技术领域
[0001] 本
发明涉及海洋工程结构
腐蚀监控检测领域，具体来讲是一种海上平台钢桩保护电位自动检测系统及检测方法。
背景技术
[0002] 21世纪随着经济社会的发展，人类的各类活动越来越靠近海洋，各类跨海
桥梁、海上
风电以及石油钻井平台等越来越多，在
能源和材料日益紧缺的背景下，如何更好的保证各类平台的健康和安全是必须要解决的问题之一。海洋平台大多在远离海岸的湾口海洋区域，海洋环境下
基础平台及
水下钢桩腐蚀严重，在采用电化学保护手段的同时必须要检测保护电位以确保保护效果。
[0003] 现有的牺牲
阳极电化学保护技术以及外加
电流阴极保护技术都需要定期采集钢管桩不同部位的保护电位，以确定保护手段的有效性。常规的钢管桩保护电位检测方法是通过人工定期巡检的方式进行，检测效率低下且受到天气海况等自然条件的限制，检测时间长，花费人
力物力资源大，十分不方便。特别是在远洋的区域，进入无人值守的海上平台作业花费巨大，成本高昂。
[0004] 因此，结合海洋平台的环境条件，合理的设计一种钢桩保护电位的自动检测系统十分必要。
发明内容
[0005] 针对
现有技术中存在的
缺陷，本发明的目的在于提供一种海上平台钢桩保护电位自动检测系统及检测方法，不但有效地提高了海上平台钢桩保护电位检测作业的效率和安全，而且减少了人力物力的消耗，检测成本低。
[0006] 为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：提供一种海上平台钢桩保护电位自动检测系统，包括测量
电极系统，所述
测量电极系统用于测量钢桩测量点的保护电位；电极升降系统，所述电极升降系统通过
钢丝绳与测量电极系统相连，用于提升或下降测量电极系统至
指定的钢桩测量点处；控制及
数据采集模
块，所述控制及数据采集模块与电极升降系统相连，用于向电极升降系统发送控制指令，通过控制指令控制电极升降系统提升或下降测量电极系统至指定的钢桩测量点处；所述控制及数据采集模块还通过数据传输用的
电缆与测量电极系统相连，用于采集测量电极系统所测量的数据，且电缆还与所有钢桩测量点的预留
导线相连；中央网络
服务器，所述中央网络服务器通过无线通信装置与所述控制及数据采集模块进行通信，用于接收并存储所述控制及数据采集模块回传的测量数据。
[0007] 在上述技术方案的基础上，该检测系统还包括终端处理设备，所述终端处理设备与所述中央网络服务器相连，用于获取中央网络服务器存储的测量数据，并将测量数据进行自动补偿后输出。
[0008] 在上述技术方案的基础上，所述终端处理设备还用于通过中央网络服务器向所述控制及数据采集模块发送远程控制指令，所述控制及数据采集模块根据收到的远程控制指令向电极升降系统发送控制指令，通过控制指令控制电极升降系统提升或下降测量电极系统。
[0009] 在上述技术方案的基础上，所述测量电极系统包括保护套，保护套通过钢丝绳与电极升降系统相连，保护套内设置有用于测量保护电位的复合参比电极
探头以及用于测量海
水电导进行电位数值修正的电位修正探头；所述控制及数据采集模块通过电缆分别与复合参比电极探头、电位修正探头相连。
[0010] 在上述技术方案的基础上，所述保护套的下方连接有
配重块。
[0011] 在上述技术方案的基础上，所述保护套为由FRP材料制作而成的可浸透式保护套，且表面涂覆有
防污涂料。
[0012] 在上述技术方案的基础上，所述复合参比电极探头为采用粉末
压制成型法制备的全固态
银/卤化银和高纯锌组合而成的复合参比电极。
[0013] 在上述技术方案的基础上，所述电极升降系统包括与所述控制及数据采集模块相连的
电机控制器、与该电机控制器相连的长轴电机，该长轴电机的长轴上卷绕有用于与测量电极系统的保护套相连的钢丝绳。
[0014] 在上述技术方案的基础上，所述控制及数据采集模块包括控
制模块和数据采集模块；所述数据采集模块用于采集测量电极系统所测量的数据，所述
控制模块具有定时唤醒功能，当定时唤醒后向电极升降系统发送控制指令。
[0015] 本发明还提供一种基于所述检测系统的海上平台钢桩保护电位自动检测方法，包括如下步骤：
[0016] S1、连接测量电极系统：将测量电极系统通过钢丝绳与电极升降系统连接；将测量电极系统与电缆的输入端相连，再将所有钢桩测量点的预留导线与电缆位于海上平台上的输入端相连，最后将电缆的输出端与控制及数据采集模块相连；
[0017] S2、测量作业：当需要进行测量作业时，所述控制及数据采集模块向电极升降系统发送控制指令；所述电极升降系统根据控制指令通过下放钢丝绳将测量电极系统下降至指定的钢桩测量点的同一高度处，并使测量电极系统通过
海水作为介质与该钢桩测量点导通；此时，所述测量电极系统进行钢桩测量点的保护电位的测量，所述控制及数据采集模块采集测量电极系统所测量的数据，并回传至中央网络服务器中保存；
[0018] S3、结束测量作业：当测量作业完成后，所述控制及数据采集模块向电极升降系统发送控制指令；所述电极升降系统根据控制指令，通过收紧钢丝绳将测量电极系统提升至海上平台固定处，并等待下一次测量作业。
[0019] 本发明的有益效果在于：
[0020] 1、利用本发明的检测系统进行海上平台钢桩保护电位的检测时，能够自动测量钢桩上预定
位置的保护电位并且将数据传输到中央网络服务器进行保存，可供后期各种终端处理设备读取使用。与现有技术的人工检测方式相比，本发明的检测系统可以避免人工进入海洋平台检测钢桩保护电位的风险并且降低了作业成本，自动化程度高，适合远洋无人值守的各类平台保护电位检测作业，并且能够使得海上平台健康检测更简便和快捷，提高监控效率和
质量。
[0021] 2、本发明的检测系统中还设置有终端处理设备，该终端处理设备不但能获取中央网络服务器存储的测量数据，并将测量数据进行自动补偿后输出，还能够实现远程控制功能，通过向所述控制及数据采集模块发送远程控制指令，来远程控制电极升降系统提升或下降测量电极系统。
[0022] 3、本发明中，控制及数据采集模块的控制模块具有定时唤醒功能，能定时唤醒后向电极升降系统发送控制指令，该定时唤醒功能能够在无人状态下定时控制电极升降系统上升或下降预定的距离将测量电极系统置于预定的测量位置点，进一步实现保护电位的定时自动测量。
[0023] 4、本发明中，测量电极系统的复合参比电极探头采用粉末压制成型法制备的全固态银/卤化银和高纯锌组合而成的Ag/Ag X-Zn复合参比电极。该Ag/Ag X-Zn复合参比电极具有两组可互相对照的测量数据，复合电极提供多组测量数据，测量
精度和可靠性超过常规的单一参比电极。在海洋环境中使用时，其中任意一个电极正常工作都能很好的反应被保护结构的情况，并且两种电极测试数据可以相互补充，从而一定程度上克服了常规的单一银/氯化银电极长时间使用组分容易改变影响测量精度的问题。在长时间无人值守的海洋平台，复合电极系统可以保证电极的耐用性，提高在各种恶劣环境下数据采集的能力，具备长久的无人情况下数据采集工作能力，且测量精度高。与此同时，考虑到海水
电阻的欧姆压降误差，在测量电极系统内还设置有电位修正探头，利用该电位修正探头检测海水电导情况，进行保护电位数值修正，有效的保证了测量的准确性。
[0024] 5、本发明中，测量电极系统的复合参比电极探头、电位修正探头均设置在一个保护套内，且该保护套为采用防污涂料
涂装的FRP材料制成的可浸透式保护套，可以防止海洋
微生物以及洋流中杂物对探头的污染和损坏，进而有效保证了两个探头的使用寿命和使用安全。
[0025] 6、本发明中，测量电极系统的保护套的下方连接有配重块，护套配重可以使测量电极系统升降过程中运动具有可控性；且利用配重块的重量可防止测量电极系统在自动升降过程中随洋流漂浮导致测量位置变动以及电极损伤。
[0026] 7、本发明中，当测量作业完成后，可通过电极升降系统将测量电极系统提升至海上平台固定处，进而可以避免测量电极系统长时间浸泡在海水中，造成海生物附着以及电极易损坏的问题。相比于传统的固定式的参考电极或者人工手持式参考电极，本发明的便捷性、优越性明显。
[0027] 8、本发明可适用于各类跨海大桥桥墩、海上风电基础平台、石油钻井平台等各种需要检测保护电位的应用场景中，适用范围广。
附图说明
[0028] 图1为本发明
实施例中海上平台钢桩保护电位自动检测系统的结构示意图；
[0029] 图2为图1中长轴电机的放大结构示意图；
[0030] 图3为本发明实施例中海上平台钢桩保护电位自动检测方法的
流程图；
[0031] 图4为一种海洋平台的示例图。
[0032] 附图标记：
[0033] 1-测量电极系统，1a-保护套，1b-复合参比电极探头，1c-电位修正探头，1d-配重块；
[0034] 2-电极升降系统，2a-电机控制器，2b-长轴电机；
[0035] 3-控制及数据采集模块；4-无线通信装置；5-中央网络服务器；6-终端处理设备；7-钢丝绳；8-电缆。
具体实施方式
[0036] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0037] 参见图1所示，本发明实施例提供一种海上平台钢桩保护电位自动检测系统，该检测系统包括：
[0038] 测量电极系统1，该测量电极系统1用于测量钢桩测量点的保护电位；
[0039] 电极升降系统2，该电极升降系统2通过钢丝绳7与测量电极系统1相连，用于提升或下降测量电极系统1至指定的钢桩测量点处；
[0040] 控制及数据采集模块3，该控制及数据采集模块3与电极升降系统2相连，用于向电极升降系统2发送控制指令，通过控制指令控制电极升降系统2提升或下降测量电极系统1至指定的钢桩测量点处；该控制指令包括上升指令和下降指令，且上升指令或下降指令中均包括此次上升或下降至指定钢桩测量点的对应距离信息以及指定钢桩测量点的预留导线的通断信息，例如，此次需要测量指定的1号钢桩测量点，该1号钢桩测量点距离上一钢桩测量点的距离(或距离海上平台的距离)为30米，则此次测量作业的下降指令以及上升指令中均包括距离信息30米，以及该1号钢桩测量点的预留导线所对应的通断指令；另外，该控制及数据采集模块3还通过数据传输用的电缆8与测量电极系统1相连，用于采集测量电极系统1所测量的数据，且电缆8还与所有钢桩测量点的预留导线相连；
[0041] 中央网络服务器5，该中央网络服务器5通过无线通信装置4与所述控制及数据采集模块3进行通信，用于接收并存储所述控制及数据采集模块3回传的测量数据。可以理解的是，无线通信装置4采用数据无线传输方式，通过DTU无线发射技术将数据进行传输。具体来说，如图1所示，本实施例中，无线通信装置4选用光纤收发器，其能提供超低时延的数据传输，传输效果理想。
[0042] 进一步的，参见图1所示，该检测系统还包括终端处理设备6，该终端处理设备6与所述中央网络服务器5相连，用于获取中央网络服务器5存储的测量数据，并将测量数据进行自动补偿后输出。实际操作时，终端处理设备6可为普通的室内机，如台式电脑等；也可为安装有测量数据补偿计算
软件的移动终端设备，如手机、
平板电脑等。在此基础上，为了能够实现远程控制功能，所述终端处理设备6还用于通过中央网络服务器5向所述控制及数据采集模块3发送远程控制指令(可以理解的是，该远程控制指令中应该包括有此次上升或下降至指定钢桩测量点的对应距离信息以及指定钢桩测量点的预留导线的通断信息)，所述控制及数据采集模块3根据收到的远程控制指令向电极升降系统2发送控制指令，通过控制指令控制电极升降系统2提升或下降测量电极系统1。本实施例中，所述终端处理设备6为普通的室内机，该室内机通过集线器与中央网络服务器5相连，且中央网络服务器5内安装有
防火墙，可保证中央网络服务器5的
访问安全性。
[0043] 再进一步的，参见图1所示，所述测量电极系统1包括保护套1a，保护套1a通过钢丝绳7与电极升降系统2相连，保护套1a内设置有用于测量保护电位的复合参比电极探头1b以及用于测量海水电导率进行电位数值修正的电位修正探头1c；所述控制及数据采集模块3通过数据传输用的电缆8分别与复合参比电极探头1b、电位修正探头1c相连。具体来说，本实施例中，所述保护套1a为由FRP(Fiber Reinforced Polymer/Plastic，
纤维增强
复合材料)材料制作而成的可浸透式保护套，且表面涂覆有防污涂料；所述复合参比电极探头1b采用粉末压制成型方法制备的全固态银/卤化银和高纯锌组合而成的Ag/Ag X-Zn复合参比电极(即全固态银/卤化银为一组电极，高纯锌为另一组电极的复合电极)，具有两组可互相对照的测量数据；所述电位修正探头1c采用普通高频电导仪探头，可以测量海水电导率进行电位数值修正。
[0044] 可以理解的是，本实施例中采用全固态银/卤化银和高纯锌组合而成的Ag/Ag X-Zn复合参比电极，具有两组可互相对照的测量数据，可加强电极在海洋环境下的使用性能。在海洋环境中使用时，其中任意一个电极正常工作都能很好的反应被保护结构的情况，并且两种电极测试数据可以相互补充，从而一定程度上克服了上述的单一参比电极电位不稳定现象，在长时间无人值守的海洋平台，复合电极系统可以保证电极的耐用性，提高在各种恶劣环境下数据采集的能力，具备长久的无人情况下数据采集工作能力，且测量精度高。与此同时，考虑到海水电阻的欧姆压降误差，本实施例中，还采用电位修正探头1c(如高频电导仪)检测海水电导情况，进行保护电位数值修正，有效得保证了测量的准确性。另外，本实施例中的保护套1a采用防污涂料涂装的FRP材料制成的可浸透式保护套，可以防止海洋微生物以及洋流中杂物对测量电极的污染和损坏，进而有效保证了两个探头的使用寿命和使用安全。
[0045] 在此基础上，考虑到两个探头在自动升降过程中可能随洋流漂浮导致测量位置变动以及电极损伤等情况。为了避免上述情况的发生，可在所述保护套1a的下方连接一个配重块1d，利用配重块1d的重量防止两探头在自动升降过程中随洋流漂浮导致测量位置变动以及电极损伤。另外，实际应用中，为了防止上升过程中配重块1d会对保护套1a施以过大的拉力而损伤保护套1a，可将配重块1d也与钢丝绳7连接，即配重块1d也通过钢丝绳7与电极升降系统2相连。
[0046] 再进一步的，参见图1所示，所述电极升降系统2包括与所述控制及数据采集模块3相连的电机控制器2a、与该电机控制器2a相连的长轴电机2b，该长轴电机2b的长轴上卷绕有用于与测量电极系统1的保护套1a相连的钢丝绳7。所述电机控制器2a根据所述控制及数据采集模块3发来的控制指令，来控制长轴电机2b收/放钢丝绳7，通过钢丝绳7的收/放来提升或下降测量电极系统1。
[0047] 在此基础上，考虑到数据传输用的电缆8的收/放问题，实际应用中，可将数据传输用的电缆8也卷绕于长轴电机2b的长轴上。另外，考虑到避免电缆8与钢丝绳7混合卷绕而磨损电缆8的问题，实际应用时，可将钢丝绳7、电缆8分开卷绕在长轴电机2b的长轴上，如图2所示。
[0048] 更进一步的，所述控制及数据采集模块3包括控制模块(图未示)和数据采集模块(图未示)。其中，所述数据采集模块用于采集测量电极系统1所测量的数据。所述控制模块具有定时唤醒功能，能定时唤醒后向电极升降系统2发送控制指令，该定时唤醒功能能够在无人状态下定时控制电极升降系统2上升或下降预定的距离将测量电极系统1置于预定的测量位置点，进而实现保护电位的自动测量。在此基础上，当该检测系统包括终端处理设备6，且终端处理设备6还能够实现远程控制功能时，所述控制模块还用于接收终端处理设备6发来的远程控制指令，并根据远程控制指令向电极升降系统2发送控制指令。
[0049] 参见图3所示，本发明还提供一种基于所述检测系统的海上平台钢桩保护电位自动检测方法，包括如下步骤：
[0050] S1、连接测量电极系统1：将测量电极系统1通过钢丝绳7与电极升降系统2连接；将测量电极系统1与电缆8的输入端相连，再将所有钢桩测量点的预留导线与电缆8位于海上平台上的输入端相连，最后将电缆8的输出端与控制及数据采集模块3相连。
[0051] S2、测量作业：当需要进行测量作业时(如控制及数据采集模块3按照定时唤醒功能自动唤醒后开始启动测量作业；或者控制及数据采集模块3接收到终端处理设备6发来的远程控制指令后开始启动测量作业)，所述控制及数据采集模块3向电极升降系统2发送控制指令；所述电极升降系统2根据控制指令，通过下放钢丝绳7将测量电极系统1下降至指定的钢桩测量点的统一高度位置处，并使测量电极系统1通过海水作为介质与该钢桩测量点导通；此时，所述测量电极系统1进行该钢桩测量点的保护电位的测量，所述控制及数据采集模块3采集测量电极系统1所测量的数据，并回传至中央网络服务器5中保存。
[0052] S3、结束测量作业：当测量作业完成后，所述控制及数据采集模块3向电极升降系统2发送控制指令；所述电极升降系统2根据控制指令，通过收紧钢丝绳7将测量电极系统1提升至海上平台固定处，并等待下一次测量作业。
[0053] 利用上述方法进行海上平台钢桩保护电位的检测时，能够自动测量钢桩上预
定位置的保护电位并且将数据传输到中央网络服务器进行保存，以供后期使用。该检测系统可以避免人工进入海洋平台检测钢桩保护电位的风险并且降低了作业成本，自动化程度高，适合远洋无人值守的各类平台保护电位检测作业，并且能够使得海上平台健康检测更简便和快捷，提高
监控系统效率。
[0054] 为了更清楚的理解本发明，下面以图4中所示海洋平台为例对上述检测方法作进一步详细说明。
[0055] 步骤1)、组合测量电极系统1：将复合参比电极探头1b和电位修正探头1c固装在保护套1a内。
[0056] 步骤2)、连接电缆8及钢丝绳7：将测量电极系统1的保护套1a与钢丝绳7相连，使得测量电极系统1通过钢丝绳7与电极升降系统2连接；将测量电极系统1的复合参比电极探头1b、电位修正探头1c与数据传输用的电缆8的输入端相连，再将所有钢桩测量点的预留导线与电缆8位于海上平台上的输入端相连，最后将电缆8的输出端与控制及数据采集模块3相连。
[0057] 步骤3)、测量作业：控制及数据采集模块3按照定时唤醒功能自动唤醒后开始启动测量作业或者接收到终端处理设备6发来的远程控制指令后开始启动测量作业，启动测量作业后，控制及数据采集模块3向电极升降系统2发送控制指令，电极升降系统2根据控制指令中的距离信息，通过下放钢丝绳7将测量电极系统1下降至图4中所示的某个指定的钢桩测量点的同一高度处，并使测量电极系统1通过海水作为介质与该钢桩测量点导通；
[0058] 所述测量电极系统1进行钢桩测量点的保护电位的测量，首先电位修正探头1c启动，测量该钢桩测量点处海水的电导率，测量完成后电位修正探头1c关闭，然后复合参比电极探头1b开始测量该钢桩测量点处对应保护电位数值；
[0059] 同时，所述控制及数据采集模块3采集测量电极系统1所测量的数据，并回传至中央网络服务器5中保存。后期，可通过终端处理设备6读取中央网络服务器5中存储的测量数据，并在终端处理设备6上将测量数据进行自动补偿计算后输出。
[0060] 步骤4)、结束测量作业：当测量作业完成后，控制及数据采集模块3向电极升降系统2发送控制指令；电极升降系统2根据控制指令，通过收紧钢丝绳7将测量电极系统1提升至海上平台固定处，并等待下一次测量作业。
[0061] 本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。
[0062] 本
说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
