本發(fā)明涉及埋地金屬結(jié)構(gòu)物的雜散電流監(jiān)測技術(shù)，具體涉及一種基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測系統(tǒng)，以及管道受動態(tài)直流干擾被腐蝕的風險評估方法。

背景技術(shù)：

隨著城市化進程的不斷推進，越來越多的埋地管道與軌道交通線路并行或者交叉鋪設(shè)，埋地管道面臨的動態(tài)直流干擾風險不斷升高，嚴重威脅著埋地管道、城市基礎(chǔ)設(shè)施的安全。對于本領(lǐng)域而言，對埋地管道動態(tài)直流干擾進行實時監(jiān)檢測以及風險評估，可及時掌握埋地管道的運行狀態(tài)，為管理運營提供可靠依據(jù)。目前常用的對埋地管道動態(tài)直流干擾進行監(jiān)檢測的方法是在某一條管線上取個別點進行動態(tài)直流的檢測，這種方法在實際應(yīng)用中主要存在以下問題：檢測的準確性較低，往往與管道的實際情況不符；標準化程度較低，檢查片的大小、埋設(shè)位置、埋設(shè)深度，以及極化時間、斷電電位采集延遲時間、參比電極與極化試片的相對位置等均沒有統(tǒng)一標準；檢測工作主要是人工完成，需要處理大量的數(shù)據(jù)，工作效率較低，及時性較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測系統(tǒng)及風險評估方法，所述監(jiān)測系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、實施容易、精確度高、實時性強的優(yōu)點，采用本發(fā)明可實現(xiàn)燃氣管網(wǎng)的智能化和可視化管理，降低燃氣管道的腐蝕風險，提高安全運行的可靠性；所述風險評估方法具有工藝簡單、實現(xiàn)方便、科學合理的優(yōu)點。

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測系統(tǒng)，包括分散布置且與燃氣管網(wǎng)中的測試樁對應(yīng)設(shè)置的多個監(jiān)測單元，以及與監(jiān)測單元通訊連接的服務(wù)器單元，所述監(jiān)測單元包括電位記錄儀、檢查片和參比電極，所述電位記錄儀帶有通斷電功能并集成有北斗定位模塊和信號收發(fā)模塊，所述檢查片和參比電極埋設(shè)于燃氣管道的一側(cè)并分別通過電纜與電位記錄儀連接，電位記錄儀通過測試樁中的陰極測試線與燃氣管道連接；電位記錄儀用于監(jiān)測燃氣管道的斷電電位，并通過信號收發(fā)模塊將監(jiān)測的電位參數(shù)以及北斗定位模塊的定位參數(shù)傳輸給服務(wù)器單元，服務(wù)器單元用于處理和顯示電位參數(shù)和定位參數(shù)。

進一步的，本發(fā)明基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測系統(tǒng)，其中，所述檢查片和參比電極的埋設(shè)深度與燃氣管道同深，檢查片的裸露面積為6.5～100cm²并使其裸露面背對燃氣管道。

進一步的，本發(fā)明基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測系統(tǒng)，其中，所述檢查片與燃氣管道之間的水平間距為0.1m～0.3m；所述參比電極與檢查片之間的水平距離為小于0.1m。

本發(fā)明還提供了基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測及風險評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

一、準備監(jiān)測單元和服務(wù)器單元，其中，監(jiān)測單元的數(shù)量與燃氣管網(wǎng)中測試樁的數(shù)量對應(yīng)，每個監(jiān)測單元均包括電位記錄儀、檢查片和參比電極，電位記錄儀具有通斷電功能并集成有北斗定位模塊和信號收發(fā)模塊；

二、讓各監(jiān)測單元與燃氣管網(wǎng)中的測試樁對應(yīng)設(shè)置，并使各監(jiān)測單元與服務(wù)器單元通訊連接，其中，將檢查片和參比電極埋設(shè)于與測試樁對應(yīng)的燃氣管道一側(cè)，并讓檢查片和參比電極通過電纜分別與電位記錄儀連接，同時讓電位記錄儀通過測試樁中的陰極測試線與燃氣管道連接；

三、各監(jiān)測單元待檢查片極化后，讓電位記錄儀以設(shè)定的通斷電時間間隔轉(zhuǎn)換通斷電狀態(tài)并在每次斷電時以設(shè)定的延遲時間采集對應(yīng)燃氣管道的斷電電位，讓信號收發(fā)模塊將監(jiān)測的斷電電位參數(shù)以及北斗定位模塊的定位參數(shù)傳輸給服務(wù)器單元；其中，通斷電狀態(tài)是指檢查片與燃氣管道的連接與斷開；

四、根據(jù)各監(jiān)測單元傳來的斷電電位參數(shù)，以及正于陰極保護電位準則不同程度的電位基準值和設(shè)定的評估周期，讓服務(wù)器單元對各監(jiān)測單元對應(yīng)的燃氣管道受動態(tài)直流干擾被腐蝕的風險等級進行評估；

五、讓服務(wù)器單元根據(jù)燃氣管網(wǎng)的基礎(chǔ)信息畫出燃氣管網(wǎng)圖，并根據(jù)監(jiān)測單元傳來的定位參數(shù)將步驟四得到的風險等級評估結(jié)果標注在燃氣管網(wǎng)圖上，得到腐蝕風險云圖。

進一步的，本發(fā)明基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測及風險評估方法，其特征在于，在步驟一中，所述檢查片的裸露面積為6.5～100cm²；在步驟二中，所述檢查片和參比電極的埋設(shè)深度與燃氣管道同深，并使檢查片的裸露面背對燃氣管道，且使檢查片與燃氣管道之間的水平間距在0.1m～0.3m之間，使參比電極與檢查片之間的水平距離小于0.1m。

進一步的，本發(fā)明基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測及風險評估方法，其特征在于，在步驟三中，所述檢查片的極化時間為3～24h，所述通斷電時間分別為通電12s、斷電3s，所述延遲時間為200～300ms。

進一步的，本發(fā)明基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測及風險評估方法，其特征在于，在步驟四中，所述評估周期為24h，所述正于陰極保護電位準則不同程度的電位基準值分別為-0.85v、-0.8v、-0.75v、0v；所述服務(wù)器單元對各監(jiān)測單元對應(yīng)的燃氣管道受動態(tài)直流干擾被腐蝕的風險進行評估，按以下方法實現(xiàn)：

以下列公式統(tǒng)計各監(jiān)測單元對應(yīng)的燃氣管道的斷電電位正于陰極保護電位準則各電位基準值的時間百分比；

公式中，vi表示監(jiān)測得到的斷電電位；表示正于陰極保護電位準則不同程度的電位基準值，其中，j＝1表示電位基準值為-0.85v，j＝2表示電位基準值為-0.8v，j＝3表示電位基準值為-0.75v，j＝4表示電位基準值為0v；δt表示采樣時間間隔，單位為s；t表示評估周期，單位為s；表示斷電電位正于陰極保護電位準則各電位基準值的總數(shù)；

當某監(jiān)測單元對應(yīng)的燃氣管道的斷電電位正于-0.85v電位基準值的時間百分比<5％，且正于-0.8v電位基準值的時間百分比<2％，且正于-0.75v電位基準值的時間百分比<1％，且正于0v電位基準值的時間百分比<0.2％；則判定該燃氣管道受動態(tài)直流干擾被腐蝕的風險等級為無風險；

當某監(jiān)測單元對應(yīng)的燃氣管道的斷電電位正于-0.85v電位基準值的時間百分比在5％～50％之間，或正于-0.8v電位基準值的時間百分比在2％～20％之間，或正于-0.75v電位基準值的時間百分比在1％～5％之間，或正于0v電位基準值的時間百分比在0.2％～1％之間；則判定該燃氣管道受動態(tài)直流干擾被腐蝕的風險等級為中等風險；

當某監(jiān)測單元對應(yīng)的燃氣管道的斷電電位正于-0.85v電位基準值的時間百分比＞50％，或正于-0.8v電位基準值的時間百分比＞20％，或正于-0.75v電位基準值的時間百分比＞5％，或正于0v電位基準值的時間百分比＞1％；則判定該燃氣管道受動態(tài)直流干擾被腐蝕的風險等級為高等風險。

本發(fā)明基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測系統(tǒng)及風險評估方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：本發(fā)明通過設(shè)置分散布置且與燃氣管網(wǎng)中的測試樁對應(yīng)的多個監(jiān)測單元，以及與監(jiān)測單元通訊連接的服務(wù)器單元，讓各監(jiān)測單元具體包括電位記錄儀、檢查片和參比電極，其中，電位記錄儀帶有通斷電功能并集成有北斗定位模塊和信號收發(fā)模塊，讓檢查片和參比電極埋設(shè)于燃氣管道的一側(cè)并分別通過電纜與電位記錄儀連接，并讓電位記錄儀通過測試樁中的陰極測試線與燃氣管道連接。電位記錄儀用于監(jiān)測燃氣管道的斷電電位，并通過信號收發(fā)模塊將監(jiān)測的電位參數(shù)以及北斗定位模塊的定位參數(shù)傳輸給服務(wù)器單元，服務(wù)器單元用于處理和顯示電位參數(shù)和定位參數(shù)。由此就構(gòu)成了一種結(jié)構(gòu)簡單、實施容易、精確度高、實時性強的基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測系統(tǒng)。在實際應(yīng)用中，讓電位記錄儀以設(shè)定的通斷電時間間隔轉(zhuǎn)換通斷電狀態(tài)并在每次斷電時以設(shè)定的延遲時間采集對應(yīng)燃氣管道的斷電電位，讓信號收發(fā)模塊將監(jiān)測的斷電電位參數(shù)以及北斗定位模塊的定位參數(shù)傳輸給服務(wù)器單元，通過服務(wù)器單元對電位參數(shù)和定位參數(shù)進行處理和顯示，即可實理掌握各監(jiān)測單元對應(yīng)的燃氣管道的斷電電位，依據(jù)斷電電位即可評價各管道受動態(tài)直流干擾的情況，且根據(jù)監(jiān)測的斷電電位，以及正于陰極保護電位準則不同程度的電位基準值和設(shè)定的評估周期，可確定各管道受動態(tài)直流干擾被腐蝕的風險大小或等級，以便為管理決策提供可靠依據(jù)。采用本發(fā)明可實現(xiàn)燃氣管網(wǎng)的智能化和可視化管理，降低燃氣管道的腐蝕風險，提高安全運行的可靠性。本發(fā)明提供的基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測及風險評估方法，具有工藝簡單、實現(xiàn)方便、科學合理、實時性強、可靠性高的優(yōu)點。

下面結(jié)合附圖所示具體實施方式對本發(fā)明基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測系統(tǒng)及風險評估方法作進一步詳細說明：

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測系統(tǒng)的示意圖；

圖2為本發(fā)明基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測及風險評估方法得到的腐蝕風險云圖。

具體實施方式

如圖1所示本發(fā)明基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測系統(tǒng)的具體實施方式，包括分散布置且與燃氣管網(wǎng)中的測試樁對應(yīng)設(shè)置的多個監(jiān)測單元，以及與監(jiān)測單元通訊連接的服務(wù)器單元。監(jiān)測單元具體包括電位記錄儀1、檢查片2和參比電極3，其中，電位記錄儀1帶有通斷電功能并集成有北斗定位模塊11和信號收發(fā)模塊12。讓檢查片2和參比電極3埋設(shè)于燃氣管道的一側(cè)并分別通過電纜與電位記錄儀1連接，并讓電位記錄儀1通過測試樁中的陰極測試線與燃氣管道4連接。其中，電位記錄儀1用于監(jiān)測燃氣管道4的斷電電位，并通過信號收發(fā)模塊12將監(jiān)測的電位參數(shù)以及北斗定位模塊11的定位參數(shù)傳輸給服務(wù)器單元，服務(wù)器單元用于處理和顯示電位參數(shù)和定位參數(shù)。

通過以上結(jié)構(gòu)設(shè)置就構(gòu)成了一種結(jié)構(gòu)簡單、實施容易、精確度高、實時性強的基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測系統(tǒng)。在實際應(yīng)用中，讓電位記錄儀1以設(shè)定的通斷電時間間隔轉(zhuǎn)換通斷電狀態(tài)并在每次斷電時以設(shè)定的延遲時間采集對應(yīng)燃氣管道的斷電電位，其中，通斷電狀態(tài)是指檢查片2與燃氣管道的連接與斷開，讓信號收發(fā)模塊11將監(jiān)測的斷電電位參數(shù)以及北斗定位模塊12的定位參數(shù)傳輸給服務(wù)器單元，通過服務(wù)器單元對電位參數(shù)和定位參數(shù)進行處理和顯示，即可實理掌握各監(jiān)測單元對應(yīng)的燃氣管道的斷電電位，根據(jù)監(jiān)測的斷電電位即可評價各管道受動態(tài)直流干擾的情況，且根據(jù)監(jiān)測的斷電電位，以及正于陰極保護電位準則不同程度的電位基準值和設(shè)定的評估周期，可確定各管道受動態(tài)直流干擾被腐蝕的風險大小或等級，以便為管理決策提供可靠依據(jù)。采用本發(fā)明可實現(xiàn)燃氣管網(wǎng)的智能化和可視化管理，降低燃氣管道的腐蝕風險，提高安全運行的可靠性。作為優(yōu)化方案，本發(fā)明讓檢查片2和參比電極3的埋設(shè)深度與燃氣管道4同深，讓檢查片的裸露面背對燃氣管道；并讓檢查片與燃氣管道之間的水平間距為0.1m～0.3m；讓參比電極與檢查片之間的水平距離為小于0.1m。這一結(jié)構(gòu)設(shè)置可最大程地模擬燃氣管道的真實環(huán)境，提高監(jiān)測的精確度和可靠性。需要說明的是，在實際應(yīng)用中，檢查片2的裸露面積大小應(yīng)根據(jù)所監(jiān)測燃氣管道可能產(chǎn)生的防腐層最大缺陷接近，其裸露面積宜通常在6.5～100cm²。對于三層pe防腐層的燃氣管道可采用6.5cm²的檢查片，對于裸露和防腐層較差的燃氣管道可采用100cm²的檢查片。不同裸露面積的檢查片其充分極化所需的時間也不一樣，通常需要3～24小時。

本發(fā)明還提供了基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測及風險評估方法，具體包括以下步驟：

一、準備監(jiān)測單元和服務(wù)器單元，其中監(jiān)測單元的數(shù)量與燃氣管網(wǎng)中測試樁的數(shù)量對應(yīng)，每個監(jiān)測單元均包括電位記錄儀1、檢查片2和參比電極3。其中，電位記錄儀1具有通斷電功能并集成有北斗定位模塊11和信號收發(fā)模塊12。

二、讓各監(jiān)測單元與燃氣管網(wǎng)中的測試樁對應(yīng)設(shè)置，并使各監(jiān)測單元與服務(wù)器單元通訊連接，其中，將檢查片2和參比電極3埋設(shè)于與測試樁對應(yīng)的燃氣管道一側(cè)，并讓檢查片2和參比電極3通過電纜分別與電位記錄儀1連接，同時讓電位記錄儀1通過測試樁中的陰極測試線與燃氣管道連接。

三、各監(jiān)測單元待檢查片2極化后，讓電位記錄儀1以設(shè)定的通斷電時間間隔轉(zhuǎn)換通斷電狀態(tài)并在每次斷電時以設(shè)定的延遲時間采集對應(yīng)燃氣管道的斷電電位，讓信號收發(fā)模塊12將監(jiān)測的斷電電位參數(shù)以及北斗定位模塊11的定位參數(shù)傳輸給服務(wù)器單元。其中，通斷電狀態(tài)是指檢查片2與燃氣管道的連接與斷開。

四、根據(jù)各監(jiān)測單元傳來的斷電電位參數(shù)，以及正于陰極保護電位準則不同程度的電位基準值和設(shè)定的評估周期，讓服務(wù)器單元對各監(jiān)測單元對應(yīng)的燃氣管道受動態(tài)直流干擾被腐蝕的風險等級進行評估；

五、讓服務(wù)器單元根據(jù)燃氣管網(wǎng)的基礎(chǔ)信息畫出燃氣管網(wǎng)圖，并根據(jù)監(jiān)測單元傳來的定位參數(shù)將步驟四得到的風險等級評估結(jié)果標注在燃氣管網(wǎng)圖上，得到腐蝕風險云圖。

作為優(yōu)化方案，在上述步驟一中，使檢查片2的裸露面積為6.5～100cm²。在上述步驟二中，讓檢查片2和參比電極3的埋設(shè)深度與燃氣管道4同深，并使檢查片2的裸露面背對燃氣管道，且使檢查片2與燃氣管道4之間的水平間距在0.1m～0.3m之間，使參比電極3與檢查片2之間的水平距離小于0.1m。這一方法可最大程度地模擬燃氣管道的真實環(huán)境，提高監(jiān)測的精確度和可靠性。進一步的，在上述步驟三中，讓檢查片2的極化時間為3～24h，以保證檢查片得到充分極化，讓通斷電時間分別為通電12s、斷電3s，讓延遲時間為200～300ms，可保證檢測參數(shù)的有效性和可靠性。

作為具體實施方式，在上述步驟四中，通常將評估周期設(shè)為24h。對于燃氣管道這類鋼鐵構(gòu)筑物而言，其陰極保護電位需設(shè)為-850mv。正于陰極保護電位準則不同程度的電位基準值分別為-0.85v、-0.8v、-0.75v、0v，分別表示正于陰極保護電位0mv，正于陰極保護電位+50mv，正于陰極保護電位+100mv，正于陰極保護電位+850mv。服務(wù)器單元對各監(jiān)測單元對應(yīng)的燃氣管道受動態(tài)直流干擾被腐蝕的風險進行評估，按以下方法實現(xiàn)：

以下列公式統(tǒng)計各監(jiān)測單元對應(yīng)的燃氣管道的斷電電位正于陰極保護電位準則各電位基準值的時間百分比；

公式中，vi表示監(jiān)測得到的斷電電位；表示正于陰極保護電位準則不同程度的電位基準值，其中，j＝1表示電位基準值為-0.85v，j＝2表示電位基準值為-0.8v，j＝3表示電位基準值為-0.75v，j＝4表示電位基準值為0v；δt表示采樣時間間隔，單位為s；t表示評估周期，單位為s；表示斷電電位正于陰極保護電位準則各電位基準值的總數(shù)。

根據(jù)下表對各監(jiān)測單元對應(yīng)的燃氣管道受動態(tài)直流干擾被腐蝕的風險進行評估：

當某監(jiān)測單元對應(yīng)的燃氣管道的斷電電位正于-0.85v電位基準值的時間百分比<5％，且正于-0.8v電位基準值的時間百分比<2％，且正于-0.75v電位基準值的時間百分比<1％，且正于0v電位基準值的時間百分比<0.2％；則判定該燃氣管道受動態(tài)直流干擾被腐蝕的風險等級為無風險；

當某監(jiān)測單元對應(yīng)的燃氣管道的斷電電位正于-0.85v電位基準值的時間百分比在5％～50％之間，或正于-0.8v電位基準值的時間百分比在2％～20％之間，或正于-0.75v電位基準值的時間百分比在1％～5％之間，或正于0v電位基準值的時間百分比在0.2％～1％之間；則判定該燃氣管道受動態(tài)直流干擾被腐蝕的風險等級為中等風險；

當某監(jiān)測單元對應(yīng)的燃氣管道的斷電電位正于-0.85v電位基準值的時間百分比＞50％，或正于-0.8v電位基準值的時間百分比＞20％，或正于-0.75v電位基準值的時間百分比＞5％，或正于0v電位基準值的時間百分比＞1％；則判定該燃氣管道受動態(tài)直流干擾被腐蝕的風險等級為高等風險。

本發(fā)明提供的基于北斗的管道動態(tài)直流干擾監(jiān)測系統(tǒng)及風險評估方法，通過采用北斗定位和物聯(lián)網(wǎng)，將各個監(jiān)測單元的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳回云端服務(wù)器進行處理，不但節(jié)省了人力物力，提高了效率，而且具體精確度高、實時性強的特點?？蓪崿F(xiàn)對燃氣管網(wǎng)的智能化和可視化管理，降低燃氣管道的腐蝕風險，提高安全運行的可靠性。

以上實施例僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行的描述，并非對本發(fā)明請求保護范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域工程技術(shù)人員依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種形式的變形，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。