一種自供能的基于FSM的管道腐蝕監測系統技術方案

本實用新型專利技術涉及管道監測技術領域，特別涉及一種自供能的基于FSM的管道腐蝕監測系統，包括接觸模塊、測量模塊、控制模塊、無線通信模塊；接觸模塊包括有電極矩陣；測量模塊包括有依次連接的多路模擬開關組、前置放大電路、AD轉換電路、測量單片機、隔離型接口電路；控制模塊包括控制單片機和恒流源控制器，控制單片機分別與恒流源控制器和無線通信模塊連接；恒流源控制器連接電極矩陣中的探測電極，電源模塊通過供電模塊連接到供電裝置；本系統，通過太陽能和風能對系統進行充電，在系統工作時，同時進行充電，保證系統能長時間運行；監測靈敏度高，工作穩定性強，通過無線通信對系統進行控制和數據接收，無需人為進行現場操作，節省人力物力。

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于管道監測
，特別涉及一種自供能的基于FSM的管道腐蝕監測系統。
技術介紹
目前，油氣運輸過程中，因為管道腐蝕因素所造成的事故較多，對管道內壁腐蝕的檢測和監測極為重要。目前行業內一般采用電阻探針法和極化探針法在線監測管道的腐蝕狀況，但目前只能進行間接的均勻腐蝕檢測，對危害度較大的坑蝕無監測能力，急需一種高精度和高可靠性的管道腐蝕檢測系統對管道進行監測。FSM(FieldSignatureMethod)是一種腐蝕監測產品，中文名字稱為“電指紋腐蝕監測系統”，用于油氣行業輸送管線的內腐蝕監測，這種技術主要用來檢測各種形式的腐蝕，也可檢測大多數的裂紋以及監控腐蝕和裂紋的擴展。該方法檢測可靠性高，耐高低溫，壽命長，不存在監測部件的損耗問題，在均勻腐蝕條件下，敏感性與靈活性要比大多非破壞性試驗好，FSM在實際應用中，可獲得壁厚減薄小于0.05％的精確數據。因此，在管道腐蝕監測領域有其獨特的優越性和良好的發展前景,檢測精度和運行可靠性是FSM系統迫切需要關注的問題。但當管道在野外時，數據傳輸和電能供應都需要大量的布線，不僅工程量巨大，而且成本較高，不易推廣。
技術實現思路
本技術的目的在于：針對目前管道腐蝕系統需要進行電源線和數據線的問題，提供一種高精度和高可靠性的自供能的基于FSM的管道腐蝕監測系統。本技術采用的技術方案如下：一種自供能的基于FSM的管道腐蝕監測系統，其特征在于，包括接觸模塊、測量模塊、控制模塊；接觸模塊包括有電極矩陣，電極矩陣包括多個設于測量管道上呈矩形排列的探測電極；測量模塊包括有依次連接的多路模擬開關組、前置放大電路、AD轉換電路、測量單片機、隔離型接口電路；控制模塊包括與電源模塊連接的控制單片機和恒流源控制器，所述電源模塊為系統提供工作電源，控制單片機分別與恒流源控制器和無線通信模塊連接；恒流源控制器連接電極矩陣中的探測電極，探測電極連接多路模擬開關組，隔離型接口電路連接控制單片機；所述電源模塊通過供電模塊連接到供電裝置。控制單片機控制電源模塊和恒流源控制器為電極矩陣提供激勵電流，通過設置于測量管道上的探測電極與測量管道形成反饋電流到多路模擬開關組，多路模擬開關組處理后經前置放大電路放大處理后再通過AD轉換電路進行轉換；轉換后的數字電流信號傳輸到測量單片機；測量單片機將信號通過隔離電路經控制單片機傳輸到無線通信模塊進行數據后處理。控制單片機通過控制測量單片機選擇采集的反饋信號，反饋信號通過控制單片機傳輸給無線通信模塊傳輸給網絡，供電裝置將轉化為的電能傳輸給供電模塊處理后提供給電源模塊充電。進一步的，供電模塊結構為其輸入端連接供電裝置，其正輸入端連接變壓器T1的初級線圈的正極，正輸入端通過電容C1接地作為供電模塊負輸入端；變壓器T1的初級線圈的正極和負極之間連接有電阻R2，變壓器T1的初級線圈的負極連接NPN三極管Q2的集電極，三極管Q2的基極通過電阻R1連接供電模塊正輸入端，三極管Q2的基極還連接NPN三極管Q1的集電極；三極管Q1的發射極和基極之間連接有電阻R4，其發射極接地；三極管Q2的集電極依次通過電阻R3和電容C2連接到變壓器T1的反饋線圈的正極；變壓器T1的反饋線圈的負極接地；變壓器T1的正輸出端和負輸出端之間串聯有電容C3，其正輸出端通過串聯電阻R5和R6連接到其負輸出端，電阻R5和電阻R6之間的節點連接到二極管D1的負極，二極管D1的正極連接到三極管Q1的基極；變壓器T1的正輸出端和負輸出端作為供電模塊的輸出端與電源模塊連接；三極管Q1為開關電源管其與三端變壓器T1、電阻R1、電阻R3和電容C2組成自激振蕩電路，電流經啟動電阻R1流向三極管Q1的基極，是三極管Q1導通，導通后，變壓器初級線圈上有輸入直流電壓，反饋線圈產生感應電壓，使三極管Q1得到正反饋電壓，同時感應電壓給電容C2充電，充電過程中，三極管Q1出現雪崩，使其截止；截止后變壓器T1存儲的電能經過二極管D1整流后為電源模塊充電。其中電阻R5、電阻R6、二極管D2和三極管Q2構成限壓電路，防止電源模塊進一步的，供電裝置為太陽能電板或風能發電機，將太陽能或風能轉化為電能傳輸給供電模塊。進一步的，接觸模塊還包括有與測量管道材質相同的同質標準板，同質標準板上也是設置有多個矩陣排列與恒流源控制器連接的參比電極，參比電極也與多路模擬開關組連接，通過同質標準板采集標準信號用于測量管道采集信號進行對比，更精確地監測管道腐蝕情況。進一步的，接觸模塊還包括有設置于測量管道上的溫度傳感器，溫度傳感器通過溫度傳感器接口與隔離型接口電路連接；溫度傳感器采集測量管道上的溫度參數，為監測結果提供有效的溫度補償，減少環境溫度對監測結果的干擾。進一步的，電源模塊包括儀器用鋰電池和連接恒流源控制器的恒流源用鋰電池，儀器用鋰電池的輸出電壓為6.4v，容量為20AH1；恒流源用鋰電池的輸出電壓為3.2V，容量為80AH，其為整個系統提供基礎供電，本系統大部分工作環境在于野外，進行遠距離有線供電，布線難度較高，輸電損耗也較大，故提供獨立電源保證系統正常工作，同時遠距離系統矯正也存在困難，故提供儀器用鋰電池方便外接儀器進行系統矯正。進一步的，控制單片機還連接有液晶顯示屏和鍵盤，方便系統工作的狀態顯示和系統的控制。綜上所述，由于采用了上述技術方案，本技術的有益效果是：1.通過太陽能和風能對系統進行充電，在系統工作時，同時進行充電，保證系統能長時間運行。2.本系統監測靈敏度高，工作穩定性強，通過無線通信對系統進行控制和數據接收，無需人為進行現場操作，節省人力物力。附圖說明圖1是本技術原理圖；圖2是本技術的供電模塊電路圖。具體實施方式本說明書中公開的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。下面結合附圖對本新型作詳細說明。如圖1，一種自供能的基于FSM的管道腐蝕監測系統，其特征在于，包括接觸模塊、測量模塊、控制模塊；接觸模塊包括有電極矩陣，電極矩陣包括多個設于測量管道上呈矩形排列的探測電極；測量模塊包括有依次連接的多路模擬開關組、前置放大電路、AD轉換電路、測量單片機、隔離型接口電路；控制模塊包括與電源模塊連接的控制單片機和恒流源控制器，所述電源模塊為系統提供工作電源，控制單片機分別與恒流源控制器和無線通信模塊連接；恒流源控制器連接電極矩陣中的探測電極，探測電極連接多路模擬開關組，隔離型接口電路連接控制單片機；所述電源模塊通過供電模塊連接到供電裝置。進一步的，供電模塊結構為其輸入端連接供電裝置，其正輸入端連接變壓器T1的初級線圈的正極，正輸入端通過電容C1接地作為供電模塊負輸入端；變壓器T1的初級線圈的正極和負極之間連接有電阻R2，變壓器T1的初級線圈的負極連接NPN三極管Q2的集電極，三極管Q2的基極通過電阻R1連接供電模塊正輸入端，三極管Q2的基極還連接NPN三極管Q1的集電極；三極管Q1的發射極和基極之間連接有電阻R4，其發射極接地；三極管Q2的集電極依次通過電阻R3和電容C2連接到變壓器T1的反饋線圈的正極；變壓器T1的反饋線圈的負極接地；變壓器T1的正輸出端和負輸出端之間串聯有電容C3，其正輸出端通過串聯電阻R5和R6連接到其負輸出端，電阻R5和電阻R6之間的節點連接到二極管本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種自供能的基于FSM的管道腐蝕監測系統，其特征在于，包括接觸模塊、測量模塊、控制模塊；接觸模塊包括有電極矩陣，電極矩陣包括多個設于測量管道上呈矩形排列的探測電極；測量模塊包括有依次連接的多路模擬開關組、前置放大電路、AD轉換電路、測量單片機、隔離型接口電路；控制模塊包括與電源模塊連接的控制單片機和恒流源控制器，所述電源模塊為系統提供工作電源，控制單片機分別與恒流源控制器和無線通信模塊連接；恒流源控制器連接電極矩陣中的探測電極，探測電極連接多路模擬開關組，隔離型接口電路連接控制單片機；所述電源模塊通過供電模塊連接到供電裝置。

【技術特征摘要】
1.一種自供能的基于FSM的管道腐蝕監測系統，其特征在于，包括接觸模塊、測量模塊、控制模塊；接觸模塊包括有電極矩陣，電極矩陣包括多個設于測量管道上呈矩形排列的探測電極；測量模塊包括有依次連接的多路模擬開關組、前置放大電路、AD轉換電路、測量單片機、隔離型接口電路；控制模塊包括與電源模塊連接的控制單片機和恒流源控制器，所述電源模塊為系統提供工作電源，控制單片機分別與恒流源控制器和無線通信模塊連接；恒流源控制器連接電極矩陣中的探測電極，探測電極連接多路模擬開關組，隔離型接口電路連接控制單片機；所述電源模塊通過供電模塊連接到供電裝置。2.根據權利要求1所述的一種自供能的基于FSM的管道腐蝕監測系統，其特征在于，所述供電模塊結構為其輸入端連接供電裝置，其正輸入端連接變壓器T1的初級線圈的正極，正輸入端通過電容C1接地作為供電模塊負輸入端；變壓器T1的初級線圈的正極和負極之間連接有電阻R2，變壓器T1的初級線圈的負極連接NPN三極管Q2的集電極，三極管Q2的基極通過電阻R1連接供電模塊正輸入端，三極管Q2的基極還連接NPN三極管Q1的集電極；三極管Q1的發射極和基極之間連接有電阻R4，其發射極接地；三極管Q2的集電極依次通過電阻R3和電容C2連接到變壓器T1的反饋線圈的正極；變壓器T1的反饋線圈的負極接地；變壓器T1的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：汪俊，張居生，劉剛，鄭立彬，張浩，蘭云峰，吳藝琛，周炳宏，曾衛琴，
申請(專利權)人：四川思科銳德智能科技有限公司，
類型：新型
國別省市：四川;51