阴极保护智能测试桩在油气管道的市场应用前景

张蔚然 刘晶晶 李欣涛 刘 珍 张 婷 李雪珂 邱金瑶

（河南邦信防腐材料有限公司，河南 郑州 453500）

0 引言

目前某天然气公司的埋地管道的阴极保护电位数据采集，每公里一处需要人工现场测量，人工登记，人工录入系统。工作效率低，不仅产生人员费用高、而且数据受各种干扰因素准确度低，数据采集受环境因素影响较大。另外，数据报表统计麻烦、比对历史数据较为困难。

这个问题困扰某天然气公司多年，据某天然气公司做市场调研，了解到河南邦信防腐材料有限公司生产的一种新型电位测试桩，无需到现场采集数据，实时监测自动生成报表，历史曲线做对比，数据可下载到本地打印，叫智能测试桩。

智能测试桩是物联网新时代信息技术新兴产物，智能测试桩应用了新型的物联网前沿技术，使阴极保护数据采集实现自动化、智能化，极大提高了工作效率与安全性。采用智能测试桩采集阴保数据是阴极保护数据采集智能化的必然发展趋势。

1 智能测试桩优势

阴极保护电位采集系统集成了智能电位采集仪、测试桩、极化探头、太阳能供电系统、管理软件、地理信息系统、数据库等，通过无线通信技术和互联网技术进行数据传输，实现运行管理单位各个部门对所辖输油输气管道、油气储罐、恒电位仪等装置的参数检测、设备控制等工作。

不同权限的管理人员，可以在中控室（包含：内网PC、手机IE浏览器、外网PC等）通过电子地图实时查看设备的位置、状态、周边环境、其他状况等信息。

结合智能电位采集系统，可以对阴极保护的状态及故障进行诊断、分析并给出处理意见。整个系统采用网络架构，部门领导可以同时在线查看整个系统的运行情况，对数据的查询可形成各种统计图表、报表等。

智能测试桩与普通测试桩对比如表1所示。

表1

2 智能测试多样化采样功能

2.1 采集仪自然电位、断电电位采样

（1）采样范围：-5. 0V～＋5. 0V；

（2）输入阻抗：≥10MW；

（3）分辨率：1mV；

（4）准确度不低于0.1级（误差≤0.1%）。

2.2 采集仪通电电位采样

（1）采样范围：-5.0V～＋5.0V ，-30.0V～＋30.00V或-100.0V～＋100.0V的量程自动切换，或按设计要求；

（2）输入阻抗：≥0MW；

（3）分辨率：不低于量程的0.1%；

（4）各量程准确度不低于0.1级（误差≤0.1%）。

2.3 交流干扰电压采样

（1）采样范围：0～10V，0～100V的量程自动切换，或按设计要求；

（2）分辨率：0.1V；

（3）各量程准确度不低于0.5级（误差≤0.5%）。

2.4 交流腐蚀试片交流电流、直流电流采样

（1）交流电流采样范围：0mA～10mA，0mA～100mA的量程自动切换，直流电流采样范围：-1mA～＋1mA，-20mA～＋20mA的量程自动切换；

（2）交流电流分辨率不低于10uA；

（3）交流电流采样误差≤1%；

（4）采样电阻≤10Ω；

（5）试片裸露面积1cm2。

2.5 阴极保护电位试片电流采样

（1）直流电流采样范围：-1mA～＋1mA，-20mA～＋20mA的自动量程切换

（2）直流电流分辨率不低于5uA；

（3）直流电流采样误差≤1%；

（4）采样电阻宜为≤5W；

（5）试片裸露面积6.5～100cm2。

（f）支持24h连续采样，最小采样间隔1s。应具备用户自定义自动采集及上传数据频率的功能。

（g）自动触发监测功能：当阴极保护电位自动采集仪采集到管地电位相对于常规保护电位的偏移量超过设定值，应能及时自动触发，将采集、存储及传输频率调整为设定值。外界强干扰结束、电位偏移量回到常规范围内时，自动回到常规模式采集、传输数据；

（h）采集仪在整个服役期间（包括休眠、采样等状态），应始终保持输入阻抗大于10MW。

3 软件架构与运行平台

（1）配套软件应为B/S架构，能够将系统的客户端管理软件和服务程序软件分离，便于管理和维护，能够更好的支持网络环境的应用；

（2）配套软件应以地理信息系统作为管理平台，以便能更直接、形象地反应被保护体的运行状况，方便地查看管道的走向、设备的位置以及环境地貌的情况，更准确的定位设备。特别是存在报警信息时，能及时准确的反映报警设备所在的位置；

（3）配套软件可采用SQL Server、Oracle或My SQL等大型的数据库，以确保数据的安全，并应具有足够的存储容量和具有远程访问的支持功能。

4 软件的主要技术功能

4.1 自动报警功能

对管道阴极保护的异常状况，能自动在电子地图上显示报警。

4.2 电子地图操作功能

用户应能通过电子地图，可直观观察管道全线阴极保护状况，并允许直接在地图上对设备进行远程监控，可对不同用户设置权限。

4.3 多设备管理功能

可对具备智能终端功能的多类型的阴极保护设备进行管理（同一厂家的智能测试桩、恒电位仪、智能排流器等），具备远端控制、数据接收、传输、远程升级采集仪内嵌控制程序等功能。

4.4 阴极保护数据存储、统计、分析功能

系统应能自动存储阴极保护电位，并提供阴极保护数据人工录入和自动统计分析功能。

4.5 专家系统

应有专家系统诊断模块。专家系统诊断包括知识库维护、故障诊断、诊断历史查询，知识库维护用于维护系统中的故障诊断知识，诊断历史查询用于统计故障原因、故障现象发生的次数，故障诊断给用户提供诊断的交互界面，通过系统提出问题、用户回答问题的交互过程得出诊断结果。

4.6 系统安全性

系统应具备防病毒、防攻击功能，保障数据存储安全。

图1 智能测试桩外形图

图2 智能测试桩电脑后台图 GPS定位

图3 智能测试桩电脑后台图 电位数据列表

图4 智能测试桩电脑后台图 数据下载

图5 智能测试桩电脑后台图 数据曲线

图6 升级改造后智能测试桩现场图

5 结语

阴极保护智能测试桩系统以数字化、智能化的方式采集阴极保护多路电位数据代替传统的人工万用表野外采集方式，系统主要由智能电位采集仪终端与智能阴保云监控系统。采集仪根据设置要求自动采集被保护管道的电位数据信息并将所采集到的信息,通过无线网络发送到阴保系统监控中心，阴保系统监控中心负责数据的接收、处理，最终形成报表以供管道管理人员分析处理。

阴极保护智能测试桩能够有效的减少对长输管道阴极保护效果监控上投入的人力、物力，同时提高数据传输的及时性和可靠性；降低阴极保护系统的管理和运行维护费用，提升阴极保护系统智能化管理水平。