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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 ·上海建设科技 ２０１６年 第４期· 建材与检测 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 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。 传统的管道阴极保护检测存在下列问题：（１）人工巡线方式是周期性循环检测，造成数据不连续、不及时。 ［１］ 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 电解质 电流 阳极 腐蚀点电子 金属管道 腐蚀电流阴极 电子 （２）阴极保护数据未能及时存入计算机系统，数据利用率和共享率不高，功效不明显，限制了管道管理水平提升。 （３）由于采用人工采集方式，数据存在人为误差。 针对上述问题，采用专业阴极保护监测终端设备和恒电位检测仪，借助ＳＣＡＤＡ远程监测系统所具有的分布式数据采集、无线网络通讯以及数据库技术，实现燃气管道阴极保护远程监测和优化管理已成为行业趋势［２］。－５８－ 图１阴极保护原理 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 建材与检测 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（ＧｅｎｅｒａｌＰａｃｋｅｔＲａｄｉｏＳｅｒｖｉｃｅ）通信；位于门站的恒电位仪则通过光 ＭＴＵ服务器 ·上海建设科技 缆直接接入系统。２．３操作管理层 ２０１６年 第４期· 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。 操作平台 公司局域网 互联网 移动平台（远期） 移动通信系统 ２Ｇ／３Ｇ 便携机智能手机 远程光缆 门站１ 测点１ 测点２ 测点２０ 门站２ 门站４恒电位仪 恒电位仪恒电位仪 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 测试牌接线盒测试电缆远程终端 不锈钢管桩 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５ｓ；土壤环境为干燥，阴极保护系统运行正常。 数据集终端具有存储芯片，最大支持存储１２０００条数据，当日不能上传的数据，第２ｄ会重新传输给服务程序，保证了数据的连续性。数据集终端支持ＧＰＲＳ无线通讯方式和以太网有线通讯方式，能够每日定时自动进行数据采集和传输，采集的数据包括管道保护电位和交流干扰电压，数据发送密度可由用户在监控平台上设置。支持连续检测，采样频率达到１条／１０ｓ，能够有效检测杂散电流的干扰情况。采用低功耗技术，在使用一次性电池供电、每日采集１条数据的情况下，设计使用时间５年，防护等级达到ＩＰ６５［５］。 燃气管道 极化探头电缆 接地电缆