專利名稱：海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)裝置，特別是涉及一種海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
陰極保護(hù)技術(shù)作為一種能有效地防止金屬腐蝕的電化學(xué)方法，其原理是向被腐蝕金屬結(jié)構(gòu)物表面施加一個(gè)外加的電流，被保護(hù)結(jié)構(gòu)物成為陰極，從而使得金屬腐蝕發(fā)生的電子遷移得到抑制，避免或減弱腐蝕的發(fā)生，已被廣泛應(yīng)用于船舶、港灣以及海洋結(jié)構(gòu)中。海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)水下部分通常采用鋼管樁或鋼制導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)，其防腐蝕措施是:涂層+陰極保護(hù)。根據(jù)相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，合理的陰極保護(hù)范圍為:-0.78 -1.05V(v.s.海水Ag/AgCl參比電極)，如果負(fù)于這個(gè)下限則會(huì)導(dǎo)致“過保護(hù)”的現(xiàn)象，加速被保護(hù)結(jié)構(gòu)的腐蝕，如果高于這個(gè)上限，則處于“欠保護(hù)”狀態(tài)。此外，對(duì)于犧牲陽極發(fā)射電流的檢測(cè)，也是評(píng)估陰極保護(hù)系統(tǒng)效果和使用年限的重要參數(shù)之一。因此，采用陰極保護(hù)的結(jié)構(gòu)是否完全處于被保護(hù)的范圍之中及犧牲陽極的發(fā)射電流是我們?cè)谡麄€(gè)使用期需要時(shí)時(shí)關(guān)注的最重要指標(biāo)。普通海工結(jié)構(gòu)防腐蝕措施基本可以通過人工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查測(cè)量，再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果確定被保護(hù)結(jié)構(gòu)所處狀態(tài)。但海上風(fēng)電場(chǎng)通常位于遠(yuǎn)離海岸線的大海中，直線距離通常在數(shù)十海里以上，航道距離則更長，風(fēng)電場(chǎng)的面積也要有數(shù)十平方公里，且數(shù)百臺(tái)風(fēng)機(jī)零星散落在這一范圍內(nèi)，日常的維護(hù)檢測(cè)相當(dāng)困難，采用通常的人工方式根本不可能在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題，較大面積的風(fēng)電場(chǎng)工作量也相當(dāng)巨大，短時(shí)間內(nèi)無法完成檢測(cè)工作。隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，一種實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的技術(shù)開發(fā)方案成為可能。因此，在傳統(tǒng)陰極保護(hù)測(cè)試儀器和技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行發(fā)展，整合大量的現(xiàn)代通訊檢測(cè)手段，根據(jù)海上風(fēng)電場(chǎng)的布局及其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，開發(fā)研制出一種針對(duì)海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)專用的陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中人工監(jiān)測(cè)耗時(shí)長，不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)裝置，包括:多個(gè)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)設(shè)于每個(gè)風(fēng)電基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)上，所述陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括依次相連的信號(hào)變送器、數(shù)據(jù)采集模塊以及微控制器，所述信號(hào)變送器與所述風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上的參比電極和犧牲陽極相連，采集參比電極上的電位信號(hào)和犧牲陽極發(fā)射的電流信號(hào)并將電位信號(hào)和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，所述數(shù)據(jù)采集模塊將所述標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳給微控制器；中央控制器，與各個(gè)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)中的微控制器相連；用戶終端，通過網(wǎng)絡(luò)與中央控制器相連。優(yōu)選的，所述中央控制器內(nèi)設(shè)有報(bào)警模塊。優(yōu)選的，所述陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)還包括電源模塊，電源模塊與所述數(shù)據(jù)采集模塊和微控制器電相連。優(yōu)選的，所述微控制器和中央控制器上均設(shè)有光纖轉(zhuǎn)換器并通過海底光纜相連。優(yōu)選的，所述風(fēng)電基礎(chǔ)上設(shè)有多對(duì)參比電極和犧牲陽極。如上所述，本實(shí)用新型的海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)裝置，具有以下有益效果:主要用于海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的陰極保護(hù)數(shù)據(jù)采集、分析和報(bào)警的工作，其制作成本低，安裝和操作均非常簡單，穩(wěn)定性好，極大降低風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)后期維護(hù)成本；自動(dòng)化工作效率高，可自動(dòng)采集各種類型和數(shù)量的數(shù)據(jù)，具有多種數(shù)據(jù)通訊方式，可根據(jù)需要對(duì)整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的所有風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行布控，特別適用于海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)效果的檢測(cè)和監(jiān)測(cè)工作。

圖1顯示為本實(shí)用新型的風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)裝置示意圖。圖2顯示為本實(shí)用新型的每個(gè)風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)示意圖。元件標(biāo)號(hào)說明I 風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)2 參比電極3 信號(hào)變送器4 數(shù)據(jù)采集模塊
5 微控制器6 光纖轉(zhuǎn)換器7 光纖轉(zhuǎn)換器8 中央控制器9 報(bào)警模塊10 犧牲陽極11用戶終端12、13、14、15 陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)16電源模塊
具體實(shí)施方式
以下由特定的具體實(shí)施例說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。請(qǐng)參閱圖1至圖2。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本實(shí)用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實(shí)用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實(shí)用新型可實(shí)施的范疇。[0029]如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)裝置，包括:多個(gè)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，見圖1中的12 15，對(duì)應(yīng)設(shè)于每個(gè)風(fēng)電基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)上，如圖2所示，陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括依次相連的信號(hào)變送器3、數(shù)據(jù)采集模塊4以及微控制器5，信號(hào)變送器3與風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)I上的參比電極2和犧牲陽極10相連，采集參比電極2上的電位信號(hào)和犧牲陽極10發(fā)射的電流信號(hào)并將電位信號(hào)和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，數(shù)據(jù)采集模塊4將標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳給微控制器5 ;中央控制器8，與各個(gè)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)中的微控制器5相連；用戶終端11，通過網(wǎng)絡(luò)與中央控制器8相連。本實(shí)用新型采用通訊將各個(gè)風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上的陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)與中央控制器相連，中央控制器統(tǒng)一接受監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并把相應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)上，用戶終端可以實(shí)時(shí)查閱，這樣可以替代人工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)，節(jié)省監(jiān)測(cè)時(shí)間，同時(shí)能隨時(shí)觀察風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的陰極保護(hù)是否處于被保護(hù)的范圍之中。為便于監(jiān)測(cè)者的實(shí)時(shí)檢測(cè)，上述中央控制器8內(nèi)設(shè)報(bào)警模塊9，若上述某個(gè)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到其處于“過保護(hù)”或“欠保護(hù)”狀態(tài)，該報(bào)警模塊9可以通過短信等形式通知監(jiān)測(cè)者，以便監(jiān)測(cè)者能立即組織維修或更換陰極保護(hù)結(jié)構(gòu)。如圖2所示為陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)框圖，其還包括電源模塊16，電源模塊16與數(shù)據(jù)采集模塊4和微控制器5點(diǎn)相連，為其提供直流電源。上述信號(hào)變送器3:采集參比電極2上的電位信號(hào)和犧牲陽極10發(fā)射的電流信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)。上述數(shù)據(jù)采集模塊4:內(nèi)置十六路接口，接受上述信號(hào)變送器3轉(zhuǎn)換出的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，并將上述標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳給微控制器。上述微控制器5讀取數(shù)據(jù)采集模塊4中的數(shù)據(jù)，并且通過RS485通訊接口與光纖轉(zhuǎn)換器6相連,將RS485信號(hào)傳輸給光纖轉(zhuǎn)換器6,然后通過海底光纜與上述中央控制器8相連的光纖轉(zhuǎn)換器7相連。本實(shí)用新型通過光纖通訊完成微控制器5和中央控制器8間的數(shù)據(jù)傳輸。本實(shí)用新型風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)裝置的工作過程為:犧牲陽極10處檢測(cè)發(fā)射電流信號(hào)，參比電極2處檢測(cè)陰極保護(hù)電位信號(hào)，電位信號(hào)以及電流信號(hào)通過電纜傳輸?shù)叫盘?hào)變送器3，信號(hào)變送器3采集電位信號(hào)和電流信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成的4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)發(fā)送到數(shù)據(jù)采集模塊4，電源模塊16為數(shù)據(jù)采集模塊4和微控制器5提供DC12V電源，微控制器5讀取數(shù)據(jù)采集模塊4的測(cè)量值，并提供RS485通訊接口，通過光纖轉(zhuǎn)換器6轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，海底光纜把光信號(hào)傳輸?shù)街醒肟刂破?，在中央控制器8內(nèi)通過光纖轉(zhuǎn)換器7轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并和用戶終端11通訊。中央控制器8上通過光纖連接多個(gè)風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)(見圖1中的12 15)，并把監(jiān)控的數(shù)據(jù)發(fā)布到Internet網(wǎng)絡(luò)上，客戶可以通過任意一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的用戶終端來觀察風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)情況。上述風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)I上設(shè)有多對(duì)參比電極和犧牲陽極，每對(duì)中的兩個(gè)參比電極可以替換使用。參比電極為銀/氯化銀參比電極，其中一個(gè)銀/氯化銀參比電極座位備用，可用于在役參比電極出現(xiàn)問題時(shí)更換。本實(shí)用新型風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)裝置可以實(shí)現(xiàn)以下主要功能:(I)犧牲陽極發(fā)射電流檢測(cè)；(2)參比電極電位檢測(cè)；(3)超限報(bào)警及短信提醒；
(4)自動(dòng)檢測(cè)及保護(hù)效果評(píng)估報(bào)告生成及打?。?5)可以根據(jù)工程的實(shí)際需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容；(6)對(duì)用戶終端進(jìn)行分權(quán)限控制。綜上所述，本實(shí)用新型的風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)裝置，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)電位以及犧牲陽極發(fā)射電流，并具有對(duì)監(jiān)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行分析，可提高檢測(cè)效率及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，降低人工成本。所以，本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。本實(shí)用新型為國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目(863計(jì)劃)2012AA051708中的技術(shù)。上述實(shí)施例僅例示性說明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求1.一種海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，包括: 多個(gè)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)(12、13、14、15)，對(duì)應(yīng)設(shè)于每個(gè)風(fēng)電基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)上，所述陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括依次相連的信號(hào)變送器(3)、數(shù)據(jù)采集模塊(4)以及微控制器(5)，所述信號(hào)變送器(3)與所述風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(I)上的參比電極(2)和犧牲陽極(10)相連，采集參比電極(2)上的電位信號(hào)和犧牲陽極(10)發(fā)射的電流信號(hào)并將電位信號(hào)和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，所述數(shù)據(jù)采集模塊(4)將所述標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳給微控制器(5)；中央控制器(8)，與各個(gè)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)中的微控制器(5)相連；用戶終端(11)，通過網(wǎng)絡(luò)與中央控制器(8)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述中央控制器(8)內(nèi)設(shè)有報(bào)警模塊(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)還包括電源模塊(16 )，電源模塊(16 )與所述數(shù)據(jù)采集模塊(4 )和微控制器(5)電相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述微控制器(5 )和中央控制器(8 )上均設(shè)有光纖轉(zhuǎn)換器(6、7 )并通過海底光纜相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(I)上設(shè)有多對(duì)參比電極(2 )和犧牲陽極(10 )。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)裝置，包括多個(gè)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)設(shè)于每個(gè)風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上，陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括依次相連的信號(hào)變送器、數(shù)據(jù)采集模塊以及微控制器，信號(hào)變送器與風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上的參比電極和犧牲陽極相連，采集參比電極上的電位信號(hào)和犧牲陽極發(fā)射的電流信號(hào)并將電位信號(hào)和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，數(shù)據(jù)采集模塊將標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳給微控制器；中央控制器，與各個(gè)陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)中的微控制器相連；用戶終端，通過網(wǎng)絡(luò)與中央控制器相連。本實(shí)用新型可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)電位以及犧牲陽極發(fā)射電流，并具有對(duì)監(jiān)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行分析，可提高檢測(cè)效率及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，降低人工成本。
文檔編號(hào)C23F13/22GK202954096SQ20122065324
公開日2013年5月29日 申請(qǐng)日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者張羿, 張開華, 舒方法, 張志宏, 魯進(jìn)亮, 楊三元, 李國軒, 吳俊杰, 任敏, 桑霜, 張繼彪, 葛仕彥, 李寧, 金建昌, 周國然 申請(qǐng)人:上海東海風(fēng)力發(fā)電有限公司, 中交第三航務(wù)工程局有限公司, 中交上海三航科學(xué)研究院有限公司, 上海申航基礎(chǔ)工程有限公司