腐蝕監測技術是工業腐蝕控制中的重要手段之一，她像一雙明亮的“眼睛”為我們提供腐蝕發生、發展各個階段的信息。為后續防腐方案的制定提供大量寶貴而關鍵的數據支持。腐蝕監測技術進入中國并大面積推廣經歷了十幾年的時間，目前，常用的腐蝕監測技術主要方法有：掛片法、電阻探針法、電化學法、電位監測法、電感法、化學分析法、超聲波法，渦流法，紅外成像（熱像顯示）法、耦合多電極技術、氫通量法等。從腐蝕監測技術的原理上劃分，通常有化學分析法、物理法、電化學法等腐蝕監測技術類型。

    在經濟“新常態”下，傳統能源行業面臨諸如成本提高、環境保護、產能過剩等諸多壓力。相反，一些新能源產業，例如核電、風電、特高壓直流輸變電等產業將迎來飛速發展。這些行業面臨的腐蝕與防護新問題必將成為未來腐蝕監測技術發展的驅動力和主戰場。作為從事腐蝕與防護事業的科技工作者，我們準備好了嗎？作為全球第二大經濟體，經濟的“新常態”必然導致從要素投入驅動轉向創新驅動。

    腐蝕監測技術作為腐蝕與防護領域的重要組成部分，正在從以下幾個方面不斷創新：

    一、智能傳感器管理 （ISM）

    智能技術正在改變工業。它不僅正在生產的各個階段得到應用，而且也為過程分析帶來革命。目前，有國外廠商已經研發出了新的在線分析技術，稱為智能傳感器管理 （ISM）。

    通過將智能技術集成到測量解決方案中，例如：您對傳感器測量數據的可靠性有多大信心？您如何判斷傳感器何時需要維修？您如何確保傳感器不會出現意外故障？這些“會學習”的和適應過程的傳感器徹底打消您的這些顧慮。您獲得的不僅僅是測量本身。您將能夠看到您的傳感器性能如何、它們何時需要進行校準、維修或更換。有了在您需要時可以放心使用的預測性數據，突發的測量點故障以及是否需要維護傳感器的疑慮將不復存在。

    ISM 究竟是什么？它是一種將智能算法集成到傳感器的在線過程分析數字化技術。每一個 ISM 傳感器均內置一個微處理器。正是這一點，讓 ISM 具有模擬設備無法比擬的優點和性能，其中包括：

圖1 ISM傳感器

    1、測量精準可靠

    利用 ISM 可以在傳感器中直接計算過程測量值，利用其精度比模擬傳感器高的特性，讓您對自己的生產過程更加放心。圖 1 為梅特勒 - 托利多公司的 ISM 傳感器。

    2、啟動便捷

    ISM 傳感器能夠存儲自身的校準、身份等數據。傳感器連接至 ISM 變送器時，該數據會自動上傳，變送器自動完成配置。這意味著始終可在測量點快速、無誤地啟動。

    3、穩定的信號增加測量可信度

    傳統模擬探頭輸出的信號強度容易因周圍設備、環境中的水分和電纜長度造成衰減。而 ISM 傳感器輸出的數字信號不受工廠環境條件影響，在長距離的電纜通訊中也能保持穩定。

    4、動態使用壽命指示器

    動態使用壽命指示器 （DLI） 實時估算傳感器的剩余使用壽命。通過壽命指示器，利用當前和歷史的測量與校驗值計算實時使用壽命指示器。

    5、維護安全、方便

    將緩沖溶液和校準氣體帶到測量點不僅不方便，而且還可能危及工作人員的安全。ISM 傳感器可以在遠離過程的任何方便場所快速、準確地進行校準。傳感器還將實時指示出距離下一次維護的時間。

    6、可與您的電腦輕松連接

    ISM 傳感器可直接通過 USB 纜線與您的電腦連接，通過專用數據處理軟件進行操作。無需使用變送器作為接口。總之，ISM 提供多種應用特性的解決方案與先進的診斷功能，可滿足各行各業的需求。從校準、預防性診斷、文件記錄到安裝數據庫全面管理、專用數據處理系統提供您所需的所有維護支持。完全可定制。

    二、智能儀器“私人訂制”

    上世紀 90 年代，智能儀器的創新突出表現在以下幾個方面：微電子技術的進步更深刻地影響儀器儀表的設計；DSP 芯片的問世，使儀器儀表數字信號處理功能大大加強；微型機的發展，使儀器儀表具有更強的數據處理能力；圖像處理功能的增加十分普遍；VXI 總線得到廣泛的應用。

    進入本世紀初，伴隨著電子技術日新月異的發展，腐蝕監測儀器的設計和制造朝著微型化、多功能化、網絡化的方向發展。

    1、微型化

    單片機（Microcontrollers）誕生于 1971 年，經歷了 SCM（Single Chip Microcontrollers）、MCU（Micro ControllerUnit）、SOC（System on Chip）三大階段，進入 21 世紀，隨著 ARM 系列的廣泛應用，32 位單片機迅速取代 8 位和 16位單片機的統治地位，并且進入主流市場。（圖 2 為目前主流 SOC 示意圖。）微電子技術、微機械技術、信息技術等綜合應用于腐蝕監測儀器的設計制造中，使儀器成為體積更小、功能更齊全的智能儀器。它能夠完成信號的采集、線性化處理、數字信號處理，控制信號的輸出、放大、與其他儀器的接口、與人的交互等功能。智能儀器隨著微電子機械技術的不斷發展，其技術不斷成熟，價格不斷降低，因此其應用領域也將不斷擴大。例如，意法半導體推出的 STM32XX 系列。已經成為性價比高的主流 SOC。

圖2 SOC單片機

    2、定制化

    定制化本身就是智能儀器儀表的一個特點。例如，腐蝕電化學領域中，交流阻抗法的常規方式是，對未知體系施加不同頻率的激勵信號，對其響應信號進行采樣和數據分析。

圖3 智能阻抗測量系統

圖4 工業物聯網-網絡架構圖

    通常采用的分析方法是離散傅里葉變換（DFT），進而得出被測體系的模值和相位信息。交流阻抗技術作為腐蝕電化學領域分析腐蝕的重要手段，其測量的穩定性、準確性一直是技術人員面臨的棘手問題。目前，國外的器件公司已經研發出可以完成上述功能的智能芯片，僅需一片該智能芯片就可實現交流阻抗的測試和數據分析功能。可以作為高精度阻抗分析儀器的核心部件。（ 其原理如圖 3）

    3、網絡化

    融合ISP和EMIT技術， 實現儀器儀表系統的Internet接入。

    伴隨著網絡技術的飛速發展，Internet 技術正在逐漸向工業控制和智能儀器儀表系統設計領域滲透，實現智能儀器儀表系統基于 Internet 的通訊能力以及對設計好的智能儀器儀表系統進行遠程升級、功能重置和系統維護。

    在系統編程技術（In-System Programming，簡稱 ISP 技術）是對軟件進行修改、組態或重組的一種最新技術。它是 LATTICE 半導體公司首先提出的一種使我們在產品設計、制造過程中的每個環節，甚至在產品賣給最終用戶以后，具有對其器件、電路板或整個電子系統的邏輯和功能隨時進行組態或重組能力的最新技術。ISP 技術消除了傳統技術的某些限制和連接弊病，有利于在板設計、制造與編程。

    ISP 硬件靈活且易于軟件修改，便于設計開發。EMIT 嵌入式微型 Internet 互聯技術是 emWare 公司創立 ETI（extend theInternet）擴展 Internet 聯盟時提出的，它是一種將單片機等嵌入式設備接入 Internet 的技術。利用該技術，能夠將 8 位和 16 位單片機系統接入 Internet，實現基于 Internet 的遠程數據采集、智能控制、上傳 / 下載數據文件等功能。

    目 前 美 國 ConnectOne 公 司、emWare 公 司、TASKING公司和國內的 P&S 公司等均提供基于 Internet 的 DeviceNetworking 的軟件、固件（Firmware）和硬件產品。

    三、腐蝕監測與互聯網 +

    “互聯網 +”是創新 2.0 下的互聯網發展的新業態，是知識社會創新 2.0 推動下的互聯網形態演進及其催生的經濟社會發展新形態。

    通俗來說， “互聯網+” 就是 “互聯網+各個傳統行業” ，但這并不是簡單的兩者相加，而是利用信息通信技術以及互聯網平臺，讓互聯網與傳統行業進行深度融合，創造新的發展生態，它代表一種新的社會形態。將互聯網的創新成果深度融合于經濟、工業等各領域，提升全社會的創新力和生產力，形成更廣泛的以互聯網為基礎設施和實現工具的經濟發展新形態。物聯網是第三代互聯網，是人和物相連，在中國叫做傳感網。物聯網定義為通過各種信息傳感設備，如傳感器、射頻識別（RFID）技術、全球定位系統、紅外感應器、激光掃描器、氣體感應器等各種裝置與技術，實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息，與互聯網結合形成的一個巨大網絡。其目的是實現物與物、物與人，所有的物品與網絡的連接，方便識別、管理和控制。圖 4 為未來工業物聯網 - 網絡架構圖。

圖5 基于物聯網的數據處理平臺

    對于腐蝕監測方面而言，在企業生產現場，為裝置、罐區、設備和廠區周界等部署各類傳感器、攝像頭、RFID 等數據采集感知設備和無線傳輸網絡，實時采集和傳輸設備、裝置、罐區及人員等各項現場數據和信息，提升企業數據自動采集水平，建設統一的物聯網數據平臺，為上層信息系統提供可靠的現場數據支撐。

    四、機遇與挑戰并存

    腐蝕監測技術進入中國并大面積推廣經歷了十幾年的時間，還面臨這樣那樣不完善的地方，主流技術原理基本掌握，但是主要配件和芯片還依賴進口；一方面，這些進口的配件和芯片在一定程度上滿足了科研和應用的需要。另一方面，設備的升級和功能完善還依賴于國外。在軟硬件方面我們并沒有掌握核心技術和主動權。例如，我們使用的離子電極（pH、Cl - 、S 2+ 等）、耐高溫電化學參比電極、電化學工作站等。

    可以預見，隨著計算機技術特別是單片機技術、物聯網技術應用的日益廣泛和深入，腐蝕監測技術逐漸向智能化方向發展，以計算機技術為核心的智能化腐蝕監測系統逐漸成為腐蝕監測技術重要的發展方向。智能腐蝕監測系統的產生增加了樣品采集概率和監測數據的準確性，為腐蝕過程的控制提供了更加可靠的依據。圖 5 為基于物聯網的數據處理平臺。圖 5 為基于物聯網的數據處理平臺。

    經濟“新常態”，既給我們帶來了新的機遇，也給我們帶來了新的挑戰。事實上，歷次經濟技術革命無一不在資源配置的手段、途徑及效率上產生了重大變革，對人們的生活方式帶來了深遠的影響。

    作者簡介

    臺闖，男，目前就職于中國科學院金屬研究所材料環境腐蝕研究中心，中國科學院核用材料與安全評價重點實驗室，高級工程師，腐蝕監檢測方向學科帶頭人。主要研究方向為腐蝕監檢測及腐蝕控制技術的研究及應用。

    1999 至今，始終致力于腐蝕監檢測技術的研究及應用。目前，其團隊研發的核心技術（包括腐蝕監檢測傳感器、在線腐蝕監測系統）已經成功應用于石油、石化、電力、核電等領域。

    參與承擔國家重大專項課題《大型核燃料后處理廠關鍵工程技術方案研究》。首次將在線腐蝕監測技術應用于大型核燃料后處理關鍵設備的材料評估。

    2014 年參與中國工程院咨詢項目“中國海洋工程中關鍵材料發展戰略研究”工作，負責《海洋工程材料與結構的腐蝕與防護》一書第十五章“結構健康監測與檢測”的編寫工作。此外，參加了中國石油化工股份公司、 中國石油天然氣集團公司、 國家電網、 973等多個項目的研究工作。

    發表論文 10 余篇。