嘉兴市天然气管道阴极保护远程监控系统的实现_居兴波
智能阴极保护数据采集终端的设计
智能阴极保护数据采集终端的设计发布时间：2021-12-27T02:06:03.399Z 来源：《科学与技术》2021年27期作者：徐嘉[导读] 本文利用物联网通信模块取代采集+dtu传输的方式，构建了全新的阴极保护数据采集终端，具有功耗低、待机时间长的特点徐嘉北京讯腾智慧科技股份有限公司 100029 摘要：本文利用物联网通信模块取代采集+dtu传输的方式，构建了全新的阴极保护数据采集终端，具有功耗低、待机时间长的特点。
经现场测试，完全可以替代人工进行现场连续监测。
0.引言燃气是社会经济发展的重要基础性能源，主要包括天然气和液化石油气两个主要组成部分，其中天然气是优质、高效、低碳的清洁能源，能为人民的生产生活提供很多便利。
作为输送手段的燃气管网，也会受到很多因素影响管网运行安全的，其中管道腐蚀是最大的影响因素。
为了解决这个问题，燃气公司在管网建设时会对管线进行耐腐蚀处理。
但单纯的采用物理防护的方式无法从根本上预防管道腐蚀，因此，目前多利用电保护法和绝缘层保护相结合的方法，即将管道与牺牲阳极或恒电位仪连接，使管道达到保护电位为-0.85V至-1.20V之间,达到最大的保护效果,保证管网运行安全。
同时还需要注意不能让管道处在过保护或欠保护状态，过保护会导致管道脆化爆裂，欠保护起不到防腐蚀作用。
为了检测保护系统的是否在最佳保护效果，燃气公司会安排定期的人工运维进行参数测量，周期一般是几个月或半年一次。
由于周期长，效率低，导致无法对保护系统和保护效果进行正确的评价，无法及时有效的处理干扰，影响管网运行安全。
综上，研制一套燃气管网阴极保护系统，用于实时监测管网阴极保护数据、评价阴极保护状态就尤为重要了。
1.阴极保护监控系统终端介绍智能阴极保护终端采用是采用物联网设计思路开发的一款集成化阴极保护状态采集的产品，终端通过外加试片方式自动采集阴极保护运行数据，利用4G CAT1网络通讯、将管道保护的通电电位、断电电位、自然电位、交/直流电流、交流电压等数据发送到终端设备的服务器，实现遥传遥控（修改采样频率、采样范围）。
燃气管道的检验
第十二条 使用单位应当根据检验周期，对 GBI-III级次高 压燃气管道制定全面检验和合于使用评价计划，对 GBl-IV 级次高压燃气管道、 GBl-V级和 GBl-VI级中压燃气管道、 GB2级热力管道，制定全面检验计划，并且及时向压力管 道使用登记部门申报全面检验、合于使用评价计划，在合 于使用评价或者全面检验有效期届满前 1个月之前向检验 机构、评价机构提出全面检验、合于使用评价要求，安排 全面检验、合于使用评价工作。
(三) GB1-V级(0.2 < p≤0.4)、 GB1-VI级(0.1 <P≤0.2)中压燃气管道。
第一章
第四条 GBl管道定期检验的基本方式和要求如下:
(一)GBI-I级、 GB1-II级高压燃气管道，定期检验包括年度 检查、全面检验与合于使用评价，定期检验要求(包括报 告格式)参照《压力管道定期检验规则一-长输(油气)管道》 (TSG D7003)，其中地区级别划分按照GB 50028-2006 《城镇燃气设计规范》执行;
第五条 GB2级管道，如果为管沟敷设或者架空敷设，管 道本身、附属设施与安全保护装置定期检验参照工业管道、 压力容器定期检验有关要求执行;如果为直埋敷设，定期 检验按照本规则中压燃气管道的要求进行。
第六条 年度检查，是指在运行过程中的常规性检查。年 度检查至少每年1次，进行全面检验的年度可以不进行年 度检查。
燃气管道的检测
授课人：李建鸿 四川嘉兴鸿宇燃气管道检测有限公司
提纲
1.管道检测评价的目的和意义 2.管道检测定检的规定 3.管道检测的特点 4.管道检测技术 5.管道检测新技术 6.总结
1．管道检测评价的目的和意义
1.1 检测是保证在役管道安全运行的诊断措施
埋地燃气管道阴极保护牺牲阳极防腐系统的综合检测方法
阴极保护产品、设计、工程施工一站式服务；提供阴极保护完整解决方案埋地燃气管道防腐系统的综合检测方法埋地天然气管道埋入地下一段时间后，由于受土壤、降水、微生物、地表植被等各种环境因素的影响，都会出现或多或少的管线腐蚀，必须对这些腐蚀点进行定期的检查或修复，以保障供气管道的安全运行。
埋地管道的防腐系统一般采用外防腐绝缘涂层和阴极保护联合措施。
所以现行的管道腐蚀防护检测技术也都是以管道的外防腐涂层状态和阴极保护的保护效果为检测对象。
根据是否将管道挖出，检测又具体分为开挖检测和地面无损检测。
开挖后对管道直接检测是最直接的手段，但是该种方法又受到诸多实际情况的限制，所以除了少数情况下使用开挖检测之外，主要都是借助于各种仪器在地面进行无损检测。
防腐层状况检测分2个方面进行：一方面是测量管道防腐层绝缘电阻，方法有变频一选频法、管内电流法和电位差法3 类; 另一方面是进行管道防腐层缺陷地面检测，有皮尔逊法( P E A R S O N) 、多频管中电流法( PCM) 、直流电位梯度( D C V G ) 和密间隔电位测量( CWS ) 等方法。
阴极保护效果主是看保护电位是否能处于有效的保护范围内，是否出现欠保护与过保护的情况。
阴极保护产品、设计、工程施工一站式服务；提供阴极保护完整解决方案在防腐层的检测方法中，电位差法和管内电流法都是通过两点电位的变化和流失的电流量来计算两点问防腐层的绝缘电阻率，都需要开挖出管道，并且要求有管道露铁点作为测量的接触点; 变频选频法、皮尔逊法、P C M法、C I P S / D C V G法都是通过在管道上加载交流或直流信号来完成检测，电位差法、管内电流法、变频选频法只是单一的计算绝缘层电阻率，皮尔逊法能检测管道的走向、埋深和防腐层破损点的位置，操作简单易学，检测速度快，但是操作经验对检测的精确性有很大影响。
P C M法能检测管道的走向、埋深、防腐层破损点的位置和防腐层绝缘电阻率，对操作人员要求较高，检测速度不如皮尔逊法快; C I P S / D C V G法能准确地测量真实的管地电位和防腐层破损点，并能判断破损处是否处于被腐蚀状态，该法只能用于有阴极保护系统的管道，检测速度也较慢。
39 阴极保护远传监控系统在城镇燃气管线上的应用(付山林)
阴极保护远传监控系统在城镇燃气管线上的应用付山林 程彤 曹备 张琳 王长征（北京中腐防蚀工程技术有限公司 100083）摘要：埋地管道必须采用防腐层辅以阴极保护的腐蚀控制系统，并要求加强阴极保护生产运行管理过程的监测检测。
本文通过介绍阴极保护远传监控系统在城镇燃气管线应用的优点、主要实现的功能，说明了远传监控系统是一种非常有效且实用的系统，可有效减少了燃气管线的腐蚀事故的发生，具有十分重大的意义。
关键词：远传监控 阴极保护 数据1 前言阴极保护是埋地管道腐蚀控制的重要技术之一，我国有关标准规定：埋地管道必须采用防腐层辅以阴极保护的腐蚀控制系统，并要求加强阴极保护生产运行管理过程的监测检测，定期管理维护阴极保护设备装置，采集评定阴保数据和运行参数，确保其运行连续性和保护有效性，使之充分发挥作用，有效减少腐蚀事故和损失，保障生产安全和公共安全[1,2]。
2 阴极保护远传监控系统的优点被阴极保护的设备分布的地理情况比较复杂，自然环境也各异，如有的在海里如军舰和采油平台等，有的在江上，如桥梁的立柱，有的在电厂，如大型球罐，有的在地下，如地下燃气管道等，因此防蚀设备上阴极保护会因为各种条件如自然环境气候的变化而变化，监测人员往往需要定期到现场对节点设备做监测，但防蚀工程现场测试点数量较多具体分布情况往往较复杂，各个测试点的状态也不一样，节点很难做到同时监测，在一个固定间隔里监测数据，难免出现个别节点的异常情况不能及时被发现。
一旦个别节点出现异常，就可能直接或间接对企业带来损失。
实施阴极保护远程管理系统后，燃气企业的这一状况可以大大得到改善。
在企业监测中心的服务器上部署阴极保护远程管理系统，在每个防蚀节点的阴极保护设备上安装电子采集装置，采集装置会根据在线阴极保护远程管理系统（以下简称远程管理系统）的指令以指定的频率、方式实时采集数据。
远程管理系统会以用户指定的周期或时间去采集装置提取数据并对数据加工分析。
基于负压力波法的城市天燃气管线远程监控系统
众所周 知，管道 内的天然气 气体压力 、流动速 度
等状态参数 受环 境影响 比较 大，这些影响 因素称 为噪 音 ，需要通过一 定 的算法进行 降噪处理 ，使获 取的数
所设 计的位置 、时间、采 样方式 、探测精 度等各不相 同，这就增加 了获 取数据进行分析 的难度 。如何将这
些 传 感 器 的数 据 进 行 有 效 利 用 ，最 大 限度 的 提 取 有 用
大大提高 了系统 的性 能和容错 能力。但是多个传感器
① 基金项 目： 宁波科技局留学生创业资金项 Ｉ（０ ９ ３０ １ ￣２ ０ Ｂ ２ １） １
收 稿 时间 ： １．８３ ； 到修 改稿 时间 ： １．９２ ２ １０ ．０收 ０ ２ １０－８ ０
４ 系统建 设 Ｓｓ ｍ Ｃ ｎｔ ｃ ｏ ６ ｙｔ ｏｓ ｕｔ ｎ （）的长度为 ２ ，所 ｉ ｎ
获取的采样点频率为 血，则分解层数一般应 小于 ｎ ；
图 １ 天然 气输气管线基于负压力波法检漏原理 图
Ｌ：为整条天然气 管道的总 长度（ ；Ｘ：泄漏 点 ｍ） 到管道上游传感器的距离（ ：其 中 Ｔ ，Ｔ ｍ） ｌ ２为发生泄
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在上述公式 中，Ｘ ｋ：采 样信号 函数 ； （） Ｎ：采样数
据 总 数 ；ｈ ，ｌ Ｏｈ ：进 行 小 波分 层 分 解 过 程 中的 滤 波 器 的
脉冲 响应信 号，只要获取这两个参数的数值便可 以分 级进行 小波变换 ；ｉ ：分解 的层数 ；Ｃ ＋ （ ） ｉ （ ） ｉ ｌ ，Ｄ＋ｌ ｍ ｍ
时间差 △ （ 。 Ｔ ） ｌｓ
油气管道阴极保护技术分析
油气管道阴极保护技术分析发布时间：2023-01-13T08:51:43.514Z 来源：《工程建设标准化》2022年8月第16期作者：王自喜[导读] 随着油气行业的规模不断扩大，在未来遇到的影响生产运行的腐蚀情形会越来越复杂，而阴极保护技术作为一种保护管道的重要手段，也要与时俱进，不断更新和发展，这样才能确保和延长管道的使用寿命，进而确保和促进整个行业的发展和进步。
王自喜锦州石化公司 121001摘要：随着油气行业的规模不断扩大，在未来遇到的影响生产运行的腐蚀情形会越来越复杂，而阴极保护技术作为一种保护管道的重要手段，也要与时俱进，不断更新和发展，这样才能确保和延长管道的使用寿命，进而确保和促进整个行业的发展和进步。
关键词：油气管道；阴极保护技术；应用引言阴极保护技术是当前社会发展过程中的一个热点话题，受到社会各界的广泛关注与支持，与油气管道息息相关，有着不可或缺的作用，同时也是进一步保证油气管道运输的一项关键性技术，对油气领域的发展有着重要的意义，是现代化社会发展背景下的必然趋势和必然结果。
1油气储运管道腐蚀的不良影响分析在油气运输管道的应用过程中，因管道自身质量问题、管道安装问题以及各种外部因素的影响作用，使得管道很容易出现腐蚀现象。
如果油气管道的腐蚀问题长时间得不到有效处理，就会引发油气泄漏事故发生。
这样的情况不仅会加大油气储运过程中的损耗，进而对油气企业的经济效益造成不利影响；同时也会预留严重的安全隐患，甚至会引发火灾、爆炸等重大的安全事故。
由此可见，油气储运管道腐蚀具有非常严重的不良影响，因此在具体应用中，油气企业一定要通过合理的技术措施来做好管道防腐工作。
2管道防腐的重要性众所周知，油气管道工程是我国重点发展的项目之一，且在现代化经济与科技迅速发展的社会背景下，人们对油气资源的需求量正呈现不断上升的趋势。
在这样的大环境下，也极大推动了我国油气领域的相关发展，此领域面临的既是机遇也是挑战。
基于GPRS的输油管道阴极保护远程监测系统设计
基于GPRS的输油管道阴极保护远程监测系统设计关维国;秦志猛;任国臣;鲁宝春【摘要】为实现输油管道阴极保护系统的远程自动化监测与参数集中管理,开发了一种基于GPRS的分布式管道阴极保护参数远程监测系统;设计监测终端检测现场保护点的阴极电位、恒电位仪电压和阴极保护电流,采用GPRS无线网络以TCP/IP 方式远传数据至监测中心工控机,实现了分布式多监测点阴极保护状态的在线监测与参数管理;运行测试结果表明,该系统稳定可靠,实现了对多站点、多通道数据的远程集中监测,阴极电位的检测精度达到了0.5％,可满足输油管线阴极保护的远程自动化监测需求.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2015(023)008【总页数】4页(P2736-2738,2752)【关键词】阴极保护;数据采集;GPRS网络;远程监测【作者】关维国;秦志猛;任国臣;鲁宝春【作者单位】辽宁工业大学电子与信息工程学院,辽宁锦州 121001;辽宁工业大学电子与信息工程学院,辽宁锦州 121001;辽宁工业大学电气工程学院,辽宁锦州121001;辽宁工业大学电子与信息工程学院,辽宁锦州 121001【正文语种】中文【中图分类】TP368.1石油、天然气埋地管道防腐检测是保证石油化工行业安全生产的关键，90年代以来广泛采用涂层加注入电流阴极保护技术来防止管道防腐层的老化［1］。
目前国内管道防腐阴极保护参数多依靠万用表及测试仪以人工方式进行检测，对于管网复杂且大规模分布的厂区与长距离管线，人工检测方法效率低、可靠性差、危险性高，难以满足管道阴极保护参数实时监测的需要［2-3］。
因此，利用现代无线通信技术，研究输油管道阴极保护远程在线监测系统，对管道阴极保护系统中的阴极保护电位、恒电位仪输出电压及电流进行现场自动监测，实现数据集中化管理与保护状态远程监测具有重要的意义。
为此提出了基于GPRS的分布式输油管道阴极保护远程监测系统设计，该系统能够实时监测阴极电位、恒电位仪电压、电流等管道阴极保护参数，经GPRS无线数据传输，实现阴极保护状态的远程在线监测与数据管理。
石油天然气长输管道阴极保护作用及管理要求
石油天然气长输管道阴极保护作用及管理要求摘要：阴极保护技术在长输管道中已获得广泛应用。
长输管道腐蚀防护采用防腐层加阴极保护系统的做法。
管道施工和运行中防腐层存在漏点损伤，阴极保护系统向管体施加保护电流，管-地电位产生负向极化，实现管体保护。
长输管道主要应用强制电流法，牺牲阳极法用于高寒特殊环境或提供辅助保护。
目前应用范围已从长输管道发展至油气站场、油库、燃气管网，形成区域性阴极保护技术。
随着计算机技术和数值模拟技术的发展，国内已开展阴极保护数值模拟技术在工程领域的实践研究。
未来几年我国油气管道、高压电网、铁路公路发展迅速，对管道设计和安全运行提出了更高要求。
关键词：油气长输管道；阴极保护技术；金属结构引言：油气长输管道保护措施有很多种，但阴极保护技术是最合适的。
该项技术在油气长输管道中的应用，利用的阴极电流将金属阴极进行极化，具体会采取牺牲阳极或者增加外部电流的方式来实现。
所以，本文对油气长输管道中阴极保护技术的具体应用进行了探析，对具体的保护措施进行了总结。
1阴极保护技术应用概况石油储运设施的腐蚀是一个很复杂的过程，并与多种因素有关。
为了减缓金属的腐蚀，在土壤腐蚀调查的基础上，在长输管道和站库上采用了外加电流阴极保护技术，辅助以牺牲阳极保护技术，全面遏制了金属腐蚀穿孔的发生，取得了明显的经济效果。
1.1长输管道阴极保护技术金属电化学腐蚀是指金属与电解质发生电化学反应所产生的腐蚀，阴极保护技术是利用保护电流使金属表面极化，从而抑制金属与电解质发生电化学反应，避免腐蚀发生。
阴极保护的方法有牺牲阳极法和强制电流法。
牺牲阳极法因金属和牺牲阳极之间的驱动电压有限，一般用于所需要保护电流较小的情况。
强制电流法主要由恒电位仪、辅助阳极、电绝缘装置、参比电极等装置组成，因其保护电流大且可根据极化电位变化自动调节保护电流大小而得到广泛应用。
1.2区域性阴极保护技术油田站库内部的埋地管道与储罐金属腐蚀给油品的储存和管理带来了严重的挑战，由于其管网复杂，搭接较多，绝缘情况差别较大，所以牺牲阳极的应用受到限制。
阴极保护远程监测系统在城镇燃气中的应用
燃气技术Gas Technologydoi:10.3969/j.issn.l671-5152.2020.05.004阴极保护远程监测系统在城镇燃气中的应用□泉州市燃气有限公司（362000 )陈小华摘要：防腐层和阴极保护作为埋地钢质燃气管道腐蚀防护的有效方法已经得到了广泛的应用。
最近几年，对于城市的建设越来越完善，速度也越来越快，无论是城市轨道交通，还是高压电塔等方面，都会给油气管道以及它的阴极保护体系造成较大的影响。
近一二十年来国内外油气管道失效案例、安全事故和检测数据表明，在具有交、直流等杂散电流干扰存在的情况下，管道更加容易出现过保护、欠保护以及一些新的腐蚀失效模式。
为此，如何通过技术手段实现对埋地钢质燃气管道阴极保护效果进行评估，即阴极保护远程监检测系统研究是亟待解决的问题。
本文针对埋地钢质燃气管道阴极保护真实电位的测量、采集及远程传输开展，主要研究了试片法极化电位测量技术、阴极保护数据采集无线传输硬件设计以及对阴极保护监检测系统进行整体规划和结构设计，并在实际工程中予以运用。
关键词：钢质管道阴极保护电位测量杂散电流1前言将阴极保护极化电位测量技术和无线传输系统有 机结合，实现管道极化电位的无线监测和准确测量，实现阴极保护的智能化管理。
相对于传统管道阴极保 护来说，远程阴极保护监检测系统是一个集阴极保护 电位数据及相关参数采集、信息传输、处理并转化的 智能控制系统，在埋地钢质管道防腐蚀领域具有重要 的实践价值。
在国内外，都是以阴极保护电位为准则来评价埋 地钢制管道的阴极保护效果，标准都是一样的w。
就 管道阴极保护电位的测量原理和方法上，国内外也很 接近，即采取有效措施消除或减小阴极保护电位测量 中的IR降，得到真实的保护电位，以此准确并实时监 控阴极保护状态。
2 阴极保护电位计算及效果评价2.1阴极保护电位计算阴极保护计算主要是对阴极保护系统中相关电位 值及电流值的理论计算，根据埋地钢质管道，计算管 道沿线表面及周边电解质中电位及电流值的大小和分 布情况将显得尤为重要，通过阴极保护计算可以从理 论上评估被保护金属管道的腐蚀情况。
长输天然气管道智能监控警示系统的研发应用
长输天然气管道智能监控警示系统的研发应用侯志博 王全乐 柴登龙（中石油北京天然气管道有限公司 北京 100101）1 引言目前，中国石油所辖在役油气管道总里程约为6万公里，其中天然气管道里程约为4万公里。
管道管理、巡护看护工作的质量和水平，直接关系到管道安全运行和长治久安。
党的十九大以来，国家和各级地方政府出台了多项法律法规，对安全环保生产提出了更加严格的要求，日趋复杂多变的外部环境提出了严峻挑战，易发频发的自然与地质灾害也严重威胁着管道安全。
尤其是保障人口密集型高后果区运行安全，提升管道日常巡护质量，成为当前亟待解决的重要课题。
中国石油各管道企业在管道保护方面均进行大胆探索，引入无人机和视频监控等新技术设备，但总体上仍以传统人工巡护为主，属地巡线工和工程师每天对管线进行实地巡检。
主要问题是巡护成本较高，不能对管道进行实时监控。
根据目前管道巡护管理现状，本文以现有管道警示桩为载体，将视频监控设备集成其中，研发制造一套管道线路智能监控警示系统，实现对管道线路及其周边环境的实时监控。
经试用，该系统运行稳定可靠，系统设备成本低、集成度高、智能响应及时准确，并且设备便携性好、安装工序简单。
2 天然气管道线路巡护管理现状现阶段，各管道企业对管道线路的巡护仍以人工为主，每天均由属地巡线工对管道线路进行徒步巡检，管道维护站通过GPS定位系统对巡线工的巡检工作进行监督和考核。
管道维护站人员定期以驾车巡检和徒步巡检相结合的方式对管道线路进行巡检。
传统的管道线路巡护方式，主要问题是人力和物力成本较高，只能对管道实现单点时间的巡查，并根据经验进行预测，无法实现全天候实时监控。
面对日趋复杂多变的社会环境，对管道线路的全天候实时监控，以及对危害管道安全运行的活动及时制止，成为各管道企业亟待解决的问题。
伴随着视频监控和无人机技术的快速发展，各管道企业在应用这两项技术方面均进行探索。
对管道的穿跨越等重点地段安装视频监控，对社会活动偏少的地段进行无人机巡检。
强制电流阴极保护远程监测系统
煤气与热力GAS & HEAT第39卷第9期2019年9月Vol. 39 No. 9Sep. 2019强制电流阴极保护远程监测系统沈立龙（马鞍山港华燃气有限公司，安徽马鞍山234000）摘 要：介绍强制电流阴极保护远程监测系统（简称远程监测系统）的设备安装方式、采集对象、系统流程，将人工抄录数据作为基础,分析远程监测系统监测数据（简称监测数据）的有效性。
远程监测系统的设备安装方式可采用地面安装、地下安装。
远程监测装置主要由监测装置、发 射接收装置&自带锂电池、SIM 卡）组成，可以实现保护电位的自动采集和发送，以及接收由监控中 心发送来的高低电位报警限值。
通过接线盒等装置，还可实现对保护电位的人工抄录。
监测数据与人工抄录数据的相对误差范围为-0.91% ~1 关键词：强制电流阴极保护；远程监测； 中图分类号：TU996.6文献标志码：B 1杂散电流的存在,对燃气管网阴极保护系统的正常运行提出了更高的要求。
判别阴极保护系统是否正常运行的依据是采用人工间歇测量的相关参数，但测量周期较长且数据不连续，不易及时发现问题。
本文针对人工抄录存在的问题,提出强制电流阴极保护远程监测系统,对相关 行 $22.1设备安装方式及采集对象强制电流阴极保护远程监测系统（ 远程监测系统）的本地设 强制电流阴极保护装、远程监测分，可采用地面安装、安，采用地面安装时的设备安装方式见图1，中未出电源$1可，除了 极 等需要埋于地下的装置外， 、电、远程监测 ：安装在地面的不，电不 管桩从面的不 $ 面安装不 的是，采用 安 时，、电 、远程监测安 监测 $ 面安安 的现分别见图2、3$不行理，不77%，监测数据精度理想。
保护电位文章编号：1000 -4416（2019）09 -0A33 -03面 及监测 面 燃气设$远程监测装置主要由监测、发（ 电、SIM 卡） ，可现保护电位（管电 ）的 采 发 ， 及 监 中发 的高 电 $ 等 ，可 现对保护电 的人工抄录$ 远程监测 现安装方便，操作-20 ~ 50 6,防护等级别为*68$远程监测对数据的采可根据用户需要进行设定，通常的采集时间间 15min $2.2远程监测系统流程远程监测系统主要 本 设 、 网、等 分 ， 系统流程见 4$ 远程监测 采的保护电位数据经GPRS 网，监控中设置网关 、数据处理 、数据 ［务，对数据进行数据处理存。
阴极保护智能远程监控系统应用与发展
阴极保护智能远程监控系统应用与发展2 中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司泽普油气开发部，库尔勒，8410003 中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司哈得油气开发部，库尔勒，8410004中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司东河油气开发部，库尔勒，841000摘要：本文详细介绍了阴极保护智能远程监控系统，并重点阐述了其发展现状和应用中存在的问题及发展趋势。
该系统可以实现传统阴极保护系统的智能化升级改造，对阴极保护参数的实时在线监测、恒电位仪的远程调控以及阴极保护系统的故障报警及诊断。
关键词：阴极保护智能远程监控系统、远传远控、在线监测1前言目前，阴极保护被广泛应用于油气田、长输管道、城市燃气、炼化等领域，其后期的运行维护以及测试需要投入大量的人力、物力。
然而，传统的人工检测问题较多，如数据缺失，电位测试不准确，断电电位难以测试，无法实时监测，成本高等[1]。
此外，随着智慧化油田、智能管网的发展，对阴极保护智能化提出了新的要求，实现阴极保护系统的智能化、数字化，有利于提高阴保实时检监测水平及数据采集的准确性，降低运维成本，提高管理水平，保障国家能源安全。
阴极保护智能远程监控系统（图1所示）主要由云端阴极保护数据管理系统、智能恒电位仪、智能测试桩和阳极系统组成，以地理信息系统（GIS）为管理平台，以MySQL数据库作为系统统一的数据库，以公共无线数据通讯（GPRS）和其他有线通讯相结合的方式为数据传输手段，基于云端的阴极保护数据管理具备远程数据采集、传输、接收、显示、处理、控制、数据分析、故障分析与处理等功能，实现阴极保护数据管理的网络化、智能化，实现低成本遥测和遥控，实现对管道等被保护体保护状况的在线检测，同时可以通过远程监控方式随时监视并调整恒电位仪的工作状态，配合阴极保护在线监控专家系统进行辅助分析。
图1 阴极保护智能远程监控系统示意图2发展现状阴极保护智能远程监控系统通过GIS系统集成，数据采集分析，形成最终的集成结果。
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阴极保护数据采集终端分布在管道沿线各个监测 点，负责采集管道沿线的阴极保护数据；恒电位仪 安装在对应的门站内，承担管道强制电流阴极保护。 ２．２ 网络通信层
管道阴极保护数据采用 ＧＰＲＳ （Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ）通信；位于门站的恒电位仪则通过光
缆直接接入系统。 ２．３ 操作管理层
测试桩 测试牌接线盒
测试电缆
远程终端
接地电缆 接地体
极化探头电缆 极化探头
管道电缆
图 ４ 阴极保护测点 ＧＰＲＳ 通信接入点
ＧＰＲＳ 是在现有 ＧＳＭ 系统基础上发展出来的 一种新的网络业务。ＧＰＲＳ 采用分组交换技术，每个 用户可同时占用多个无线信道，同一个无线信道又 可由多个用户共享，实现资源有效利用，从而实现 高速率数据传输。ＧＰＲＳ 支持基于标准数据通信协 议的应用，可以实现与 ＩＰ 网、Ｘ．２５ 网互联互通。 ＧＰＲＳ 具有全双工运作，间隙收发，永远在线，只有 收发数据才占用系统资源，计费方式以数据传输量 为准等特点，由于 ＧＰＲＳ 的核心层采用 ＩＰ 技术，底 层可使用多种传输技术，使得它较易实现端到端、 广域的无线 ＩＰ 连接，以实现某种特定功能。 ４．２ 恒电位监测接入点
北京科技大学，２０１０． ［６］ Ｍａｇｅｅ，Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ７．０ 使用详解［Ｍ］．北京：机械
工业出版社：１９９９． ［７］ 汪成为，郑小军，彭木昌．面向对象分析、设计及应用［Ｍ］．
北京：国防工业出版社，１９９２．
（收稿日期：２０１６－０６－１３）
－６１－
操 作 员 管 理
操 作 权 限 管 理
空间数据库
属性数据库
ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ
恒电位仪服务程序
阴极保护监测终端服务程序 ＭＴＵ
图 ８ 阴极保护远程监测系统用户功能框架
阴极保护管理平台
数据监控 运行概况 地图浏览 数据列表 测点状况
报警信息 报警显示
报警一览表 测点检测
查询分析 工况趋势图 工况分布图Байду номын сангаас
据巡检、定点连续监测、当班管理及报表系统、阴极 保护运行查询和统计、管道资料管理、系统管理等
建材与检测
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内容。整个系统以天然气 ＳＣＡＤＡ 调度监控平台为 依托，将阴极保护监测和管理纳入到燃气调度管理 体系之中，形成统一、完整的系统整体结构［７］。系统 用户功能框架见图 ８。 ５．３ 阴极保护管理平台
恒电位仪安装在相关门站控制室，可以直接接 入门站站控系统，然后经远程光缆上传至调度中心 （见图 ５）。 ５ 阴极保护管理平台 ５．１ 主站 ＭＴＵ
阴极保护远程监测系统相对于 ＳＣＡＤＡ 系统独 立构成网络系统，其数据流结构见图 ６。
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远程终端
▲ ▲ ▲
图 ５ 恒电位监测通信接入点
ＭＴＵ
ＳＱＬ
ＲＳＳＱＬ
▲
▲
▲
当班管理（Ｂ／Ｓ） 阴极保护管理（Ｂ／Ｓ）
ＲＳＶｉｅｗ（Ｃ／Ｓ）
图 ６ 阴极保护远程监测系统数据流
ＭＴＵ 主站的作用是接收各远程终端上传的工 况数据，进行解析并转存到调度中心核心数据库， ＳＣＡＤＡ 系统与阴极保护远程监测系统的数据交接 界面设在数据库层面，通过数据交换库，ＳＣＡＤＡ 系 统自动将数据转存到对应的数据表［６（］ 见图 ７）。
恒电位仪
门站 ４ 恒电位仪
图 ２ 阴极保护远程监测系统总体构架
３ 现场数据采集
３．１ 阴极保护远程监测终端
阴极保护远程监测终端（见图 ３）集成了无线通
讯技术、低功耗技术，实现了管道保护电位的自动
检测、数据采集与传输。工艺上，采用了不锈钢管桩
方式，使得采集仪满足埋地安装要求。
天线接收端
测试牌接线盒
不锈钢管桩
阴极保护监测管理系统功能菜单分两级目录， 见图 ９。 ６ 结语
阴极保护远传监控系统的主要功能包括阴极 保护参数测试评价、阴极保护设备装置管理维护、 阴极保护故障发现排除、系统和环境干扰测试评价
和综合治理等。阴极保护系统运行正常与否往往通 过燃气管线的阴极保护参数的状态变化予以反映， 通过对阴极保护参数的检测监测和分析评价可以 诊断判定阴极保护系统的总体运行状况，如检测分 析保护参数有效性、干扰状况和影响因素、故障类 别和主要原因等。因此，检测监测阴极保护数据和 运行状况是阴极保护系统管理的主要手段。
恒电位仪整体是一个负反馈放大 － 输出系统， 与埋地天然气管道构成闭环调节，通过参比电极测 量通电点电位，作为取样信号与控制信号进行比 较，实现控制并调节极化电流输出，使通电点电位 得以保持在设定的控制电位上。
恒电位仪所有报警均提供声光报警，同时在液 晶屏上显示报警原因。
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检
阴 极 数保 据护 远定 传点 检 测
工基 况于 分地 布图 图的
工 况 一 览 表
阴 极 保 护 检 测
当班管理
维报 修表 管管 理理
资统 料计 查查 阅询
ＳＣＡＤＡ 系统操作平台
资料管理
测管 点理 信基 息础 管数 理据
预故 案障 资诊 料断 管手 理册
系统管理
测测 点点 维运 护行 资资 料料 管管 理理
阴极保护实时工况数据
▲ ▲ ▲
ＧＰＲＳ
实 工况参数属性表 时
数 据
实时数据刷新表
表 集
工况数据跟踪记录表
实 小时数据统计表
时 数
日数据统计表
据 表
月数据统计表
集 年数据统计表
ＭＴＵ
阴极保护工况 数据汇总库
▲
阴极保护资料 数据汇总库
▲
管道基础资料表 资 料
故障诊断资料表
数 据
故障处理预案表
表 集
测点管理信息表 管
城市天然气输气管道地下钢管的防腐和保护 是关系到管道输气运行状态、确保天然气输气安 全、延长管道使用寿命的重大问题，是管道日常管 理的重要工作内容。
根据现行国家标准，管地界面极化电位是判断 阴极保护有效性的现行标准。但限于现场条件及极 化电位读取等原因，日常管理中通常是以人工巡线 方式来间隙性探测阴极保护［１］。
测试电缆 远程终端
接地电缆 接地体
极化探头电缆
管道电缆
极化探头
燃气管道
图 ３ 阴极保护远程监测终端
为了全面掌握杂散电流干扰和电位变化波动 情况，利用阴极保护电位远传监测系统对该次高压 管道进行 ２４ ｈ 连续监测，时间选取 １０：３０ 至第 ２ ｄ
的 １０：３０。测试内容为管道的自然电位、通电电位、 断电电位；数据采集时间间隔为 ５ ｓ；土壤环境为干 燥，阴极保护系统运行正常。
通常根据对被保护体提供电流的方式不同，可 区分为两种阴极保护方法，即牺牲阳极阴极保护和 外加电流阴极保护。阴极保护和涂层联合应用现已 被公认为是埋地设施最为经济有效的防腐蚀手段。 ２ 系统总体构架
系统分 ３ 个层面： ２．１ 数据采集层
包括阴极保护数据采集终端和恒电位仪，其中
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嘉兴市天然气管道阴极保护远程监控 系统的实现
居兴波
嘉兴市天然气管网建设有限公司
摘 要 天然气管道阴极保护和恒电位保护不仅牵涉到管道使用寿命，而且关系到天然气输气安 全。着重阐述阴极保护数据采集和远程传输技术，包括低功耗检测技术、无线网络传输技术、数据 处理技术等，通过极化测试探头与远程监测系统的结合，实现天然气管道阴极保护远程监测和优 化管理。 关键词 燃气管网 阴极保护 ＧＰＲＳ 通信 数据处理
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１ 阴极保护基本原理 阴极保护是一种控制金属电化学腐蚀的保护
方法，是基于电化学腐蚀原理的电化学保护方法， 通过阴极极化使被保护金属的电极电位负移至某 个保护电位范围，从而抑制金属结构物的电化学腐 蚀［３］。其原理见图 １。
直流电源
外部阳极
阳极
电流
腐蚀点 电子
金属管道
电解质
腐蚀电流 阴极
电子
图 １ 阴极保护原理
维修记录表
理 数
权限配置管理表
据 表
操作员信息表 集
手工数据输入处理层
阴极保护信息管理系统 ＷＥＢ Ｓｅｒｖｅｒ ＩＩＳ ｖ６．０ Ｎｅｔ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｖ２．０
公司局域网
阴极保护资料管理 当班管理
报表管理
统计查询
图 ７ 阴极保护远程监测系统数据库平台
５．２ 系统功能框架 阴极保护远程监测系统用户功能包括现场数
阴极保护远程监测主站 ＭＴＵ 设在调度中心， 接入 ＳＣＡＤＡ 系统数据库，统一在调度平台上展现 阴保管理功能［４］。
系统总体构架见图 ２。
ＭＴＵ 服务器 公司局域网
操作平台
互联网
移动通信系统 ２Ｇ／３Ｇ
测点 １ 测点 ２
测点 ２０
移动平台（远期） 便携机
智能手机 门站 １
远程光缆 门站 ２
恒电位仪
维修管理 故障诊断 故障处理
基础信息 管道信息 测点信息 网络信息