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GPRS的阴极保护在线监控系统

作者:gdzyd.com 时间:2016-06-24 16:07:09 点击:

1采集仪特点

1)产品三化:模块化、标准化、小型化;
2)产品三高:采样频率高、分辨率高、精度高;
3)产品软件使用BS结构,内部设有超级终端,信息可授权共享;授权后可用网页浏览设定;
4)产品可通过无线、纳米光缆传输、局域网实现数据自动采集传输;
5)程序设有内部纠错系统,硬件上具有死机自唤醒功能。
6)采集仪供电系统为长寿命一次性电池供电,电池总容量大于30Ah或太阳能供电系统供电,可持续使用20年;
7)防雷电冲击功能:设备采集输入端承受15kV瞬时(20µs)直流高压后,能正常工作;
8)抗交流干扰:具有滤波功能,能够在30V以下的交流干扰电压环境下正常工作。
9)产品软件可以与SCADA系统共享数据库,提供数据采集端口。
10)在线远程控制阴极保护站恒电位仪的运行,通过开机、关机切换恒电位仪;远程监测恒电位仪运行参数及阴极保护数据;

2采集仪使用环境

1)气压86~106kPa;
2)周围环境温度-25℃~+55℃;
3)埋地或户外安装;
4)安装使用地点无强烈震动和冲击,无强电磁干扰。

3采集仪主要性能

1)工作频率:双频(900Hz/l800Hz);
2) 参比输入阻抗:大于1MΩ;
3)工作电压:6V~12V(DC)、(远程端监控中心:~220V);
4)采集仪为4通道检测设备:三路直流、一路交流;
5)工作电流:200mA;
6)待机电流:≤ 0.01mA;
7)供电方式:一次性免维护电池或太阳能电池;
8)通讯方式:GPRS方式、GSM短信方式、近距离无线通讯方式;
9)绝缘电阻:大于10 MΩ;
10)流经参比电极的阳极电流:小于3μA;
11)管地交流电位采集范围:0V~100V、分辨率0.1V、采样误差小于0.1V,采样速率1~10次/s、10s/次,用户可自定义调节;
12)管道自然腐蚀电位采集范围:-5.0V~+5.0V、分辨率0.001V、采样误差小于5mV,采样速率1~10次/s、10s/次,用户可自定义调节;
13)管地通、断电位采集范围:-5.0V~+5.0V、分辨率0.001V、采样误差小于5mV,1~10次/s、10s/次,用户可自定义调节;
14)通、断电测试电位数据采集模式如下:
   on           off
   800ms         200ms        断电50~100ms后采集数据
   4s             1s           断电50~100ms后采集数据
   12s            3s           断电50~100ms后采集数据
   注:通、断电电位采集由远程控制软件自定义,断电电位采集时间应根据管道去极化时间现场测定瞬间断电电位采集时间,设备同步误差<0.01S。
15)采集仪内部自带时钟,开机后自动GPS时钟校准,时钟误差每24小时小于1秒;
16)具有滤波功能,能够在30V以下的交流干扰电压环境下正常工作;
17)长寿命一次性电池,电池容量在通讯信号良好、每天采集并上传1条数据的条件下,理论设计使用时间10年,采用外置电池盒便于更换;
18)智能电位采集仪在设定状态下,每天自动定时采集发送:管地通断电位、自然电位、交流干扰电位以及设备电池电量,信号强度、设备温度等信息;    
19)电位超限错误报警功能:参比电位超过设定的保护电位范围上限或低于设定的保护电位范围下限时,采集仪通过管理中心服务器报警。设定的保护电位范围上下限通过管理软件设定;
20)工作参数设定功能:通过管理系统可以设定、调整采集仪的工作参数。这些参数包括采样频率、采样时间、通讯时间、断电测试开始时间、保护电位范围等;
21)根据采集仪通讯方式的不同,安装使用地应已被相应的无线信号覆盖(如GPRS、GSM、CDMA等),且信号强度满足通讯相关标准要求;
22)印刷电路板采取防潮、防盐雾、防细菌的措施,满足埋地使用要求;
23)采集仪具有防爆功能,其设计符合GB 3836《爆炸性气体环境中的电力设备》的技术要求;
24)采集仪具有金属结构外壳。外壳防护形式满足GB 4208-93中IP66的要求;
25)采集仪外观应平整,无划伤和锈蚀。

4.软件架构与运行平台

1)配套软件应为B/S架构,软件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(GIS)作为管理平台,以便能够更直接、更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,更能准确地定位设备,特别是存在报警信息时,能够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等大型的数据库,以保证数据的安全。并且应具有足够的存储容量,具有远程访问的支持。

5.软件功能

1)地理信息开发平台
采用大型商用地理信息GIS 系统开发平台
2)电子地图操作功能
地图界面的基本操作,包括地图的缩放、移动,设备的选择,设备状态的显示,采样信息的显示,设备的添加与删除;用户能通过电子地图,可以直观观察管道全线阴极保护状况,在地图上对报警点直接使用专家子系统进行诊断,并直接在地图上对设备进行远程监控及时查看设备信息。
3)设备的管理与控制
全程总体对设备进行管理与控制,远程对设备进行控制命令,包括时间校准、参数设置、临时巡检采样、采样时间设定、报警范围设置等。
4)自动报警功能及动态显示
每次监控中心接收并上传到数据,都会对数据进行分析,检测数据是否超出管道阴极保护电位的正常范围,对管道阴极保护异常状况,自动在电子地图上显示报警,并自动显示在出现报警的目标设备上。
5)专家系统
A. 专家诊断系统
专家故障诊断子系统,用于协助用户分析管道保护异常状况,并给出处理意见;
B. 专家子系统知识库
具有阴极保护专业知识库,应包含管道系统、场站阀室、管道自然环境、外部干扰源、牺牲阳极系统、强制电流系统等相关知识。
6)阴极保护数据存储、报表生成及查询功能
监控中心软件能够将上传的数据信息进行自动存储并汇总生成报表,报表格式人性化,管理员可以通过报表查看一定期限内所采集设备的电位信息,以自动生成电位信息曲线变化图,以供管理员进行分析;
7)统计图表
系统能提供里程-阴极保护数据分析图数据图表、杂散电流干扰图表、时间。
8)电位超限错误报警功能
采集的电位超过设定的保护电位范围的上限或低于设定的保护电位范围的下限时,采集仪报警。保护电位的范围可通过管理软件进行设定。
9)工作参数的设定功能
通过管理系统可以设定、调整采集仪的工作参数。这些参数包括采样频率、采样时间、通讯时间和保护电位范围等。
10)通讯天线
智能电位采集仪的通讯天线有效减少无线通讯信号的衰减,信号增益不小于3db,其安装形式与测试桩安装相匹配。
11)设备维护
采集仪免维护程度高,机壳防护等级达到IP-66,内部全部采用灌胶密封,对于设备本身一般无需进行专门维护,只需要保证设备内置手机卡有足够费用,以维持正常的网络通讯。

6采集仪工作原理

系统由四大部分组成:采集终端、供电系统、传输系统、数据库服务器系统及桌面展示系统组成,系统通过采集终端采集电压数据,打包后通过光纤或者 GPRS 或者卫星链路将数据传回服务器,用户可通过 web 浏览器观察,或者通过 web 系统对特定的终端进行读写操作。
1)工作流程
 
GPRS的阴极保护在线监控系统(图1) 

2)采集仪工作原理说明
A. 数据采集模块:负责阴极保护电位信息的采集。
B. 数据处理模块:将采集到的电位信息进行A/D转换,将模拟信号转换为数字信号。
C. 运放处理模块:将转换好的数据信息处理为中心控制模块需要的范围。
D. 中心控制模块:1、处理输入输出数据 2、控制电源模块 3、与无线通讯模块进行数据交换 4、整套采集仪的正常运行。
E. 存储模块:保存中心控制模块处理的数据。
F. 无线通讯模块:将处理好的数据信息最终发送。
D. 为了更有效的控制电源电量,采集仪在设计上采用低功耗的运行模式,在无需工作的情况下,进入待机休眠状态,使电流达到微安级别,以保证在采用一次性电池供电的情况下,采集仪的运行时间更长。再通过时间的设定,使采集仪在设定的时间自动唤醒并进行数据采集工作,将数据信息上传到服务器中心;
3)软件构架
A. 本系统将采用NET 技术进行开发,基于 IIS 7.0 及 SQL Server 数据库  进行数据的保存分析;同时提供 web service 接口,允许其它系统对数据进行查询;
B. 软件采用MVC 分层的开发模式, 将显示与逻辑分离;
C. SQL Server 利用全面审核功能、 透明数据加密和外围应用配置器(仅启用所需服务最大限度地减少安全攻击)来提高符合性和安全性。
4)GPRS传输
A. GPRS 是一种基于无线移动网络的数据传输解决方案。 在移动用户和数据网络之间提供一种无线连接, 给移动用户提供了高速无线数据通信业务。
B. GPRS 采用分组交换技术,使资源被有效的利用,数据传输速率高达 160Kbps ;使用GPRS 技术实现数据分组发送和接收, 用户永远在线且按数据流量计费, 大大降低了服务成本;GPRS 理论带宽可达 171.2 Kbit/s ,实际应用带宽大约在40-100 Kbit/s,在此信道上提供 TCP/IP 连接,可以用于 Internet 连接、数据传输等应用。
C. 采集仪采集的数据传输是由 GPRS 移动通信模块利用中国移动 (联通、 电信)的 GPRS 技术, 采用点对点的方式实现对带有通信功能的终端的数据远程无线传输。采集仪自动完成数据采集,并上传给监控中心,通过 Internet 发出命令的接收解码、终端返回数据的编码和发送。系统具备 GPS 定位功能,精度在 5m 范围。

7采集仪安装说明

1)连接管道线,并做好防腐处理
   2)在管道上方安装极化探头,极化探头安装好后应浇少量清水便于测量;
   3)把极化探头电极线和管道线分别连接在测试桩的接线板上;
   4)采集仪上引出4根线缆,分别为参比电极线、管道线、极化试片测量线、自然腐蚀电位测试线、通讯天线、电源连接线,参比电极线、管道线、极化试片测量线、自然腐蚀电位测试线分别连接在测试桩接线板对应的接线柱上,通讯天线安装在测试桩顶部,电源连接线用于连接电池盒;
   5)对于埋地型采集仪安装密封于PE防水箱内;
   6)对采集仪进行调试、设置;
   7)现场进行一些特定零部件的密封工作。

8采集仪安装示意图

 GPRS的阴极保护在线监控系统(图2)  GPRS的阴极保护在线监控系统(图3)