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GPRS DTU海工钢结构远程智能防腐监测系统

2022-01-06 11:54:30| | 0

  1、引言

  海水是具有很强腐蚀性的电解质,海上钢结构处于海洋的腐蚀环境中,受到的破坏是非常大的。海洋环境的腐蚀问题是与海洋开发相伴而来的重要问题之一。全世界每年因腐蚀造成经济损失达6 000亿~12 000亿美元,占各国国民生产总值之和的2%~4%,是综合自然灾害(即地震、台风、水灾等)损失总和的6倍。由于海洋环境腐蚀的特殊性,造成的危害主要有:资源、材料和间接能源的巨大浪费;明显地缩短材料使用寿命;灾害性事故的隐患,可能会造成人身伤亡和巨大的经济损失;污染海洋环境。钢结构以其优良的物理、机械及施工性能,在海港工程中得到越来越广泛的应用,对海工钢结构腐蚀状况的监测,是保证海港工程正常作业、消除安全隐患、减少甚至杜绝事故的重要工作之一,因此显得十分重要。

  

GPRS DTU在海工钢结构防腐监测中实现智能远程监测


  腐蚀监测是海工钢结构防腐的重要组成部分,但长期以来并未得到足够重视。近年来,我国海上钢结构腐蚀问题日益突出,腐蚀带来的严重经济损失甚至安全事故使人们愈感棘手。当人们努力寻找防腐蚀有效途径时,腐蚀监测作为防腐的基础工作得到了人们的重视。海洋腐蚀是一个渐进的过程,常规检测由于在时间上的不连续性,会带来报警不及时的问题。只有连续的腐蚀状态自动监测才能从根本上解决这一问题。基于GPRS DTU的远程监控系统为解决这一问题提供了很大的帮助。


  2、系统组成

  随着无线通讯技术的发展,为腐蚀监测提供了有力的技术支持。通用分组无线业务(GPRS)是一种新型的数据传输技术,以国家公众移动网的GPRS业务为传输手段,大大的降低了系统的建网成本,而且可靠性高,网络覆盖范围广,布点方便,扩容简单,组网迅速,维护费用低廉。通过GPRS服务,数据采集终端设备可以借助手机无线通信网络接人主机,进行数据交换。如图1所示,基于GPRS的腐蚀监测系统主要由3部分组成:遥测站的数据采集终端、监控中心、GPRS传输网络。

  

海工钢结构防腐智能远程监测系统图


  2.1、系统功能及原理

  GPRS智能远程遥测系统的作用原理是:监控中心的电脑通过无线通信模块,借助GPRS传输网络向数据采集终端的无线数传终端(DTU)下达读数指令。按照监控中心的指令,终端的无线数传终端DTU指示智能电位测量模块进行即时电位测量并将结果再通过GPRS传输网络传回监控中心。该系统的主要功能归纳起来有:①数据接收处理:实时接收遥测点钢管桩的保护电位并进行合理判断;②应答查询:定时或手动查询钢管桩的阴极保护情况;⑧数据库管理:原始、历史数据库的形成、检索、查询等;④数据输出:可通过显示器、打印机、绘图仪等设备输出电位统计图;⑤联网通讯:可实现多计算机通讯。系统在受到强烈电磁干扰时,能够自动恢复正常工作,减少用户的维护工作量。


  2.2、监控中心

  监控中心由无线数据收发模块和PC机两部分组成。无线模块为远方设备的监视、控制、远程抄表等应用提供数据传输通道。它既可以采用中国移动通信公司提供的GPRS网络进行数据传输,也可以采用短消息(SMS)的方式进行数据传输。用户可以根据实际情况选用GPRS通道或者SMS通道,并且可以随时在上述两通道间进行切换。

  

海工钢结构防腐智能远程监测系统架构图


  2.3、数据采集终端

  数据采集终端根据需要安装于各测点,分别采集保护电位的信息。终端软件实现各模块的初始化、监控中心IP地址和端口设置、通讯任务、状态监测、数据处理等功能。程序采用模块化设计,由数据采集模块与无线模块两部分组成,两模块之间以RS232协议进行串行通信。数据采集模块对现场保护电位进行测量,并把测量结果传送到无线模块,再经由无线模块通过无线网络传送到数据处理中心。

  主要硬件设备GPRS DTU:

  工业级GSM/GPRS MODEM JY-MD:

  工业级GSM/GPRS MODEM JY-MD,是一款基于移动GSM/GPRS网络平台,内嵌工业级GSM/GPRS无线模块的拨号上网设备。产品特别针对工业现场的复杂环境而设计,通过 RS-232或 RS-485接口. 使用简单的AT命令交互界面,这样用户面对的是基于串口通讯的 AT指令接口,可以完成端到端的可靠数据通信。

  标准RS232或RS485接口;

  (1)、支持标准的AT指令;

  (2)、支持短消息、拨号方式进行数据传输;

  (3)、工业级电源: DC7V~DC30V,内置电源反向保护;

  (4)、工业级无线模块:内嵌德国西门子无线模块,抗干扰强,传输稳定;

  (5)、金属外壳:采用金属外壳,防辐射,抗干扰;防雷设计;符合电力安规要求;

  (6)、所有无线模块都有通过CGD认证或者FCC认证或者CE认证。

  监控软件界面:

  左侧设备列表显示出当前在线和离线设备的信息,当设备联网后,将从“离线设备列表”进入“在线设备列表”,设备长时间不在线将从“在线设备列表”进入“离线设备列表”;

  右上角显示设备编号、用户名称、联系人、运行日期、系统服务到期日期、电话、传真、手机、地址、SIM卡号等信息;

  左上角显示腐蚀状态指数;

  窗口下面实时显示腐蚀状态指数等曲线;

  中部文字提示当前设备登陆时间,采集回传数据的最后时间;

  

海工钢结构防腐智能远程监测系统软件界面


  历史记录

  1、用户可以根据时间段来搜索历史记录;

  2、历史记录将以曲线形式绘制在窗口上面,历史记录可以以列表的形式显示在窗口下面,通过历史记录可以查看设备运转状态和相关趋势;

  3、同时查询的历史记录可以导出为excel表格;

  

海工钢结构防腐智能远程监测系统管理界面


  这种基于移动通信无线网络的无线遥测系统具有高精度、高可靠性、超远距离传输、低功耗、自动化程度高、网络覆盖面积广、方便灵活的特点,可靠进行数据测量的概率接近100%,系统完全达到了预期功能。


  3、结束语

  基于GPRS DTU的腐蚀远程监控系统集成了先进的无线移动通信技术以及电子计算机技术,能够实现对海工钢结构腐蚀情况的远程监测,为海工钢结构腐蚀灾害预警系统提供了技术支持,在全国海洋钢结构工程腐蚀灾害监测领域具有很高的推广价值。