，复位模块(24)，和实现所述智能测控器(11)校时的实时时钟模块(25); B.所述的恒电位仪自动测控装置(4)包括:一恒电位智能控制器(28)和一为所述恒电位智能控制器供电的供电电源(29)； 所述的恒电位智能控制器(28)至少包括: 用于对恒电位仪智能控制器(28)进行数据接收和发送的恒电位中央处理器(31); 分别与恒电位中央处理器(31)和恒电位仪(3)连接、用于接收恒电位仪(3)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(31)的信号隔离调理模块(37); 分别与恒电位中央处理器(31)和恒电位仪(3)连接，用于实现恒电位中央处理器(31)对恒电位仪(3)中超差报警信号进行检测的信号调理模块(36); 分别与恒电位中央处理器(31)和 恒电位仪(3)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(35); 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智能控制器(28)各个模块所需电压并为其进行供电的电源转换模块(32); 分别与恒电位中央处理器(31)和恒电位仪(3)连接，对恒电位中央处理器(31)中发送的给定信号进行处理之后发送至恒电位仪(3)，用以调整恒电位仪的给定电位的信号隔离放大模块(33)； 与恒电位中央处理器(31)连接，用于实现智能控制器的精确授时的GPS授时模块(21)； 与恒电位中央处理器(31)连接，用于实现智能控制器与外界实现通信的GPRS模块(22)； 与恒电位中央处理器(31)连接，用于保护恒电位中央处理器的复位模块(24)。2.如权利要求1所述的一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，其特征在于:所述数据采集模块(17)中至少包括: 分别与所述极化探头(13)，参比电极(14)，和地下管道(2)连接的防护预处理电路，用于抑制地下管道(2)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(17)可采集的范围内； 与所述防护预处理电路连接的低通滤波电路，用于滤除输入模拟信号中的交流干扰信号; 与所述低通滤波器和测试粧中央处理器(20)连接的模拟数字转换器(19)，将经过所述低通滤波器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(20)中进行处理； 与所述模拟数字转换器(19)连接的基准电压源(18)，为所述模拟数字转换器提供基准电压； 分别与所述极化探头(13)、地下管道(2)和测试粧中央处理器(20)连接的继电器(27)，用于控制所述第一极化试片(15)和所述地下管道(2)之间的连接线的通断。3.如权利要求1所述的一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，其特征在于:所述数据采集模块(17)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: 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(16)电连接； 第二路防护预处理电路民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； 第三路防护预处理电路B3分别与第三路低通滤波电路A3，参比电极(14)，第一极化试片(15)电连接； 所述的三路低通滤波电路分别与模拟数字转换器(19)电连接； 所述继电器(27)的四个接口分别与第一极化试片(15)、地下管道(2)、测试粧中央处理器(20)的对应接口电连接。4.如权利要求1所述的一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，其特征在于:所述电源模块(26)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。5.如权利要求3或2所述的一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，其特征在于: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R2两端的电压信号作为经过所述防护预处理电路的输出。6.如权利要求1所述的一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，其特征在于:所述的恒电位中央处理器(31)，用于对智能测控器(11)接收和发送的数据进行处理；且在恒电位中央处理器(31)中包括数字模拟转换器(34)和模拟数字转换器(38)，其中，所述的数字模拟转换器(34)与信号隔离放大模块(33)连接，用于将恒电位中央处理器(31)发送的给定信号转换为模拟量，再经过信号隔离放大模块(33)处理后发送至恒电位仪(3)，用以调整其给定电位；所述的模拟数字转换器(38)与信号隔离调理模块(37)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(31)进行处理。7.如权利要求1所述的一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，其特征在于:所述的信号隔离调理模块(37)，分别与恒电位中央处理器(31)和恒电位仪(3)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(31);所述的信号隔离调理模块(37)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(3)和恒电位中央处理器(31)连接，用于接收恒电位仪发(3)送的参比信号并进行处理； 其中: 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^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&的第二端和第一稳压管W1的正极均接地； 第二路信号隔离调理电路，分别与恒电位仪(3)和恒电位中央处理器(31)连接，用于接收恒电位仪(3)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R6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R7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R8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的负输出信号端、第六分压电阻&的第二端、以及第二稳压管评2的正极均接地； 第三路信号隔离调理电路，分别与恒电位仪(3)和恒电位中央处理器(31)连接，用于接收恒电位仪(3)发送的输出电流并进行处理，具体包括一霍尔电流传感器，第九分压电阻R9,第十分压电阻Rltl,以及第三稳压管W3，其中，霍尔电流传感器的正输入信号端和负输入信号端分别与输出电流中的输出电流正极端和输出电流负极端连接，正输出信号端与第九分压电阻R9的第一端连接；第九分压电阻&的第二端分别与第十分压电阻Rltl的第一端、第三稳压管W3的负极、以及模拟数字转换器(38)中的第二通道连接；霍尔电流传感器的负输出信号端、第十分压电阻Rltl的第二端、以及第三压管W 3的正极均接地。8.如权利要求1所述的一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，其特征在于:所述的信号调理模块(36)分别与恒电位中央处理器(31)和恒电位仪(3)连接，用于实现恒电位中央处理器(31)对恒电位仪(3)中超差报警信号的检测；具体包括:上拉电阻R11和下拉电阻R12，上拉电阻R11与恒电位仪中超差报警信号的第一端连接，下拉电阻R 12与恒电位仪中超差报警信号的第二端连接；当恒电位仪(3)正常工作，超差报警信号的第一端和第二端断开；当恒电位仪(3)发生超差报警时，超差报警信号的第一端和第二端闭合，以此实现恒电位中央处理器(31)对恒电位仪(3)中超差报警信号的检测。9.如权利要求1所述的一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，其特征在于:所述的继电器控制模块(35)分别与恒电位中央处理器(31)和恒电位仪(3)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，具体包括:一个继电器驱动芯片，三个继电器，以及三个限流二极管；其中，继电器驱动芯片用于驱动继电器工作；每个限流二极管分别并联在与之对应的继电器的两端，三个继电器分别用于实现恒电位仪的超差复位、断电测量、以及备机切换。10.如权利要求1所述的一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，其特征在于:所述的电源转换模块(32)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智能控制器各个模块所需电压并为其进行供电，具体包括三路电源转换电路，其中，第一路电源转换电路使用型号为LM2596-5的芯片将+12V电压转+5V电压；第二路电源转换电路使用型号为AMSl 117-3.3的芯片将+5V电压转+3.3V电压；第三路电源转换电路使用型号为LMC7660MX的芯片将+5V电压转-5V电压。11.如权利要求6所述的一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，其特征在于:所述的信号隔离放大模块(33)分别与恒电位中央处理器(31)和恒电位仪(3)连接，对恒电位中央处理器(31)中发送的给定信号进行处理之后发送至恒电位仪(3)，以调整恒电位仪的给定电位；它包括一双运算放大器，以及第三隔离变送器T3;经过所述数字模拟转换器转换的给定信号输入所述双运算放大器的U6A，随后经过所述双运算放大器的U6B和所述第三隔离变送器TjJ出至所述恒电位仪，以控制所述恒电位仪的给定电位。12.如权利要求1所述的一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，其特征在于:所述的GPS授时模块(21)与恒电位中央处理器(31)连接，用于实现智能控制器的精确授时；所述的GPRS模块(22)与恒电位中央处理器(31)连接，用于实现智能控制器与外界的通信；所述的复位模块(24)与恒电位中央处理器(31)连接，用于保护中央处理器。
【专利摘要】一种地下管线阴极保护的智能化远程监测调控系统，它包括：配有极化探头、智能测试桩(1)，配有恒电位仪智能测控装置的恒电位仪(3)，由恒电位仪(3)与钢制地下管道(2)电连接构成输入电性参数的传输通道，并利用远程监控管理系统的服务器(7)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主机系统，通过GPRS无线网络(5)、服务器(7)及监控主机系统(8)构建成实测数据和控制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(6)，通过设置在智能测试桩(1)中的智能测控器、以及与恒电位仪(3)配套的恒电位仪自动测控装置(4)，构建成具有精确定位、授时和实现远程实时监控检测系统。
【IPC分类】C23F13/04, C23F13/22
【公开号】CN204702807
【申请号】CN201520130255
【发明人】杨占品, 黄金钊, 刘红伟, 侯海军, 梁宇, 韩雷, 张楠, 周政华, 朱仲贤, 张峰, 朱华宇, 杨彬, 成文峰, 赵磊, 张焯
【申请人】中国石化管道储运有限公司, 上海道盾科技股份有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年3月6日
最新回复(0)