一种管道微生物腐蚀在线监测系统技术方案

本发明专利技术的一种管道微生物腐蚀在线监测系统，包括依次连接的多功能微生物监测探头、微生物腐蚀监测装置和智能终端；多功能微生物监测探头用于采集温度模拟信号、生物膜监测模拟信号和腐蚀速率模拟信号；微生物腐蚀监测装置包括微生物腐蚀在线监测模块和数据处理及存储模块；微生物腐蚀在线监测模块用于将温度模拟信号、生物膜监测模拟信号和腐蚀速率模拟信号转换为数字信号；数据处理及存储模块根据腐蚀速率电感探针的面积计算校正的腐蚀速率数字信号，根据生物膜监测传感器的总工作面积计算校正的生物膜监测数字信号；智能终端根据校正的腐蚀速率数字信号和校正的生物膜监测数字信号生成该环境下生物膜状态和金属材料腐蚀速率的对比曲线。蚀速率的对比曲线。蚀速率的对比曲线。

【技术实现步骤摘要】
一种管道微生物腐蚀在线监测系统


[0001]本专利技术属于管道微生物腐蚀监测
，涉及一种管道微生物腐蚀在线监测系统。

技术介绍

[0002]微生物腐蚀(MIC)主要发生在各种液体环境中，如工业冷凝水管道内、污水处理厂、河流湖泊和海水环境中的各种金属设施表面。这些环境中微生物在材料表面附着，如果环境条件适合，这些微生物就开始代谢繁殖，同时分泌大量的胞外聚合物，这些胞外聚合物将微生物牢固的粘附在材料表面形成微微生物膜。微生物膜可以局部改变微生物膜/金属表面的物理环境和化学环境，从而诱发金属表面局部腐蚀的发生。微生物通过自身生命活动及代谢产物与金属、溶液及微生物间的交互作用，直接或间接加速金属材料腐蚀的过程，造成金属材料微生物腐蚀。
[0003]腐蚀速率是表征金属腐蚀行为和过程的最直观的指标，现有电阻探针等腐蚀监测装置虽可以监测腐蚀速率信息。而要全面了解和研究微生物腐蚀过程，除腐蚀速率还必须获得微生物方面的信息，如微生物膜的结构、微生物的种类、微生物膜形成的过程等，这些信息是研究微生物腐蚀的预防和控制的重要内容。
[0004]目前，国内关于微生物腐蚀监测的研究才刚刚开始，管道微生物腐蚀在线监测系统的研究与开发处于探索阶段，已公开的管道微生物腐蚀在线监测系统，可以实现微生物生长或生物膜状态的单一监测功能，通过采集生物膜反馈的电信号获取微生物生长及生物膜状态，并以此为依据推演微生物腐蚀，实际上并未实现监测微生物腐蚀导致的基材真实腐蚀速率。而在各种腐蚀环境中，生物膜生长过程并不一致，生物膜生长与基材的腐蚀是无固定规律遵循的。因此，亟需一种实现金属表面细菌粘附、生物膜生长、生物膜下腐蚀速率及环境温度多参数、多功能的实时在线监测系统。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供基于多功能微生物腐蚀监测探头的微生物腐蚀综合监测系统，可实现金属表面细菌粘附、生物膜生长、生物膜下腐蚀速率及环境温度多参数、多功能的实时在线监测。
[0006]本专利技术提供一种管道微生物腐蚀在线监测系统，包括：依次连接的多功能微生物监测探头、微生物腐蚀监测装置和智能终端；
[0007]所述多功能微生物监测探头集成了温度传感器、腐蚀速率电感探针和生物膜监测传感器，用于采集温度模拟信号、生物膜监测模拟信号和腐蚀速率模拟信号；
[0008]所述微生物腐蚀监测装置包括：微生物腐蚀在线监测模块和数据处理及存储模块；所述微生物腐蚀在线监测模块用于将温度模拟信号、生物膜监测模拟信号和腐蚀速率模拟信号转换为相应的数字信号并发送给和数据处理及存储模块进行处理和存储；所述数据处理及存储模块用于根据腐蚀速率电感探针的面积计算校正的腐蚀速率数字信号，根据
生物膜监测传感器的总工作面积计算校正的生物膜监测数字信号；
[0009]所述智能终端用于动态调整微生物腐蚀监测装置的监测周期和数据采集频率，并根据校正的腐蚀速率数字信号和校正的生物膜监测数字信号生成该环境下生物膜状态和金属材料腐蚀速率直观对比曲线。
[0010]在本专利技术的管道微生物腐蚀在线监测系统中，所述多功能微生物监测探头包括：前端盖、温度传感器、腐蚀速率电感探针、生物膜监测传感器、后端盖和航空插头；所述前端盖和后端盖都为圆柱筒状结构，所述前端盖的前端内嵌温度传感器，所述前端盖上设有用于镶嵌腐蚀速率电感探针的镂空凹槽；所述生物膜监测传感器固定在前端盖和后端盖之间，航空插头固定在后端盖的后端；所述生物膜监测传感器包括生物膜监测正极和生物膜监测负极两组环形金属试片，两组环形金属试片同圆心交替等距排列，相邻两个环形金属试片间采用绝缘垫片间隔连接，两组环形金属试片数量相同，同组生物膜监测正极的材质一致，同组生物膜监测负极的材质一致，环形金属试片的环形外表面作为生物膜监测传感器的工作面；所述温度传感器、腐蚀速率电感探针、生物膜监测传感器的生物膜监测正极和生物膜监测负极分别通过相应的测试线连接航空插头，通过航空插头连接所述微生物腐蚀监测装置的端口进而传输检测的信号，所述探头内部注有绝缘封装料将前端盖、生物膜监测传感器和后端盖封装固定。
[0011]在本专利技术的管道微生物腐蚀在线监测系统中，所述生物膜监测正极的所有环形金属试片串联，生物膜监测负极的所有环形金属试片串联，生物膜监测传感器引出两条测试线连接航空插头。
[0012]在本专利技术的管道微生物腐蚀在线监测系统中，所述生物膜监测正极和生物膜监测负极的每个环形金属试片分别连接一条测试线，生物膜监测传感器引出多条测试线连接航空插头。
[0013]在本专利技术的管道微生物腐蚀在线监测系统中，所述两组环形金属试片材质不相同，电位高的一组环形金属试片作为生物膜监测负极，电位低的一组环形金属试片作为生物膜监测正极。
[0014]在本专利技术的管道微生物腐蚀在线监测系统中，所述两组环形金属试片材质相同，需外加激励信号促进微生物吸附、进而形成生物膜。
[0015]在本专利技术的管道微生物腐蚀在线监测系统中，所述微生物腐蚀在线监测模块包括：温度采集单元、生物膜监测单元和腐蚀速率测试单元；
[0016]所述温度采集单元用于将多功能微生物监测探头采集的温度模拟信号转换为数字信号；所述生物膜监测单元用于将多功能微生物监测探头采集的生物膜监测模拟信号转换为数字信号；所述腐蚀速率测试单元用于将多功能微生物监测探头采集的腐蚀速率模拟信号转换为数字信号。
[0017]在本专利技术的管道微生物腐蚀在线监测系统中，所述数据处理及存储模块用于将生物膜监测单元输出的数字信号除以生物膜监测传感器的总工作面积，得到校正的生物膜监测数字信号；将腐蚀速率测试单元输出的数字信号除以腐蚀速率电感探针的面积，得到校正的腐蚀速率数字信号。
[0018]在本专利技术的管道微生物腐蚀在线监测系统中，所述智能终端包括：通讯模块、数据收集模块、参数设置模块、数据导出模块、列表显示模块、曲线显示模块和预警模块；
[0019]所述通讯模块用于智能终端与微生物腐蚀监测装置之间的数据传输和指令交互；
[0020]所述数据收集模块用于收集汇总温度数字信号、校正的腐蚀速率数字信号和校正的生物膜监测数字信号，并按照时间顺序排列存储；
[0021]所述参数设置模块用于动态调整微生物腐蚀监测装置的监测周期和数据采集频率；
[0022]所述数据导出模块将所述数据收集模块收集汇总的数据以xlsx或dat格式导出，方便其他分析软件查看；
[0023]所述列表显示模块将所述数据收集模块收集汇总的数据按照表格形式显示，根据不同列的大小值排列顺序；
[0024]所述曲线显示模块将所述数据收集模块收集汇总的校正的腐蚀速率数字信号和校正的生物膜监测数字信号以曲线形式展示；
[0025]所述预警模块用于当微生物生长状态超出允许范围或基材腐蚀速率达到预警值时触发报警。
[0026]在本专利技术的管道微生物腐蚀在线监测系统中，所述微生物腐蚀监测装置还设有电源模块，所述电源模块包括供电电源单元和恒压电源单元；所述供电电源单元用于为微生物腐蚀在线监本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道微生物腐蚀在线监测系统，其特征在于，包括：依次连接的多功能微生物监测探头、微生物腐蚀监测装置和智能终端；所述多功能微生物监测探头集成了温度传感器、腐蚀速率电感探针和生物膜监测传感器，用于采集温度模拟信号、生物膜监测模拟信号和腐蚀速率模拟信号；所述微生物腐蚀监测装置包括：微生物腐蚀在线监测模块和数据处理及存储模块；所述微生物腐蚀在线监测模块用于将温度模拟信号、生物膜监测模拟信号和腐蚀速率模拟信号转换为相应的数字信号并发送给和数据处理及存储模块进行处理和存储；所述数据处理及存储模块用于根据腐蚀速率电感探针的面积计算校正的腐蚀速率数字信号，根据生物膜监测传感器的总工作面积计算校正的生物膜监测数字信号；所述智能终端用于动态调整微生物腐蚀监测装置的监测周期和数据采集频率，并根据校正的腐蚀速率数字信号和校正的生物膜监测数字信号生成该环境下生物膜状态和金属材料腐蚀速率直观对比曲线。2.如权利要求1所述的管道微生物腐蚀在线监测系统，其特征在于，所述多功能微生物监测探头包括：前端盖、温度传感器、腐蚀速率电感探针、生物膜监测传感器、后端盖和航空插头；所述前端盖和后端盖都为圆柱筒状结构，所述前端盖的前端内嵌温度传感器，所述前端盖上设有用于镶嵌腐蚀速率电感探针的镂空凹槽；所述生物膜监测传感器固定在前端盖和后端盖之间，航空插头固定在后端盖的后端；所述生物膜监测传感器包括生物膜监测正极和生物膜监测负极两组环形金属试片，两组环形金属试片同圆心交替等距排列，相邻两个环形金属试片间采用绝缘垫片间隔连接，两组环形金属试片数量相同，同组生物膜监测正极的材质一致，同组生物膜监测负极的材质一致，环形金属试片的环形外表面作为生物膜监测传感器的工作面；所述温度传感器、腐蚀速率电感探针、生物膜监测传感器的生物膜监测正极和生物膜监测负极分别通过相应的测试线连接航空插头，通过航空插头连接所述微生物腐蚀监测装置的端口进而传输检测的信号，所述探头内部注有绝缘封装料将前端盖、生物膜监测传感器和后端盖封装固定。3.如权利要求2所述的管道微生物腐蚀在线监测系统，其特征在于，所述生物膜监测正极的所有环形金属试片串联，生物膜监测负极的所有环形金属试片串联，生物膜监测传感器引出两条测试线连接航空插头。4.如权利要求2所述的管道微生物腐蚀在线监测系统，其特征在于，所述生物膜监测正极和生物膜监测负极的每个环形金属试片分别连接一条测试线，生物膜监测传感器引出多条测试线连接航空插头。5.如权利要求2所述的管道微生物腐蚀在线监测系统，其特征在于，所述两组...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫茂成，范卫华，高博文，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：