摘要：“双碳”背景下，电网资产规模爆发式增长，但大气盐雾、工业污染、高盐渍土壤等多源腐蚀导致铁塔、接地网、GIS壳体年均腐蚀速率飙升至0.18 mm/a，传统人工抽检周期长、盲区多，已无法满足状态检修需求。为此，本项目推出“腐蚀卫士”系列在线检测仪，通过多点同步感知
大气(土壤)腐蚀数据传感器在线监测设备:电网腐蚀在线检测仪
——输变电设备腐蚀环境在线监测一体化解决方案
（一）项目背景
“双碳”背景下，电网资产规模爆发式增长，但大气盐雾、工业污染、高盐渍土壤等多源腐蚀导致铁塔、接地网、GIS壳体年均腐蚀速率飙升至0.18 mm/a，传统人工抽检周期长、盲区多，已无法满足状态检修需求。为此，本项目推出“腐蚀卫士”系列在线检测仪，通过多点同步感知环境-腐蚀耦合数据，为输变电设备建立“腐蚀数字孪生”，实现风险早预警、寿命可预测、检修更精准。
（二）产品参数:
1. 大气腐蚀数据传感器在线监测设备：
1、大气温度测量范围：-20℃~80℃；分辨率0.1℃；精度10~55℃，±0.5℃；-20~0℃及55~80℃，±1.5℃
2、湿度测量范围：0%~100% RH；分辨率0.1%RH；精度10~90%，±3%；＜10%或＞90%，±5%
3、腐蚀减薄：①柔性薄膜阵列超声腐蚀监测：测厚范围：2mm~100mm；分辨率：0.003mm；精度：±0.02mm；②电偶型腐蚀监测：腐蚀电流：采集范围1pA~10mA；分辨率0.1pA；精度±3%。③电阻探针型腐蚀监测：材料厚度余量≥0.5μm；分辨率10nm；精度±3%。可选择采用①或②或③技术路线。
4、腐蚀电流：采集范围1pA~10mA；分辨率0.1pA；精度±3%
5、采样频率：1分钟/次
6、覆盖范围：3km
7、数据传输：具备4G实时传输功能及无线通讯功能，同时具备在网络中断时存储卡存储功能，
8、防护等级：防护等级IP66以上
9.★供电：无线取能发电机整体输出功率达到mW级，在环境能量密度充裕的情况下可以持续输出3V以上的直流电压，电能管理效率达到50%以上；整套电源系统在低能量密度情况下可以实现1小时内取能，以及不低于2分钟的信号采集工作。
10.供电要求：能够完成系统参数收集、数据通讯及存储等全部功能，并不受天气因素的干扰。
2. 土壤腐蚀数据传感器在线监测设备：
1、土壤温度：-40 °C~80 °C；分辨率0.1 ℃；精度10~55 ℃，±0.5 ℃；-20~0 ℃及55~80 ℃，±1.5 ℃
2、土壤水分：0%~100%；分辨率0.1%；精度10%~90%，±3% FS；＜10%或＞90%，±5% FS
3、土壤电导率：0~20000 μs/cm；分辨率10 μs/cm；精度±5% FS
4、土壤PH：3~9 PH；分辨率0.1 PH；精度±0.3 PH
5、防护等级：防护等级IP66以上
6.供电：无线取能发电机整体输出功率达到mW级，在环境能量密度充裕的情况下可以持续输出3V以上的直流电压，电能管理效率达到50%以上；整套电源系统在低能量密度情况下可以实现1小时内取能，以及不低于2分钟的信号采集工作。
7.其他特性：可根据特殊土壤环境加装专用传感器。
（三）产品特点
• 双通道设计：一台主机可同时接入大气+土壤两种探头，节省杆塔空间与通信费用；
• 全金属壳体+IP68防护，-40 ℃~+85 ℃工业级，盐雾≥1000 h，可直接安装于沿海铁塔横担；
• 4G/LoRa/NB-IoT三模通信，远程OTA升级，支持北斗/GPS双星对时；
• 低功耗：平均功耗
• 自诊断：电极阻抗漂移、探头空水、电池低压自动报警，数据可信可追溯；
• 秒级采样、分钟级上报，云端AI腐蚀预测模型MAPE
（四）系统功能
1. 实时数据看板：温度、湿度、腐蚀电流、减薄量、土壤水分、pH等一屏总览；
2. 腐蚀速率热力图：基于GIS地图按塔号/站址渲染，红色高风险段自动推送到手机小程序；
3. 寿命预测：结合IEC 60871-2模型，输出“剩余壁厚-时间”曲线，给出下次检修建议；
4. 多站联动：可与主网SCADA、PMS系统对接，实现腐蚀告警与停电计划联动；
5. 报表一键导出：支持日、月、年报表，满足资产全寿命周期管理审计要求。
（五）解决方案
阶段1：选点布网
• 大气探头：沿海、化工厂下风向、山口微地形易凝露区，每5 km 1处，安装高度离地3 m横担外侧，避开遮挡；
• 土壤探头：接地网四角、电缆沟交叉处、低洼渗水区，埋深与接地极同深（0.6~0.8 m），探头与金属构件距离≥0.3 m防止屏蔽；
• 通信：公网信号
阶段2：安装调试
① 横担安装：采用304不锈钢U型夹+防振垫，力矩25 N·m，保证探头与来风方向呈45°；
② 埋地安装：先回填100 mm细沙，探头正面朝向金属构件，再回填原土并夯实，避免石块撞击；
③ 接地：主机外壳与塔身搭接≤4 Ω，防雷器8/20 μs 20 kA，信号线屏蔽层单端接地；
④ 上电自检：通过蓝牙APP查看信号强度>-95 dBm、电极阻抗1~10 kΩ为合格。
阶段3：运维优化
• 每月远程查看电极漂移，若腐蚀电流日波动>±20 %，触发现场核查；
• 每半年取下探头清洗盐渍、校准pH 7/4缓冲液；
• 每年冬季更换干燥剂，雨季后检查太阳能板表面盐粉并擦拭。
（六）执行标准
GB/T 19292.4-2020 金属和合金的腐蚀 大气腐蚀性监测
DL/T 1456-2015 电力设备金属腐蚀试验导则
IEC 60871-2:2022 交流电力系统用金属封闭开关设备腐蚀评估
GB/T 35697-2017 土壤质量 电导率测定
Q/GDW 11509-2016 国家电网 金属腐蚀在线监测装置技术规范
（七）产品参数（非表格）
主机尺寸：160 mm×120 mm×65 mm，重量1.2 kg；
探头材质：大气部分316L不锈钢+PEEK绝缘；土壤部分钛合金+ABS抗UV；
测量范围：腐蚀电流0~100 μA/cm²，减薄量0~2000 μm，温度-40~+85 ℃，湿度0~100 %RH，土壤水分0~100 %Vol，电导率0~20 mS/cm，pH 3~11；
分辨率：腐蚀电流0.01 μA/cm²，减薄1 μm，温度0.1 ℃，湿度0.1 %RH，水分0.1 %Vol，电导率1 μS/cm，pH 0.01；
数据存储：本地循环≥100万条，云端永久存储；
供电：9~30 V DC，太阳能/市电/电池自适应；
MTBF：≥50 000 h；
防护：IP68，防雷4级，防盐雾C5-M；
（八）效益展望
以某省沿海220 kV线路为例，全线布设120套“腐蚀卫士”后，年人工巡检减少70 %，提前发现3起塔材点蚀穿孔隐患，避免倒塔事故损失超2000万元；同时依据腐蚀速率精准更换接地网，材料费用下降38 %，单站全寿命周期成本节约约120万元。未来三年，计划将模型升级为“环境-腐蚀-载荷”耦合算法，实现台风、重霾等极端天气后的腐蚀风险72 h超前预警，为新型电力系统安全运行保驾护航。
——让每一基铁塔都拥有“腐蚀心电图”，用数据守护电网百年长青！
来源：三卫遥测
