張蔚然 劉晶晶 李欣濤 劉 珍 張 婷 李雪珂 邱金瑤

（河南邦信防腐材料有限公司，河南 鄭州 453500）

0 引言

目前某天然氣公司的埋地管道的陰極保護電位數(shù)據(jù)采集，每公里一處需要人工現(xiàn)場測量，人工登記，人工錄入系統(tǒng)。工作效率低，不僅產(chǎn)生人員費用高、而且數(shù)據(jù)受各種干擾因素準確度低，數(shù)據(jù)采集受環(huán)境因素影響較大。另外，數(shù)據(jù)報表統(tǒng)計麻煩、比對歷史數(shù)據(jù)較為困難。

這個問題困擾某天然氣公司多年，據(jù)某天然氣公司做市場調(diào)研，了解到河南邦信防腐材料有限公司生產(chǎn)的一種新型電位測試樁，無需到現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，實時監(jiān)測自動生成報表，歷史曲線做對比，數(shù)據(jù)可下載到本地打印，叫智能測試樁。

智能測試樁是物聯(lián)網(wǎng)新時代信息技術(shù)新興產(chǎn)物，智能測試樁應(yīng)用了新型的物聯(lián)網(wǎng)前沿技術(shù)，使陰極保護數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)自動化、智能化，極大提高了工作效率與安全性。采用智能測試樁采集陰保數(shù)據(jù)是陰極保護數(shù)據(jù)采集智能化的必然發(fā)展趨勢。

1 智能測試樁優(yōu)勢

陰極保護電位采集系統(tǒng)集成了智能電位采集儀、測試樁、極化探頭、太陽能供電系統(tǒng)、管理軟件、地理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等，通過無線通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)運行管理單位各個部門對所轄輸油輸氣管道、油氣儲罐、恒電位儀等裝置的參數(shù)檢測、設(shè)備控制等工作。

不同權(quán)限的管理人員，可以在中控室（包含：內(nèi)網(wǎng)PC、手機IE瀏覽器、外網(wǎng)PC等）通過電子地圖實時查看設(shè)備的位置、狀態(tài)、周邊環(huán)境、其他狀況等信息。

結(jié)合智能電位采集系統(tǒng)，可以對陰極保護的狀態(tài)及故障進行診斷、分析并給出處理意見。整個系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，部門領(lǐng)導(dǎo)可以同時在線查看整個系統(tǒng)的運行情況，對數(shù)據(jù)的查詢可形成各種統(tǒng)計圖表、報表等。

智能測試樁與普通測試樁對比如表1所示。

表1

2 智能測試多樣化采樣功能

2.1 采集儀自然電位、斷電電位采樣

（1）采樣范圍：-5. 0V～＋5. 0V；

（2）輸入阻抗：≥10MW；

（3）分辨率：1mV；

（4）準確度不低于0.1級（誤差≤0.1%）。

2.2 采集儀通電電位采樣

（1）采樣范圍：-5.0V～＋5.0V ，-30.0V～＋30.00V或-100.0V～＋100.0V的量程自動切換，或按設(shè)計要求；

（2）輸入阻抗：≥0MW；

（3）分辨率：不低于量程的0.1%；

（4）各量程準確度不低于0.1級（誤差≤0.1%）。

2.3 交流干擾電壓采樣

（1）采樣范圍：0～10V，0～100V的量程自動切換，或按設(shè)計要求；

（2）分辨率：0.1V；

（3）各量程準確度不低于0.5級（誤差≤0.5%）。

2.4 交流腐蝕試片交流電流、直流電流采樣

（1）交流電流采樣范圍：0mA～10mA，0mA～100mA的量程自動切換，直流電流采樣范圍：-1mA～＋1mA，-20mA～＋20mA的量程自動切換；

（2）交流電流分辨率不低于10uA；

（3）交流電流采樣誤差≤1%；

（4）采樣電阻≤10Ω；

（5）試片裸露面積1cm2。

2.5 陰極保護電位試片電流采樣

（1）直流電流采樣范圍：-1mA～＋1mA，-20mA～＋20mA的自動量程切換

（2）直流電流分辨率不低于5uA；

（3）直流電流采樣誤差≤1%；

（4）采樣電阻宜為≤5W；

（5）試片裸露面積6.5～100cm2。

（f）支持24h連續(xù)采樣，最小采樣間隔1s。應(yīng)具備用戶自定義自動采集及上傳數(shù)據(jù)頻率的功能。

（g）自動觸發(fā)監(jiān)測功能：當陰極保護電位自動采集儀采集到管地電位相對于常規(guī)保護電位的偏移量超過設(shè)定值，應(yīng)能及時自動觸發(fā)，將采集、存儲及傳輸頻率調(diào)整為設(shè)定值。外界強干擾結(jié)束、電位偏移量回到常規(guī)范圍內(nèi)時，自動回到常規(guī)模式采集、傳輸數(shù)據(jù)；

（h）采集儀在整個服役期間（包括休眠、采樣等狀態(tài)），應(yīng)始終保持輸入阻抗大于10MW。

3 軟件架構(gòu)與運行平臺

（1）配套軟件應(yīng)為B/S架構(gòu)，能夠?qū)⑾到y(tǒng)的客戶端管理軟件和服務(wù)程序軟件分離，便于管理和維護，能夠更好的支持網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的應(yīng)用；

（2）配套軟件應(yīng)以地理信息系統(tǒng)作為管理平臺，以便能更直接、形象地反應(yīng)被保護體的運行狀況，方便地查看管道的走向、設(shè)備的位置以及環(huán)境地貌的情況，更準確的定位設(shè)備。特別是存在報警信息時，能及時準確的反映報警設(shè)備所在的位置；

（3）配套軟件可采用SQL Server、Oracle或My SQL等大型的數(shù)據(jù)庫，以確保數(shù)據(jù)的安全，并應(yīng)具有足夠的存儲容量和具有遠程訪問的支持功能。

4 軟件的主要技術(shù)功能

4.1 自動報警功能

對管道陰極保護的異常狀況，能自動在電子地圖上顯示報警。

4.2 電子地圖操作功能

用戶應(yīng)能通過電子地圖，可直觀觀察管道全線陰極保護狀況，并允許直接在地圖上對設(shè)備進行遠程監(jiān)控，可對不同用戶設(shè)置權(quán)限。

4.3 多設(shè)備管理功能

可對具備智能終端功能的多類型的陰極保護設(shè)備進行管理（同一廠家的智能測試樁、恒電位儀、智能排流器等），具備遠端控制、數(shù)據(jù)接收、傳輸、遠程升級采集儀內(nèi)嵌控制程序等功能。

4.4 陰極保護數(shù)據(jù)存儲、統(tǒng)計、分析功能

系統(tǒng)應(yīng)能自動存儲陰極保護電位，并提供陰極保護數(shù)據(jù)人工錄入和自動統(tǒng)計分析功能。

4.5 專家系統(tǒng)

應(yīng)有專家系統(tǒng)診斷模塊。專家系統(tǒng)診斷包括知識庫維護、故障診斷、診斷歷史查詢，知識庫維護用于維護系統(tǒng)中的故障診斷知識，診斷歷史查詢用于統(tǒng)計故障原因、故障現(xiàn)象發(fā)生的次數(shù)，故障診斷給用戶提供診斷的交互界面，通過系統(tǒng)提出問題、用戶回答問題的交互過程得出診斷結(jié)果。

4.6 系統(tǒng)安全性

系統(tǒng)應(yīng)具備防病毒、防攻擊功能，保障數(shù)據(jù)存儲安全。

圖1 智能測試樁外形圖

圖2 智能測試樁電腦后臺圖 GPS定位

圖3 智能測試樁電腦后臺圖 電位數(shù)據(jù)列表

圖4 智能測試樁電腦后臺圖 數(shù)據(jù)下載

圖5 智能測試樁電腦后臺圖 數(shù)據(jù)曲線

圖6 升級改造后智能測試樁現(xiàn)場圖

5 結(jié)語

陰極保護智能測試樁系統(tǒng)以數(shù)字化、智能化的方式采集陰極保護多路電位數(shù)據(jù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工萬用表野外采集方式，系統(tǒng)主要由智能電位采集儀終端與智能陰保云監(jiān)控系統(tǒng)。采集儀根據(jù)設(shè)置要求自動采集被保護管道的電位數(shù)據(jù)信息并將所采集到的信息,通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到陰保系統(tǒng)監(jiān)控中心，陰保系統(tǒng)監(jiān)控中心負責(zé)數(shù)據(jù)的接收、處理，最終形成報表以供管道管理人員分析處理。

陰極保護智能測試樁能夠有效的減少對長輸管道陰極保護效果監(jiān)控上投入的人力、物力，同時提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r性和可靠性；降低陰極保護系統(tǒng)的管理和運行維護費用，提升陰極保護系統(tǒng)智能化管理水平。