本發(fā)明涉及接地檢測裝置技術領域，具體涉及一種用于實時檢測輸油管道靜電接地狀態(tài)并能夠進行報警的監(jiān)測裝置。

背景技術：

輸油管道是輸送原油和石油產(chǎn)品的主要設備，由于油庫中儲存的油質(zhì)產(chǎn)品多為不良導體，它們在儲運系統(tǒng)的管道中流動時，與管道內(nèi)壁摩擦容易產(chǎn)生靜電荷。管道中的靜電荷不斷積累，滿足一定條件后會對外放電，產(chǎn)生嚴重的安全生產(chǎn)隱患，甚至會引發(fā)如電擊、爆炸等重大事故。

目前，輸油作業(yè)管道常采取接地、跨接等措施減少靜電危害，但該種措施無法檢測到接地狀態(tài)是否良好。另外，現(xiàn)有的接地電阻測試方法有人工搖表測試、電子式測試和網(wǎng)絡在線測試。采用人工搖表方法測試接地電阻，搖表的精度低、沒有實時性且不能及時報警，并且搖表時會產(chǎn)生高壓，在高壓電及防爆的場合無法使用，當重要設備和部件出現(xiàn)接地不良的狀況時，不能及時發(fā)現(xiàn)處理。電子式測試是利用電流、電壓效應和dc/ac轉(zhuǎn)換方式進行測量，相當于傳統(tǒng)搖表測試的升級版，其采用數(shù)字方法，操作上比搖表測試方便，但仍然存在精度低、沒有實時性和不能及時報警的缺點。利用在線網(wǎng)絡測試手段進行接地電阻的實時在線測量，采樣的終端器件放置在被測量物體的邊上，能夠進行實時性測量和報警，但測量精度和防爆性能均存在不足。

中國專利文獻公開號為cn205335446u，名稱是《一種輸油氣管道截斷閥室的接地裝置》的實用新型專利，其公開的技術方案用于輸油氣管道閥室接地系統(tǒng)中，可有效提高接地系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，但該技術方案僅適用于管路沿線的中間截斷閥，而不能用于輸油管道的其它管段和靜電敏感設備以實現(xiàn)管道的全面監(jiān)測和防護。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種輸油管道靜電接地狀態(tài)的監(jiān)測裝置，通過實時采集被測設備的接地電阻值，并與設定的基準電阻值進行比較，實現(xiàn)設備接地狀態(tài)的監(jiān)測和報警指示。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下方案：

輸油管道靜電接地狀態(tài)監(jiān)測裝置，包括主接地檢測模塊、一個或多個副接地檢測模塊、防爆隔離模塊、中控模塊和接地點，接地信號通過防爆隔離模塊輸入主接地檢測模塊和副接地檢測模塊。所述主接地檢測模塊用于采集處理被測設備的電阻信息和副接地檢測模塊內(nèi)的電阻信息，并把信息傳遞給中控模塊；所述副接地檢測模塊用于采集處理被測設備的電阻信息，并把信息傳遞給主接地檢測模塊；所述防爆隔離模塊用于限制電源和采集信號線的能量輸出，起到安全防爆作用；所述中控模塊用于管理和處理主接地檢測模塊傳遞的信息。

基于上述方案，本發(fā)明做如下優(yōu)化：

所述中控模塊包括plc控制模塊、供電模塊和操控面板，所述主接地檢測模塊與副接地檢測模塊通過rs485總線連接，主接地檢測模塊與plc控制模塊通過rs485總線連接，plc控制模塊與供電模塊、操控面板之間通過導線連接。主接地檢測模塊將采集匯總的電阻信息傳遞到plc的內(nèi)存中，plc讀取內(nèi)存數(shù)據(jù)，并把結(jié)果顯示到操控面板上。所述操控面板上設有接地裝置報警指示燈、電源指示燈、接地裝置故障報警指示燈、斷路報警指示燈、自檢按鈕指示燈、蜂鳴器和消音按鈕。

所述主接地檢測模塊和副接地檢測模塊均包括信號采樣單元、比較單元、直流恒流源單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和控制單元。所述信號采樣單元用于采集被測設備的電壓信號，并將采集的模擬信號送入模數(shù)轉(zhuǎn)換單元；所述比較單元用于采集標準電阻的電壓信號，并將采集的模擬信號送入模數(shù)轉(zhuǎn)換單元；所述直流恒流源單元用于給信號采樣單元和比較單元提供恒定電流；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元用于將信號采樣單元和比較單元送入的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送入控制單元；所述控制單元用于循環(huán)選通信號采樣單元中被測設備所在電路和比較單元中的基準電路，并通過計算得出待測設備的阻值，進而將阻值信息匯總送入主接地檢測模塊，再由主接地檢測模塊將匯總信息送入plc控制模塊，plc讀取匯總數(shù)據(jù)，并把結(jié)果顯示到操控面板上。

如上所述的輸油管道靜電接地狀態(tài)監(jiān)測裝置，所述主接地檢測模塊和副接地檢測模塊的信號采樣單元包括電壓采集電路、譯碼器、第一多路模擬選擇開關、第一光耦合器和第一反向器，控制單元通過第一多路模擬選擇開關循環(huán)選通待測設備所在的電壓采集電路，同時控制單元輸出控制信號經(jīng)譯碼器、第一反向器和第一光耦合器后，向被選通的電壓采集電路輸出恒定電流；比較單元包括電壓基準電路、第二多路模擬選擇開關、第二光耦合器和第二反向器，控制單元通過第二多路模擬選擇開關循環(huán)選通電壓基準電路，同時控制單元輸出控制信號經(jīng)譯碼器、第二反向器和第二光耦合器后，向被選通的電壓基準電路輸出通過標準電路的恒定電流。

進一步的，所述主接地檢測模塊和副接地檢測模塊還包括報警顯示單元，報警顯示單元根據(jù)比較單元中標準電阻的不同劃分為不同的檔位，當控制單元中計算得到的被測設備的阻值超過設定的檔位報警值時，進行報警顯示。

優(yōu)選的，所述報警顯示單元中設置有0.01ω、0.1ω和1ω三個阻值檔位。另外，還設置有故障和短路報警指示。

優(yōu)選的，所述主接地檢測模塊的數(shù)量為1個，用做通訊主站；副接地檢測模塊的數(shù)量為3個，用做通訊從站。所述主接地檢測模塊和各個副接地檢測模塊分別設有4路檢測接地電阻的輸入。

本發(fā)明的益效果在于：

1、本發(fā)明的輸油管道靜電接地狀態(tài)監(jiān)測裝置，可實時監(jiān)測遠端被測設備的接地電阻，當被測設備的接地電阻偏大，超過規(guī)定的阻值限度時，裝置會發(fā)出故障報警，指示燈閃爍，提示工作人員及時處理，防止靜電危害。由于被測設備的接地電阻過大時不利于靜電的釋放，因此，當被測設備的接地阻值很大時將其視為開路，裝置進行斷路報警，指示燈長亮且發(fā)出警報，從而實現(xiàn)實時報警監(jiān)測，防止靜電荷積累引發(fā)電擊、爆炸等重大事故，確保輸油管道的安全。

2、本裝置的接地檢測模塊采用低開路電壓恒流源電路輸出，直流電流信號輸出到被測設備的外殼上，設備外殼同接地端組成回路，設備的接地部位由于存在微小電阻會產(chǎn)生一個微小的電壓信號，接地檢測模塊采用高精度的直流電壓采集模塊檢測此電壓，通過計算得出被測設備的接地電阻值，并與基礎接地電阻值進行比較，做出相應的報警指示。裝置檢測精度高，可實現(xiàn)毫歐姆級的接地電阻的在線檢測。此外，由于送入被測電阻的電流是恒流源，在被測電阻兩端產(chǎn)生的電壓和導線的長度和電阻無關，解決了小電阻不能長距離測量的問題。

3、本裝置實時采集設備外殼的接地電阻值，監(jiān)測靜電敏感設備的接地電阻狀態(tài)，并且全過程中不干擾設備本身的接地狀態(tài)。裝置在設備接地狀態(tài)惡化和完全斷開兩種情況下報警，并通過外側(cè)的操作面板指示接地故障，操作簡單，一目了然，監(jiān)測精確可靠。

附圖說明

圖1為實施例一的靜電接地狀態(tài)監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中主、副接地檢測模塊的電路原理圖；

圖3為實施例一的主、副接地檢測模塊的信號采樣單元電路原理圖；

圖4為圖3中信號采樣單元的部分電路圖；

圖5為主、副接地檢測模塊的比較單元電路原理圖；

圖6為圖5中比較單元的部分電路圖；

圖7為主、副接地檢測模塊的報警單元操作界面圖；

圖8為本裝置操控面板的操作界面圖；

圖9為實施例二的靜電接地狀態(tài)監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為實施例二的主、副接地檢測模塊的信號采樣單元電路原理圖；

附圖標記：1-主接地檢測模塊，11-信號采樣單元；110-譯碼器，111-電壓采集電路，112-第一多路模擬選擇開關，113-第一光耦合器，114-第一反向器，12-比較單元，121-電壓基準電路，122-第二多路模擬選擇開關，123-第二光耦合器，124-第二反向器，13-直流恒流源單元，14-模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，15-控制單元，16-報警顯示單元，2-副接地檢測模塊，3-防爆隔離模塊，4-接地點，5-中控模塊，6-plc控制模塊，7-操控面板，71-斷路報警指示燈，72-接地裝置故障報警指示燈，73-電源指示燈，74-接地裝置報警指示燈，75-自檢按鈕指示燈，76-蜂鳴器，77-消音按鈕，8-供電模塊。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合實施例及實施例中的附圖，對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例一

如圖1所示，本實施例提供一種輸油管道靜電接地狀態(tài)監(jiān)測裝置，包括1個主接地檢測模塊1、3個副接地檢測模塊2、防爆隔離模塊3、中控模塊5和接地點4，接地信號通過防爆隔離模塊3輸入主接地檢測模塊1和副接地檢測模塊2。中控模塊5包括plc控制模塊6、供電模塊8和操控面板7，主接地檢測模塊1與副接地檢測2模塊通過rs485總線連接，主接地檢測模塊1與plc控制模塊6通過rs485總線連接，plc控制模塊6與供電模塊8、操控面板7之間通過導線連接。

主接地檢測模塊1用于采集被測設備的電阻信息，同時用做通訊主站，通過輪詢的方式主動查詢并采集其他3個副接地檢測模塊內(nèi)的電阻信息，并把采集到的信息匯總傳遞給plc控制模塊6。副接地檢測模塊2用做通訊從站，用于采集處理被測設備的電阻信息，并把信息傳遞給主接地檢測模塊1。防爆隔離模塊3用于限制恒流源和信號線的電流和電壓，從而限制電源和采集信號線的能量輸出，起到安全防爆作用。plc控制模塊5用于管理和處理主接地檢測模塊1傳遞的信息，并把結(jié)果顯示到操控面板7上。

具體而言，如圖2所示，所述主接地檢測模塊和副接地檢測模塊均包括信號采樣單元11、比較單元12、直流恒流源單元13、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元14和控制單元15。所述信號采樣單元11用于采集被測設備的電壓信號，并將采集的模擬信號送入模數(shù)轉(zhuǎn)換單元14；所述比較單元12用于采集標準電阻的電壓信號，并將采集的模擬信號送入模數(shù)轉(zhuǎn)換單元14；所述直流恒流源單元13用于給信號采樣單元11和比較單元12提供恒定電流；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元14用于將信號采樣單元11和比較單元12送入的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送入控制單元15；所述控制單元15用于循環(huán)選通信號采樣單元11中被測設備所在電路和比較單元12中的基準電路，并通過計算比較得出待測設備的阻值，進而將阻值信息匯總送入主接地檢測模塊1，再由主接地檢測模塊1將匯總信息送入plc控制模塊6，plc讀取匯總數(shù)據(jù)，并把結(jié)果顯示到操控面板7上。

更具體的說，如圖3所示，所述信號采樣單元11包括四路電壓采集電路，在圖3中分別表示為電壓采集電路1、電壓采集電路2、電壓采集電路3和電壓采集電路4，還包括譯碼器110、第一多路模擬選擇開關、第一光耦合器113和第一反向器114，每路電壓采集電路對應連接一路被測設備。控制單元15的控制器通過第一多路模擬選擇開關112循環(huán)選通四路待測設備所在的電壓采集電路，同時控制器輸出控制信號經(jīng)譯碼器110、第一反向器114和第一光耦合器113后，向被選通的電壓采集電路輸出恒定電流。被測電阻中有電流通過時，電阻兩端產(chǎn)生電壓，采集的信號由第一多路模擬選擇開關112送入模數(shù)轉(zhuǎn)換單元14。

進一步而言，如圖4所示，以其中兩路電壓信號的采集為例，具體介紹信號采集過程。電壓信號的采集通過j2的3、4引腳分別連接多路開關選擇器u8的1、12引腳，j3的3、4引腳分別連接多路開關選擇器u8的5、14引腳?？刂破魍ㄟ^rc2、rb0、rg8三個引腳循環(huán)掃描選通多路開關選擇器u8的1、12引腳，5、14引腳。同時控制器通過rc2、rb0、rg8三個引腳選通譯碼器j12的14、15引腳。當譯碼器的15、14引腳輸出為低電平時，反向器u10的2、4引腳輸出為高電平，光耦op1的2、6引腳輸入為低電平，4、8引腳輸入為高電平，所述光耦op1的15、16引腳及10、11引腳選通，輸出電流分別為信號采集點j2、j3的2引腳所采集的電流。當譯碼器的15、14引腳輸出為高電平時，反向器u10的2、4引腳輸出為低電平，光耦op1的2、6引腳輸入為高電平，4、8引腳輸入為低電平，所述光耦op1的13、14引腳及9、10引腳選通，輸出電流為0。當被選通的電路中有電流通過時，電阻兩端產(chǎn)生電壓，采集的信號由多路開關選擇器u8送入模數(shù)轉(zhuǎn)換單元14。

如圖5所示，所述比較單元12包括四路電壓基準電路，在圖5中分別表示為電壓基準電路1、電壓基準電路2、電壓基準電路3和電壓基準電路4，還包括第二多路模擬選擇開關122、第二光耦合器123和第二反向器124，四路電壓基準電路分別采用4種阻值的標準電阻，即0ω、0.01ω、0.1ω和1ω?？刂茊卧?5通過第二多路模擬選擇開關122循環(huán)選通四路電壓基準電路，同時控制單元15輸出控制信號經(jīng)譯碼器110、第二反向器124和第二光耦合器123后，向被選通的電壓基準電路輸出通過標準電阻的恒定電流。標準電阻中有電流通過時，標準電阻兩端產(chǎn)生標準電壓，標準電壓信號由第二多路模擬選擇開關送入模數(shù)轉(zhuǎn)換單元。

進一步而言，如圖6所示，以其中兩路電壓基準電路為例，具體介紹基準信號采集過程。多路開關選擇器u9的1引腳連接下拉電阻r50、r58及基準電阻ref_1，u9的12引腳連接下拉電阻r49、r57及基準電阻ref_1，所述多路開關選擇器u9的2引腳連接下拉電阻r52、r60及基準電阻ref_2，u9的14引腳連接下拉電阻r51、r59及基準電阻ref_2?？刂破餮h(huán)選通多路開關選擇器u9的1、12引腳和2、14引腳。同時控制器通過rc2、rb0、rg8三個引腳選通譯碼器j12的11、10引腳。當譯碼器j12的11、10引腳輸出為低電平時，反向器u11的2、4引腳輸出為高電平，光耦op3的2、6引腳輸入為低電平，4、7引腳輸入為高電平，所述光耦op3的15、16引腳及11、12引腳被選通，輸出電流為通過r49及r51的電流。當譯碼器j12的11/10引腳輸出為高電平時，反向器u11的2、4引腳輸出為低電平，光耦op3的2、6引腳輸入為高電平，4、7引腳輸入為低電平，所述光耦op3的13、14引腳及11、12引腳被選通，輸出電流為0。當被選通的基準電路中有電流通過時，基準電阻兩端產(chǎn)生基準電壓，采集的信號由多路開關選擇器u9送入模數(shù)轉(zhuǎn)換單元14。

所述直流恒流源單元的電源從24v+、24v-輸入，經(jīng)過dc/dc模塊輸出1ma的恒流源，并將1ma的恒流源提供給信號采樣單元的第一光耦合器和比較單元的第二光耦合器。

如圖7所示，所述主接地檢測模塊1和副接地檢測模塊3還包括報警顯示單元16，報警顯示單元根據(jù)比較單元12中標準電阻的不同劃分為不同的檔位，每檔位都設有對應的指示燈。本裝置中，采用0ω、0.01ω、0.1ω和1ω這4種阻值的標準電阻，可設置4個檔位的電阻指示。假設被測電阻的接地阻值為r，則當r<0.01ω時，0ω檔的指示燈亮；當0.01<r<0.1ω時，0.01ω檔指示燈亮；當0.1<r<1ω時，0.1ω檔指示燈亮；當r>1ω時，則1ω檔指示燈亮。

另外，報警顯示單元還設置有故障預報警和斷路報警，如設置當被測電阻的接地阻值r超過設定檔位值的5倍時，進行故障預報警，故障指示燈亮；當被測電阻的接地阻值很大，如大于100歐姆時，可將電路視為開路，進行斷路報警，斷路指示燈亮，且裝置進行鳴叫報警。例如，假設3#通道的預報警值設為0.1ω檔，當被測的接地電阻r＝12ω時，其值大于0.1ω的五倍，則3#通道的故障燈亮，同時3#通道的1ω指示燈亮。當接地電阻值恢復到正常值時，比如接地電阻值r＝0.06ω，則故障指示燈滅，0.01ω檔指示燈亮。假設1#通道被測的接地電阻r＝120ω，超過斷路報警的值100ω，則斷路指示燈亮，且裝置進行鳴叫報警。

如圖8所示，所述操控面板7上設有斷路報警指示燈71、接地裝置故障報警指示燈72、電源指示燈73、接地裝置報警指示燈74、自檢按鈕指示燈75、蜂鳴器76和消音按鈕77。斷路報警指示燈71用于當某一路被測通道斷路時，指示燈亮，同時蜂鳴器報警；接地裝置故障報警指示燈72用于當出現(xiàn)通訊故障、采樣故障等裝置本身的故障時，指示燈亮；電源指示燈73用于檢測設備有否有電源供電，有電源供電時指示燈亮，沒有電源供電時指示燈滅；接地裝置報警指示燈74對應所測通道的接地狀態(tài)，本圖中顯示了15路通道的接地狀態(tài)，當某路通道的接地電阻達到預報警值時，對應的指示燈以0.5秒一次的頻率閃，當該通道的接地電阻大于100歐姆時，該指示燈長亮；自檢按鈕指示燈75用于操作設備進入自檢狀態(tài)；蜂鳴器76用于當被測通道出現(xiàn)斷路時進行報警；消音按鈕77用于當蜂鳴器鳴叫時，按下此按鈕，蜂鳴器停止報警。

本裝置的靜電接地狀態(tài)監(jiān)測裝置采用箱體結(jié)構(gòu)，每一路測點引出雙路雙絞線。被測物體上安裝兩個接地柱，一個用于正常的接地接線，另一個與監(jiān)測裝置連接用于接地電阻的檢測。本實施例中，靜電接地狀態(tài)監(jiān)測裝置能檢測4*4＝16路的測量容量。當與電壓采集電路連接的被測設備中有電流通過時，設備兩端產(chǎn)生電壓，通過導線送回到靜電接地狀態(tài)監(jiān)測裝置，主、副接地檢測模塊的控制單元15在采集到被測電阻的電壓值后，結(jié)合被測電阻中的電流，計算得到被測電阻的接地阻值，報警顯示單元16對應的指示燈亮。當被測電阻的接地阻值超過設定的故障預報警值時，報警顯示單元16進行故障預報警，同時操控面板7上的接地裝置報警指示燈74對應通道的指示燈閃爍；當被測電阻的接地阻值超過設定的斷路報警值時，報警顯示單元16對應的指示燈亮，且進行鳴叫報警，同時操控面板7上的接地裝置報警指示燈74對應通道的指示燈長亮，且蜂鳴器進行報警，從而實現(xiàn)被測設備的實時精確監(jiān)測，防止靜電荷積累引發(fā)危險，確保輸油管道的安全。

實施例二

如圖9、圖10所示，本實施例的輸油管道靜電接地狀態(tài)監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)特征與實施例一基本相同，其不同之處在于：該裝置包括1個主接地檢測模塊1和2個副接地檢測模塊2，每一個接地檢測模塊可用于檢測3路線路的接地情況，這樣靜電接地狀態(tài)監(jiān)測裝置共能檢測3*3＝9路接地線路的接地情況，靜電接地狀態(tài)監(jiān)測裝置檢測的線路數(shù)量具體可根據(jù)現(xiàn)場需要而定。

本發(fā)明未詳盡描述的技術內(nèi)容均為公知技術。