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基于GPRS/GSM网络的远程腐蚀监控系统419

基于GPRS/GSM网络的远程腐蚀监控系统

董泽华郭兴蓬魏丰
（华中科技大学化学系，武汉，430074）

摘要：本文简要论述了现代通讯技术在远程腐蚀监检测中的应用，特别讨论了基于移动网
络GPRS/GSM的远程数据通讯的模式及其优点；对当前工业腐蚀监测中的几种常用在线监
测方法进行了比较，包括线性极化、电阻探针、交流阻抗技术以及电化学噪声技术等在工业
环境中应用的优缺点等；最后探讨了腐蚀监测技术与现代移动通讯结合后的巨大优势，以及
对提供管理现代化水平的重要意义。

1前言

腐蚀监检测与腐蚀控制是防腐蚀的两个重要组成部分，但长期以来在我国并未得到均衡
发展和获得同等重视。随着我国大多数油田进入开采中后期，采出液中含水量逐渐上升，油
气开发生产过程中的腐蚀环境日趋严重。由于管道内外壁腐蚀以及管道内部的各种隐含缺陷
而导致的油气泄漏事故时有发生，造成严重经济损失和环境污染。有鉴于此，腐蚀监检测作
为腐蚀防护的基础工作越来越得到了企业的关注和重视。当前，人们对腐蚀监检测相关技术
的要求更高，要求对腐蚀能实时在线监测，能及时预报管线或设备腐蚀程度，评估油气管道
腐蚀损坏程度和管道预期寿命[1]，为保证输油气管道正常运行提供支持。
国际上从八十年代起，对腐蚀监测有了更清楚的认识，防患于未然得到广泛认同。工业
上主要的在线腐蚀监/检测技术可分为物理和电化学的方法，包括：ER电阻探针腐蚀测量，
LPR线性极化腐蚀测量，两点法交流阻抗测量，磁阻法快速腐蚀监测和渗氢监测等。另外，
近十年发展起来的电化学噪声技术，因其能灵敏地探测到局部腐蚀过程的变化，已有应用到
工业领域腐蚀监测的报道。

2远程监控技术

大型工业企业（如：石油、化工、煤炭等）存在规模巨大，部门人员众多，作业点分散，
设备多，价值高，各种管线、阀门较多，其中相当一部分设备工作在户外的特点。企业对于
各种设备和管线运行状态的监控要求严格，一旦形成事故损失是巨大的，因此，对各种设备
的运行状态、温度、压力、流量以及腐蚀状态等指标要做到实时监控，一旦出现情况能及时
进行报警并可以在远程进行指挥调度和调整,这对降低运行风险和成本是十分必要的。
420第十三届全国缓蚀剂学术讨论会论文集

石油系统腐蚀监测，以前多采用现场挂片人工取样的方式，这种技术虽然安装结构简单、维
护成本低。但监测周期长（1—3个月），在数据未取出前，无法知道腐蚀速率情况，不利于
及时了解腐蚀情况。而且装取挂片时要耗费大量的人力、车辆台班、工作时。同时油、气生
产井分布不集中，地区跨度较大，也给监测工作造成困难。而基于无线通讯网络的远程腐蚀
检测技术此时就表现出较大的优势。它特别适用于作业点分散于野外，环境恶劣，需要无人
值守远传控制。通过GPRS/GSM无线网络和因特网可实现对跨越数百公里的设备运行状态
的实时监控，实现了数据在人员、控制中心和设备间的互通互传，使技术人员和管理人员无
论在任何地方都可以得到每个监控点的数据，并可以进行及时响应。因此，无线网络将成为
油田系统远程监控技术发展所不可缺少的部分。
GPRS是通用分组无线业务(GeneralPacketRadioService)的英文简称，是在现有GSM系
统上发展出来的一种新的承载业务，它采用与GSM同样的无线调制标准、同样的频带、同
样的突发结构、同样的跳频规则以及同样的TDMA帧结构。因此，现有的基站子系统(BSS)
从一开始就可提供全面的GPRS覆盖。GPRS可以充分利用现有的GSM网络，覆盖面广，
实时性好，传输速率高，运营费用低，支持IP协议。具有“永远在线”、“快速登陆”、“按
量计费”、“高速传送”、“安全可靠”等优点，数据传输速率高达160Kbps。使用GPRS技术
实现数据分组发送和接收，用户永远在线且按流量计费，迅速降低了服务成本。GPRS移动
数据传输系统有很大的应用范围，几乎所有中低速率的数据传输业务都可以应用，如城市配
电网络自动化、自来水、煤气管道自动化、INTERNET接入、个人信息、股票信息、金融、
交通、公安等以它为技术支撑，可以用最简单、最低成本、最安全可靠的方式构建远程监控
网络，大幅节省了人力物力，提高了工业控制的自动化水平[2]。

3腐蚀监测技术

3.1电阻探针
电阻探针实际上是一个装有金属试片的探头，在腐蚀介质中，金属试片的横截面积将因
腐蚀而减小，从而使其电阻增大，如果金属的腐蚀大体是均匀的，那么电阻的变化率就与金
属的腐蚀量成正比，周期性地测量这种电阻，便可计算出该段时间后的总腐蚀量，从而计算
出金属的腐蚀速率。电阻探针仪器的优点主要有：简单、灵敏、适用性强（在任何介质中均
可使用）[3]。
由于环境介质的温度、流速、金属材料的成份和热处理以及