船舶、橋梁等的鋼質(zhì)材料與海水接觸，極易受海水強(qiáng)烈的化學(xué)腐蝕以及海洋生物附著的污損，降低了使用壽命，增加了維護(hù)、維修的費(fèi)用，并有可能造成嚴(yán)重危害 。陰極保護(hù)技術(shù)的原理就是給被腐蝕金屬結(jié)構(gòu)物表面提供大量電子，被保護(hù)結(jié)構(gòu)物成為陰極，抑制金屬腐蝕發(fā)生的電子遷移，避免或減弱腐蝕的發(fā)生 。

　　陰極保護(hù)通常有兩種方法：犧牲陽極和外加電流兩種 。犧牲陽極方法由于簡單、經(jīng)濟(jì)，被廣泛采用，但效果欠佳，焊在船體外表面的鋅塊也會(huì)增加船體阻力。使用永 久性外加電流的陰極保護(hù)裝置是目前控制鋼質(zhì)船體在海水中腐蝕的蕞有效方法 。本文采用的即為外加電流陰極保護(hù)的方法。

　　陰極保護(hù)技術(shù)在 70 年代開始被美國、日本等各國船體保護(hù)中應(yīng)用并取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。在 20 世紀(jì) 70-80年代，我國陰極保護(hù)技術(shù)的引進(jìn)、消化和二次開發(fā)才取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，也就是在這個(gè)時(shí)期，研制了一批陰極保護(hù)的材料和設(shè)備，打下了陰極保護(hù)在行業(yè)市場(chǎng)供需鏈的基礎(chǔ)。近年來，該技術(shù)在多個(gè)場(chǎng)合如碼頭工程鋼管樁、埋地管道、海洋平臺(tái) 等也有應(yīng)用。

　　李言濤等在《中國海洋腐蝕科研選題與發(fā)展戰(zhàn)略》 中指出，隨著計(jì)算機(jī)與自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展 ，陰極保護(hù)電位的監(jiān)測(cè)逐步從以前定期人工檢測(cè)發(fā)展到通過對(duì)電位的模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換和邏輯運(yùn)算。電位監(jiān)測(cè)由原來的對(duì)單一點(diǎn)、線的監(jiān)測(cè)，逐漸實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)綜合的監(jiān)控。通過應(yīng)用于局域網(wǎng)的 Intranet 技術(shù)和應(yīng)用于廣域網(wǎng)的 Internet 技術(shù)或電信通信線路 ，可以在整個(gè)作業(yè)海域或企業(yè)內(nèi)甚至于全國各地乃至全球的相關(guān)機(jī)構(gòu)方便地實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)信息共享 、系統(tǒng)評(píng)價(jià)控制和遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。本項(xiàng)目中對(duì)多個(gè)(四個(gè))艦載陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以認(rèn)為是對(duì)該預(yù)測(cè)方向的小規(guī)模嘗試。

　　目前陰極保護(hù)項(xiàng)目的計(jì)算機(jī)監(jiān)控研究項(xiàng)目已經(jīng)在開展，然而關(guān)于在線監(jiān)測(cè)的相關(guān)報(bào)道較少。孫虎元對(duì)長江二橋的陰極保護(hù)電路項(xiàng)目論述了監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目屬于國家依托類項(xiàng)目，對(duì)于小型陰極保護(hù)項(xiàng)目的監(jiān)控設(shè)計(jì)來說并不實(shí)用。

　　本文依托某公司的艦體外加電流陰極保護(hù)監(jiān)控設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)陰極保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控及人機(jī)交互。其核心是通過陰極保護(hù)系統(tǒng)主控板 ARM 嵌入式處理器和觸摸屏進(jìn)行傳感器信號(hào)和輸入控制信號(hào)的傳遞。

　　下文首先介紹了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理，給出了系統(tǒng)主控板和硬件總體設(shè)計(jì)方案。之后重 點(diǎn)闡述了然后介紹了主控板 ARM 芯片的通訊過程和人機(jī)界面觸摸屏的軟件設(shè)計(jì)。文末對(duì)本文的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行總結(jié)，并給出了下一步的設(shè)計(jì)思路。

　　1 外加電流 陰極保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)總體構(gòu)造

　　陰極保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)為船載檢測(cè)系統(tǒng)，由多個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成。總體結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1 所示。

　　其中圖 1 左邊的 Marimpress 框代表的是多個(gè)艦載外加電流陰極保護(hù)裝置。圖 1 右側(cè)的虛線框內(nèi)是遠(yuǎn)程監(jiān)控單元。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)通過遠(yuǎn)程監(jiān)控單元可實(shí)現(xiàn)多個(gè)艦載陰極電流保護(hù)裝置的電流電壓監(jiān)控。

　　單個(gè)外加電流陰極保護(hù)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)圖如圖 2 所示，其中蕞主要的部分有輔助陽極，參比電極，直流大電流發(fā)生器，高電壓變壓裝置以及控制電路板。