长输管道阴极保护监测与诊断系统

长输管道阴极保护监测与诊断系统

引言

长输管道阴极保护是管道日常管理的重要工作内容，主要包括两个方面的工作，既阴极保护运行数据的采集和阴极保护运行数据的分析。

长期以来，由于线路长、监测点分散、交通不便，监测工作实施与管理难度高，工作量大，为此，国外在上世纪70～80年代首先开始进行远程监测方面的研究，主要采用的技术方案是飞机遥测和卫星通讯遥测，这些技术的运用，在一定程度上，达到了提高监测效率，降低劳动强度的目标，但高昂的数据采集成本限制了此类技术的应用。

在数据分析方面，美国环境总署曾经组织了有关的专家，建立一套阴极保护系统的运行维护软件，该软件包括：腐蚀防护的教育和智能性专家诊断系统，可实现数据记录、智能性专家诊断、设备查询、日常管理确定敏感地区的管道位置，以便发生故障时，及时提供相关的详细资料。同时也可提供管道事故的预警信息。便于管理部门及时准确的了解有关的阴极保护信息，也便于具体执行人员的自检和系统阴极保护的信息积累。

阴极保护技术具有较强的专业性，当前国内管道管理部门的阴极保护专业工程技术人员不足，而需要管理的管道却在不断增加，因此，通过采用新技术手段，提高阴极保护管理的水平成为发展的必然。

1 长输管道阴极保护监测与诊断系统架构

阴极保护在线监控专家系统是一套面向阴极保护领域的无线远程智能在线监控和专家决策支持系统。该系统以地理信息系统（GIS）为管理平台，以SQLSERVER数据库作为系统统一的数据库，以公共无线数据通讯方式（GPRS/GSM）和其他有线通讯方式相结合的方式为数据传输手段，以低成本的方式实现遥测和遥控；该系统实现了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，可以使得整个阴极保护系统处于最佳的工作状态，最大限度的起到保护的作用。

1）系统工作流程

●用户通过GIS应用程序提供的电子地图、图表和报表，可以直观的观察到管道沿

线保护情况，同时可以通过专家系统进行辅助决策，帮助用户分析阴极保护系统

中相关部分故障的原因和应对措施。

●恒电位仪数据通过有线通讯方式，利用用户原有通讯网络传送到异地的中心机房

服务器，最后通过服务器中对应的后台服务程序完成数据处理。对于没有有线通

讯条件的恒电位仪，其数据通过GPRS无线通讯方式进行传输。

●智能电位采集终端将采集的电位数据通过GPRS无线通讯方式传送到INTERNET网

上，通讯协议采用TCP/IP，数据通过INTERNET网传送到服务器中，最后通过服务

器中对应的后台服务程序完成数据处理。

●后台服务程序在数据处理时，同时完成数据的存储、通讯和与GIS系统的信息交

换工作。在GIS系统不工作时，可以实现自动的数据接受和信息下发功能。满足

数据采集无人的要求。

GIS 操作平台 恒电位仪运行

数据

远

传设备状态远控智能采集仪定时自动远程监

测重点连续远程监测后台服务程序

专家系统阴极保护故障诊断故障处理解决方案腐蚀评估与寿命预

测统计查询里程及时间图表运行数据统计报表系

统

管

理日常管理人工管理数据录

入维修与日常调查基础信息管道基础信息阴极保护相关信息

恒电位仪服务程序采集仪服务程序SQL Server 数据库空间数据库属性数据库

图1 系统软件架构示意图

图2 系统拓扑结构示意图

2）系统构成

(1) 管理中心服务器系统

软件：

阴极保护远程监控专家系统软件1套

Windows Sever 2003 1套

SQLSever2008 1套

硬件：

服务器1台

1个Internet静态IP地址的宽带接入1条（GPRS通讯）

短信接收模块及短信中心手机卡1套（GSM通讯）

(2)阴保站恒电位仪系统

每个阴极保护站需要配备一套阴极保护电源系统，每套阴极保护电源系统由如下设备构成：

IHF数控高频开关恒电位仪2台

YHS-1控制柜1台

恒电位仪通讯转换器视现场情况确定。

(3)智能电位采集系统

每个电位采集点需要配备一套智能电位采集系统，每套智能电位采集系统由以下设备构成：

智能电位采集仪1台

长效参比电极1只

水泥桩或钢桩1个

2 长输管道阴极保护监测与诊断系统主要功能

阴极保护在线监控专家系统结合地理信息系统（GIS）技术、专家系统（Prolog）技术、无线通讯（GPRS/GSM）技术和数据库技术，实现了被保护体及其附属设施的维护、终端设备的远程监控和遥控、图形化的管理、数据的查询与分析以及对出现的故障进行诊断等功能。在线监控专家系统的主界面如下图，从界面中可以直观的查看管道的走向、设备的位置以及异常检测点的特殊显示，从而有利于及时掌握阴极保护的运行情况。

图4 阴极保护在线监控专家系统主界面

其主要功能包括：

(1)专家诊断系统

系统内部集成的阴极保护专家系统，能够在充分利用监控数据的基础上，有效地对

阴极保护运行过程中出现的问题进行诊断，并给出故障发生的原因和相应的处理意见，从而给故障排查和维修提供了依据，提高了科学性和准确性。

图4 在GIS界面直接调用专家诊断功能

图5 统计查询界面中关联诊断功能

图6 图形对比诊断界面

图7 故障诊断界面

图8 故障诊断报告

(2)报警功能及动态响应

设备自动上传的数据，管理软件自动检测报警状态，当超出限定值时，标记该记录为报警记录，同时在电子地图中相应的设备图标标记为红色，以警示管理者对该监测点附近管道的运行情况进行排查。

(3)数据汇总统计

系统提供了对历史数据的报表统计和图表统计的功能，图表分为时间图表和里程图表。时间图表反应某检测点电位的历史变化情况，里程图表通过管道沿线各监测点的数据能够反映整条管道保护效果的变化趋势。

图9 智能电位采集仪保护电位-时间图表

图10 智能电位采集仪交流干扰电压-时间图表