一种码头钢管桩阴极保护监测系统

摘要

本发明涉及码头钢管桩技术领域，且公开了一种码头钢管桩阴极保护监测系统，包括钢管桩和电路控制器件，所述钢管桩的外表面固定安装有卷扬机，所述卷扬机的外表面设有连接带，所述连接带的一端固定安装有内部中空的安装盒。该码头钢管桩阴极保护监测系统，通过设置的控制模块，根据工作需求，控制模块发出信号使电动推杆工作，电动推杆带动检测用探头移动，调节检测用探头与钢管桩之间的距离，以满足工作需求，然后控制模块发出信号使马达工作，进而调节检测用探头的工作角度，然后检测用探头开始工作，并将采集到的信息传输至控制模块内，控制模块将收到的信息通过通讯模块上传至云端，供工作人员查询。

说明书

技术领域

本发明涉及码头钢管桩技术领域，具体为一种码头钢管桩阴极保护监测系统。

背景技术

金属在水和氧存在的条件下由于电化学反应而产生的腐蚀称为电化学腐蚀。从外观上看，钢的材质是均一的，但是，当它浸入电解质中时(例如水)，由于不同材料或金属材料本身组织结构及表面物理状态的不均匀性，在金属表面形成许多宏观或微观的阳极区和阴极区，阴阳极之间通过介质产生微电流，电子从阳极去向阴极区移动，阳极区失去电子，一部分金属就会成为离子溶于电解质中，使得阳极区金属受到腐蚀。

为控制腐蚀，钢管桩采用了防腐涂层和阴极保护系统的防腐措施。随着时间的推移，防腐涂层和阴极保护系统的性能会发生劣化，为确保阴极保护系统的使用寿命和使用效果，需对阴极保护系统进行定期检查和维护。

阴极保护电位是评价阴极保护效果的重要参数，然而，目前国内阴极保护电位的检测仍以人工手持万能表定期测试电位的方式为主。人工检测不仅费时费力、周期长、效率低，需要工作人员下水操作，不方便检测不同深度的钢桩管，且水下工作存在一定的安全隐患，在需要采集钢管桩不同深度和不同位置的信息时，十分麻烦，需要工作人员反复下水或子水下待较长的时间，不利于工作人员的身心健康。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种码头钢管桩阴极保护监测系统，解决了人工检测不仅费时费力、周期长、效率低，需要工作人员下水操作，不方便检测不同深度的钢桩管，且水下工作存在一定的安全隐患，在需要采集钢管桩不同深度和不同位置的信息时，十分麻烦，需要工作人员反复下水或子水下待较长的时间，不利于工作人员的身心健康的问题。

(二)技术方案

本发明提供如下技术方案：一种码头钢管桩阴极保护监测系统，包括钢管桩和电路控制器件，所述钢管桩的外表面固定安装有卷扬机，所述卷扬机的外表面设有连接带，所述连接带的一端固定安装有内部中空的安装盒，所述安装盒的内壁正面和背面均通过轴承转动连接有螺纹杆，两个所述螺纹杆的外表面均螺纹连接有螺纹套筒，所述螺纹杆的外表面固定安装有第一齿轮，所述安装盒的内部侧壁上固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端固定安装有第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮相啮合，两个所述螺纹套筒的外表面均固定安装有夹板，所述安装盒的外表面固定安装有保护壳，所述保护壳的内部侧壁上固定安装有电动推杆，所述电动推杆的输出端固定安装有安装架，所述安装架的外表面固定安装有马达，所述安装架的内部侧壁之间通过轴承转动连接有转杆，所述马达的输出端与所述转杆之间固定连接，所述转杆的外表面固定安装有两个连接杆，所述连接杆远离所述转杆的一端固定安装有检测用探头。

优选的，所述电路控制器件包括控制模块和通讯模块，所述控制模块的输出端与所述电动推杆的输入端电性连接，所述控制模块的输出端与所述马达的输入端电性连接，所述控制模块的输出端与所述通讯模块的输入端双向信号连接，所述控制模块的输入端与所述检测用探头的输出端电性连接。

优选的，两个所述螺纹杆之间固定连接，且螺纹方向相反。

优选的，所述安装盒的内部侧壁上固定安装有两个滑轨，两个所述滑轨的内部均滑动连接有滑块，两个所述滑块分别与对应的所述螺纹套筒之间固定连接。

优选的，两个所述夹板相对的一侧之间均安装有滚轮。

优选的，所述夹板与所述安装盒的外表面之间固定连接有第一防水皮套。

优选的，所述检测用探头与所述保护壳的外表面之间固定连接有第二防水皮套。

优选的，所述检测用探头的摆动幅度范围为三十至一百五十度。

优选的，所述安装盒的下表面设有配重块。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种码头钢管桩阴极保护监测系统，具备以下有益效果：

(1)该码头钢管桩阴极保护监测系统，在使用时，通过设置的其驱动电机，驱动电机带动第二齿轮旋转，第二齿轮通过第一齿轮，带动两个螺纹杆同步旋转，使两个螺纹套筒沿着滑轨的方向相对或相背移动，螺纹套筒带动两个夹板相对或相背移动，起到调节两个夹板之间距离的效果，以适应不同直径大小的钢管桩，扩大了装置的使用范围。

(2)该码头钢管桩阴极保护监测系统，在使用时，根据工作需求，通过两个夹板夹紧钢管桩，然后通过设置的卷扬机，卷扬机通过收放连接带，在重力的作用下，带动安装盒沿着钢管桩上下移动，安装盒带动检测用探头上下移动，起到调节检测用探头的工作位置，可根据工作需求，检测不同深度的钢管桩的信息，扩大了装置的使用范围。

(3)该码头钢管桩阴极保护监测系统，在使用时，通过设置的马达，马达带动转杆旋转，转杆通过连接杆，带动检测用探头旋转，起到扩大检测用探头工作范围的效果，以适应不同的工作需求，在采集信息时，可对待检测部位进行进行多角度的采集，提高了数据的准确性。

(4)该码头钢管桩阴极保护监测系统，在使用时，通过设置的控制模块，根据工作需求，控制模块发出信号使电动推杆工作，电动推杆带动检测用探头移动，调节检测用探头与钢管桩之间的距离，以满足工作需求，然后控制模块发出信号使马达工作，进而调节检测用探头的工作角度，然后检测用探头开始工作，并将采集到的信息传输至控制模块内，控制模块将收到的信息通过通讯模块上传至云端，供工作人员查询。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的安装盒剖视结构示意图；

图3为本发明的图2中A的结构放大图；

图4为本发明的保护壳结构示意图；

图5为本发明的电路控制器件结构框图。

图中：1、钢管桩；2、卷扬机；3、连接带；4、安装盒；5、螺纹杆；6、螺纹套筒；7、第一齿轮；8、驱动电机；9、第二齿轮；10、夹板；11、保护壳；12、电动推杆；13、安装架；14、马达；15、转杆；16、连接杆；17、检测用探头；18、滑轨；19、滑块；20、滚轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，一种码头钢管桩阴极保护监测系统，包括钢管桩1和电路控制器件，钢管桩1的外表面固定安装有卷扬机2，卷扬机2的外表面设有连接带3，连接带3的一端固定安装有内部中空的安装盒4，安装盒4的内壁正面和背面均通过轴承转动连接有螺纹杆5，两个螺纹杆5的外表面均螺纹连接有螺纹套筒6，螺纹杆5的外表面固定安装有第一齿轮7，安装盒4的内部侧壁上固定安装有驱动电机8，驱动电机8的输出端固定安装有第二齿轮9，第一齿轮7与第二齿轮9相啮合，两个螺纹套筒6的外表面均固定安装有夹板 10，安装盒4的外表面固定安装有保护壳11，保护壳11的内部侧壁上固定安装有电动推杆12，电动推杆12的输出端固定安装有安装架13，安装架13的外表面固定安装有马达14，安装架13的内部侧壁之间通过轴承转动连接有转杆15，马达14的输出端与转杆15之间固定连接，转杆15的外表面固定安装有两个连接杆16，连接杆16远离转杆15的一端固定安装有检测用探头17。

进一步的，电路控制器件包括控制模块和通讯模块，控制模块的输出端与电动推杆12的输入端电性连接，控制模块的输出端与马达14的输入端电性连接，控制模块的输出端与通讯模块的输入端双向信号连接，控制模块的输入端与检测用探头17的输出端电性连接，通过设置的控制模块，根据工作需求，控制模块发出信号使电动推杆12工作，电动推杆12带动检测用探头 17移动，调节检测用探头17与钢管桩1之间的距离，以满足工作需求，然后控制模块发出信号使马达14工作，进而调节检测用探头17的工作角度，然后检测用探头17开始工作，并将采集到的信息传输至控制模块内，控制模块将收到的信息通过通讯模块上传至云端，供工作人员查询。

控制模块硬件实现1路继电器控制、无线通信、I2C输入接口、USB输入接口；通过内部高性能MCU嵌入操作系统，编程实现如下功能：

(1)通过自定义物联网协议实现的马达任意工作时长的开关；

(2)通过自定义物联网协议实现的电动推杆任意工作时长的开关；

(3)其内部设有数据存储模块，实现数据的存储查阅。

通讯模块硬件实现12V直流供电DC/DC转低压、以太网接口、无线通信、 RS485扩展接口、蓝牙数据传输；通过内部高性能MCU嵌入操作系统，编程实现如下功能：

(1)设备巡检功能，定时或接收巡检命令对电动推杆、探头、卷扬机和驱动电机设备巡检，确定设备是否正常运行，将检查的故障设备上报云平台，实现故障设备记录维护；

(2)对设备中的电动推杆、探头、卷扬机和驱动电机编号，实现无线网络中设备定位控制。

(3)在LWIP网络协议栈基础上，对HTTP协议扩展，实现文件上传网关功能，可利用HTTP协议远程上传配置检测数据至云平台，实现实时备份，避免数据丢失。

具体的控制模块与智能开关柜网络连接，马达开关、电动推杆开关均位于智能开关柜内，通过将设定好得程序输入给控制模块，进而实现控制模块控制智能开关柜内的马达开关、电动推杆开关，实现控制马达的任意工作时长，电动推杆的任意工作时长；

通讯模块包括服务器的通信模块和移动终端的通信模块，控制模块通过网络与服务器连接，服务器通过网络与移动终端连接，一方面通过服务器设置给控制模块的命令，控制马达、电动推杆的工作时长，另外一方面收集控制模块采集到的检测用探头17的信息网络传送给服务器，服务器将检测用探头17收集到的信息网络传送给移动终端，便于操作员通过移动终端，了解和控制设备；

数据存储模块位于服务器内，存储服务器接收到的控制模块采集到的检测用探头17的信息，实时备份，避免数据丢失。

其中，移动终端包括PC计算机、手机，便于在工作室内操作员通过PC 计算机、手机控制设备。

其中，智能型开关柜是指高性能、高可靠性，具有一定自诊断和自动控制性能，并具有网络通信能力的柜子。

智能型开关柜是在现有的以模拟仪表、继电器为监测、控制设备的普通开关柜基础上，与新型的智能仪表(网络电力仪、智能配电监控/保护模块等、网络I/O)进行配合，通过其网络通讯接口与中央控制室的计算机系统联网，从而可以实现对各供配电回路的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、电度量等电参数进行监测以及对断路器的分合状态、故障信息进行监视、对断路器的分合状态进行控制，配合各种完善的远程监控软件，从而实现“四遥”。

进一步的，两个螺纹杆5之间固定连接，且螺纹方向相反，起到使两个螺纹套筒6能够相对或相背移动的效果。

进一步的，安装盒4的内部侧壁上固定安装有两个滑轨18，两个滑轨18 的内部均滑动连接有滑块19，两个滑块19分别与对应的螺纹套筒6之间固定连接，起到保证螺纹套筒6能够沿着滑轨18的方向稳定移动的效果。

进一步的，两个夹板10相对的一侧之间均安装有滚轮20，起到减小夹板 10与钢管桩1之间接触面的摩擦力的效果，延长了夹板10的使用寿命。

进一步的，夹板10与安装盒4的外表面之间固定连接有第一防水皮套，起到防水的效果，以适应水下的工作环境。

进一步的，检测用探头17与保护壳11的外表面之间固定连接有第二防水皮套，到防水的效果，以适应水下的工作环境。

进一步的，检测用探头17的摆动幅度范围为三十至一百五十度，起到保证装置稳定运行的效果，避免因角度过大或过小，造成的装置损坏无法使用的现象出现。

进一步的，安装盒4的下表面设有配重块，起到抵消水的浮力的效果，以适应水下的工作环境。

综上所述，该码头钢管桩阴极保护监测系统，在使用时，通过设置的其驱动电机8，驱动电机8带动第二齿轮9旋转，第二齿轮9通过第一齿轮7，带动两个螺纹杆5同步旋转，使两个螺纹套筒6沿着滑轨18的方向相对或相背移动，螺纹套筒6带动两个夹板10相对或相背移动，起到调节两个夹板10 之间距离的效果，以适应不同直径大小的钢管桩1，扩大了装置的使用范围。

该码头钢管桩阴极保护监测系统，在使用时，根据工作需求，通过两个夹板10夹紧钢管桩1，然后通过设置的卷扬机2，卷扬机2通过收放连接带3，在重力的作用下，带动安装盒4沿着钢管桩1上下移动，安装盒4带动检测用探头17上下移动，起到调节检测用探头17的工作位置，可根据工作需求，检测不同深度的钢管桩1的信息，扩大了装置的使用范围。

该码头钢管桩阴极保护监测系统，在使用时，通过设置的马达14，马达 14带动转杆15旋转，转杆15通过连接杆16，带动检测用探头17旋转，起到扩大检测用探头17工作范围的效果，以适应不同的工作需求，在采集信息时，可对待检测部位进行进行多角度的采集，提高了数据的准确性。

该码头钢管桩阴极保护监测系统，在使用时，通过设置的控制模块，根据工作需求，控制模块发出信号使电动推杆12工作，电动推杆12带动检测用探头17移动，调节检测用探头17与钢管桩1之间的距离，以满足工作需求，然后控制模块发出信号使马达14工作，进而调节检测用探头17的工作角度，然后检测用探头17开始工作，并将采集到的信息传输至控制模块内，控制模块将收到的信息通过通讯模块上传至云端，供工作人员查询。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本申请文件中使用到的标准零件均可以从市场上购买，而且根据说明书和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中常规的型号，而且电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再作出具体叙述，同时该文中出现的电器元件均与外界的主控制器及市电电连接，说明书中提到的外设控制器可为本文提到的电器元件起到控制作用，而且该外设控制器为常规的已知设备。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。