阅读说明：本技术 一种基于LoRa扩频通信的智能阴极保护系统 (intelligent cathodic protection system based on LoRa spread spectrum communication ) 是由 陈建栋 邱晓波 向振威 徐华 于 2019-11-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种基于LoRa扩频通信的智能阴极保护系统,属于金属材料防腐蚀的阴极保护技术领域。所述基于LoRa扩频通信的智能阴极保护系统包括监控主站、保护直流供电源、若干个无线测试桩和若干个参比模组；所述监控主站通过TCP/IP协议或基于RS485串口的Modbus协议与所述保护直流供电源连接,所述监控主站向所述保护直流供电源发送配置调整指令；所述无线测试桩通过LoRa无线通信与所述监控主站连接。该基于LoRa扩频通信的智能阴极保护系统的所述无线测试桩与所述监控主站间采用LoRa扩频无线通信技术,解决了目前使用有线通讯的线路敷设和维护困难问题；由于减少了实际连接线,去除了因线电阻造成的压降,进而提高了测量数据的准确性。(The invention discloses intelligent cathode protection systems based on LoRa spread spectrum communication, which belongs to the technical field of anticorrosive cathode protection of metal materials and comprises a monitoring main station, a protection direct current power supply, a plurality of wireless test piles and a plurality of reference modules, wherein the monitoring main station is connected with the protection direct current power supply through a TCP/IP protocol or a Modbus protocol based on an RS485 serial port, the monitoring main station sends a configuration adjustment instruction to the protection direct current power supply, the wireless test piles are connected with the monitoring main station through LoRa wireless communication, the LoRa spread spectrum wireless communication technology is adopted between the wireless test piles and the monitoring main station of the intelligent cathode protection system based on LoRa spread spectrum communication, the problem of difficulty in laying and maintaining a line using wired communication at present is solved, and the actual connecting line is reduced, so that the voltage drop caused by line resistance is eliminated, and the accuracy of measured data is improved.)

一种基于LoRa扩频通信的智能阴极保护系统

技术领域

本发明涉及金属材料防腐蚀的阴极保护技术领域，特别涉及一种基于LoRa扩频通信的智能阴极保护系统。

背景技术

随着金属材料在工业中应用的越来越广泛，大量应用中金属材料长期处于在易发生电化学腐蚀的电解液中，如土壤、水，且不易维护保养的地方，如埋地、水下。除需要在材料安装敷设前涂装防腐层外，常采用阴极保护的办法来防止金属材料腐蚀，以延长工业装备的使用寿命，降低损失。其中以外加电流型阴极保护为主。

目前，在外加电流型阴极保护系统中，通常采用低阻屏蔽线将被保护目标和参比电极与监控主站间连接起来，在监控主站里手动测量或用仪表自动测量被保护目标与参比电极间的电位差；再通过此电位差值与阴极保护通用标准值比较后调整电源模块输出，使被保护目标的保护电位值达到设计电位，以实现阻止被保护目标腐蚀的目的。此方法可以实现测量被保护目标的电位值，并通过此电位值的反馈，调整电源输出一个稳定的保护电位的目的。但存在线路敷设工作量大、维护困难、电位值异常时难以排查故障点的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于LoRa扩频通信的智能阴极保护系统，以解决现有的阴极保护系统因有线连接造成的线路敷设工作量大、维护困难、电位值异常时难以排查故障点的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于LoRa扩频通信的智能阴极保护系统，包括监控主站、保护直流供电源、若干个无线测试桩和若干个参比模组；

所述监控主站通过TCP/IP协议或基于RS485串口的Modbus协议与所述保护直流供电源连接，所述监控主站向所述保护直流供电源发送配置调整指令；

所述无线测试桩通过LoRa无线通信与所述监控主站连接，所述监控主站接收所述无线测试桩采集的所有目标数据及所述无线测试桩自身的电池剩余容量信息；

所述无线测试桩采集被保护材料与所述参比模组中的长效参比电极的通电、断电电位差，并按设定周期发送给所述监控主站；

每个所述参比模组和被保护材料通过屏蔽线与所述无线测试桩单独连接，所述无线测试桩采用同步分时复用的方式采集所述参比模组和被保护材料之间的电位差。

可选的，所述监控主站包括监控主机和无线收集器；所述监控主机包括主机、显示器和阴极保护系统软件；所述无线收集器通过TCP/IP协议或基于RS485串口的Modbus协议与所述监控主机连接。

可选的，所述保护直流供电源包括恒电位仪、调节电阻模块和辅助阳极。

可选的，所述无线测试桩包括无线发送器、电位值采集模块、同步分时复用器和供电电源。

可选的，所述参比模组包括长效参比电极、保护壳、自然腐蚀测试片和极化测试片。

可选的，每组所述参比模组包括一个所述长效参比电极、保护壳、一组所述自然腐蚀测试片和一组所述极化测试片；所述自然腐蚀测试片和所述极化测试片互为对照，并且所述自然腐蚀测试片和所述极化测试片还进行组内对照。

在本发明中提供了一种基于LoRa扩频通信的智能阴极保护系统，包括监控主站、保护直流供电源、若干个无线测试桩和若干个参比模组；所述监控主站通过TCP/IP协议或基于RS485串口的Modbus协议与所述保护直流供电源连接，所述监控主站向所述保护直流供电源发送配置调整指令；所述无线测试桩通过LoRa无线通信与所述监控主站连接，所述监控主站接收所述无线测试桩采集的所有目标数据及所述无线测试桩自身的电池剩余容量信息；每个所述参比模组和被保护材料通过屏蔽线与所述无线测试桩单独连接，所述无线测试桩采用同步分时复用的方式采集所述参比模组和被保护材料之间的电位差。该基于LoRa扩频通信的智能阴极保护系统的所述无线测试桩与所述监控主站间采用LoRa扩频无线通信技术，解决了目前使用有线通讯的线路敷设和维护困难问题；由于减少了实际连接线，去除了因线电阻造成的压降，进而提高了测量数据的准确性。

附图说明

图1是本发明提供的一种基于LoRa扩频通信的智能阴极保护系统的结构示意图；

图2是本发明提供的一种基于LoRa扩频通信的智能阴极保护系统的流程示意图；

图3是本发明提供的一种基于LoRa扩频通信的智能阴极保护系统无线测试桩的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种基于LoRa扩频通信的智能阴极保护系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明提供了一种基于LoRa扩频通信的智能阴极保护系统，如图1所示，包括监控主站1、保护直流供电源2、若干个无线测试桩3和若干个参比模组4；所述监控主站1通过TCP/IP协议或基于RS485串口的Modbus协议与所述保护直流供电源2连接，所述监控主站1向所述保护直流供电源2发送配置调整指令；所述无线测试桩3通过LoRa无线通信与所述监控主站1连接，所述监控主站1接收所述无线测试桩3采集的所有目标数据及所述无线测试桩3自身的电池剩余容量信息，所述无线测试桩3采集被保护材料与所述参比模组4中的长效参比电极的通电、断电电位差，并按设定周期发送给所述监控主站1；每个所述参比模组4和被保护材料通过屏蔽线与所述无线测试桩3单独连接，所述无线测试桩3采用同步分时复用的方式采集所述参比模组4和被保护材料之间的电位差。

具体的，如图2所示，所述监控主站1包括监控主机5和无线收集器6，所述监控主机5包括主机、显示器和阴极保护系统软件；所述无线收集器6采用LoRa网关并且通过TCP/IP协议或基于RS485串口的Modbus协议与所述监控主机5连接；所述保护直流供电源2包括恒电位仪7、调节电阻模块8和辅助阳极9；所述参比模组4包括长效参比电极13、保护壳14、自然腐蚀测试片15和极化测试片16，每组所述参比模组4包括一个所述长效参比电极13、保护壳14、一组所述自然腐蚀测试片15和一组所述极化测试片16；所述自然腐蚀测试片15和所述极化测试片16互为对照，并且所述自然腐蚀测试片15和所述极化测试片16还进行组内对照，按一定使用时间取出所述自然腐蚀测试片15和所述极化测试片16进行称重，并与设计目标进行比对，用于评定系统的防腐蚀效果。

进一步的，如图2和3所示，所述无线测试桩3包括无线发送器10、电位值采集模块11、同步分时复用器12和供电电源；所述无线发送器10为LoRa终端；所述无线测试桩3正常处于休眠节电模式，所述监控主站1通过所述无线收集器6按设定周期向所述无线发送器10下发指令，唤醒所述无线发送器10后，所述电位值采集模块11通过所述同步分时复用器12按时序采集多个所述长效参比电极13与被保护材料之间的电位差值后反馈给所述监控主站1；同时还监测所述无线测试桩3内的供电电源的剩余电压，低于设定值时提示维护人员及时更换，保障系统正常运行。

具体的，所述监控主站1收集系统所有的电位数据后，经程序运算处理后，向需要调整的所述恒电位仪7发送输出调整指令；所述无线测试桩3正常处于休眠节电模式，所述监控主站1通过所述无线收集器6按设定周期向所述无线发送器10下发指令，唤醒所述无线发送器10后，所述电位值采集模块11通过所述同步分时复用器12按时序采集多个所述长效参比电极13与被保护材料之间的电位差值后反馈给所述监控主站1。同时还监测所述无线测试桩3内的供电电源的剩余电压，低于设定值时提示维护人员及时更换，保障系统正常运行。所述参比模组4中的所述自然腐蚀测试片15与所述极化测试片16互为对照，且所述自然腐蚀测试片15与所述极化测试片16组内的测试片也互为对照；按一定使用时间取出所述自然腐蚀测试片15与所述极化测试片16进行称重，并与设计目标进行比对，用于评定系统的防腐蚀效果。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。