高良澤 肖志 張蓓蕾

中國石油西部管道酒泉輸油氣分公司

為了減小管道腐蝕速率，管道在建設(shè)時往往要采取陰極保護(hù)措施，運行階段定期對管道陰極保護(hù)電位進(jìn)行測量統(tǒng)計，分析腐蝕狀況并采取相應(yīng)防護(hù)措施。但管道電位測試點多線長，尤其是在穿越河流、濕地、沙漠戈壁等地段，電位測試極為不便。本文是對智能電位采集儀在西部油氣管網(wǎng)應(yīng)用成果的初步總結(jié)。

1 智能電位采集儀系統(tǒng)組成

智能電位采集在線監(jiān)控系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集部分和數(shù)據(jù)處理部分。

數(shù)據(jù)采集部分：該部分由智能電位采集儀和參比電極等組成。

數(shù)據(jù)處理部分：該部分集中在監(jiān)控系統(tǒng)管理中心，硬件需要服務(wù)器，配套軟件有win2000server、 SQL2000和監(jiān)控軟件，根據(jù)使用GPRS或者GSM業(yè)務(wù)，需要服務(wù)器配置靜態(tài)IP或者短信接受模塊。

無線電位采集終端將采集的電位數(shù)據(jù)通過GPRS無線通訊方式傳送到INTERNET網(wǎng)上，通訊協(xié)議采用TCP/IP，數(shù)據(jù)通過INTERNET網(wǎng)傳送到服務(wù)器中，或者通過GSM短信方式，把數(shù)據(jù)打包成短信的格式，發(fā)送到監(jiān)控中心的服務(wù)器，最后通過服務(wù)器中對應(yīng)的后臺服務(wù)程序完成數(shù)據(jù)處理。

后臺服務(wù)程序在數(shù)據(jù)處理時，同時完成數(shù)據(jù)的存儲、通訊和與GIS客戶端的信息交換工作。在GIS客戶端末運行時，可以實現(xiàn)自動的數(shù)據(jù)接收和信息下發(fā)功能。滿足數(shù)據(jù)采集無人職守的要求。

用戶通過GIS應(yīng)用程序提供的電子地圖、圖表和報表，可以觀察到智能電位采集儀工作情況和管道沿線保護(hù)電位變化的情況，分析強制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)中相關(guān)部分故障的原因和應(yīng)對措施。

2 智能電位采集儀主要組成及工作原理

1)智能電位采集儀主要由采集儀天線、采集儀電池盒、采集儀集成電路板等組成（詳見下圖）。

輸入（采集）處理單元：將采集到的數(shù)據(jù)分為直流和交流兩部分。

運放處理單元：將輸入處理單元送過來的數(shù)據(jù)處理為中心控制單元需要的范圍。

存貯單元：保存中心控制單元采集的數(shù)據(jù)。無線通信單元：是連接中心控制單元和服務(wù)器中心的橋梁。

中心控制單元：包括處理輸入數(shù)據(jù)、控制電源管理單元和無線通信單元的數(shù)據(jù)交換、定時向服務(wù)器中心傳數(shù)據(jù)。

采集器采用低功耗運行模式，大部分時間處于睡眠狀態(tài)，電流達(dá)到微安級，以保證采集器在電池供電的情況下運行的時間更長，通過設(shè)定時間，定時喚醒并采集管道上的電位傳往服務(wù)器中心；能夠采集管道上的正常電位和干擾電壓，并且在采集管道電位時能夠濾除干擾電壓，取到正確的管道電位。

3）通訊原理

對于通過GPRS方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹悄懿杉瘍x，采集的數(shù)據(jù)通過采集通道、處理單元等最后通過無線通信單元把數(shù)據(jù)傳送到INTERNET網(wǎng)絡(luò)上，數(shù)據(jù)在傳送到之前，無線通信單元在傳輸時指定了接收地址，并把數(shù)據(jù)加密，接收地址就是監(jiān)控中心的公網(wǎng)IP，監(jiān)控中心服務(wù)器電腦安裝有配套的監(jiān)控軟件，監(jiān)控軟件在收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行解密，只有符合通訊協(xié)議并解密成功的數(shù)據(jù)將被記錄并存儲下來，從而完成數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲。

對于通過GSM短信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹悄懿杉瘍x，采集的數(shù)據(jù)通過采集通道、處理單元等最后通過無線通信單元把數(shù)據(jù)以短信發(fā)送出去，安裝監(jiān)控服務(wù)程序的服務(wù)器電腦連接有短信接收模塊，用于接收智能采集儀發(fā)來的短信，當(dāng)接收到短信后監(jiān)控服務(wù)程序解析短信包，驗證是否是有效的短信，通過驗證后把數(shù)據(jù)接收并存儲，從而完成數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲。

4）采集儀采集數(shù)據(jù)查詢

智能采集儀將數(shù)據(jù)采集傳送至指定的服務(wù)器或者管道公司統(tǒng)一的SCADA后，即可進(jìn)行訪問，包括智能采集儀采樣數(shù)據(jù)記錄查詢、智能采集儀狀態(tài)信息查詢、智能采集儀斷電測試等，用戶還可以設(shè)定智能采集儀的采集頻率、時間及有效范圍預(yù)警等。

3  智能電位采集儀在西部管道上的運用

目前，無線智能電位采集在我國西部地區(qū)部分站場及線路上使用，例如在西氣東輸二線西段管道上，每10公里設(shè)置了一個智能電位采集儀，從該套系統(tǒng)4年來的運行情況看，在管道經(jīng)過無人區(qū)、河流、濕地等特殊地區(qū)非常實用，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，可以大范圍推廣使用。 ◢

2014年第4期（總第17期）