基于FFT算法的水利管道阴极保护嵌入式监测系统设计

摘要

针对传统水利输送管道阴极保护工程中管道保护状态人工检测复杂、难度大以及检测数据不准确的问题,基于差分放大器将分压后的管道电位信号进行1-v/v运算转为差分信号并送入模数转换器(ADC),嵌入式处理器通过将ADC周期性采集的数据进行快速傅里叶变换(FFT),提取出其中有效的直流分量值与50 Hz交流值进行存储记录,记录信息中添加GPS信息,通过定期读取设备中的数据并分析当前管道保护的状态,从而采取有效手段进行预保护以避免管道泄漏造成损失与破坏。所设计的电路与选取的嵌入式平台及模组,全部集成在一张印制电路板(PCB)中,并基于freeRTOS实时操作系统进行了电量数据采集、FFT转换与存储、状态监测与报警等软件功能的开发,最终形成了软硬件一体的水利管道阴极保护自动化监测系统的设计。经过在实验腐蚀液中进行对比测试,结果证明了所设计嵌入式检测系统对水利管道的有效监测。