腐蚀监测技术是工业腐蚀控制中的重要手段之一，她像一双明亮的“眼睛”为我们提供腐蚀发生、发展各个阶段的信息。为后续防腐方案的制定提供大量宝贵而关键的数据支持。腐蚀监测技术进入中国并大面积推广经历了十几年的时间，目前，常用的腐蚀监测技术主要方法有：挂片法、电阻探针法、电化学法、电位监测法、电感法、化学分析法、超声波法，涡流法，红外成像（热像显示）法、耦合多电极技术、氢通量法等。从腐蚀监测技术的原理上划分，通常有化学分析法、物理法、电化学法等腐蚀监测技术类型。

  在经济“新常态”下，传统能源行业面临诸如成本提高、环境保护、产能过剩等诸多压力。相反，一些新能源产业，例如核电、风电、特高压直流输变电等产业将迎来飞速发展。这些行业面临的腐蚀与防护新问题必将成为未来腐蚀监测技术发展的驱动力和主战场。作为从事腐蚀与防护事业的科技工作者，我们准备好了吗？作为全球第二大经济体，经济的“新常态”必然导致从要素投入驱动转向创新驱动。

  腐蚀监测技术作为腐蚀与防护领域的重要组成部分，正在从以下几个方面不断创新：

  一、智能传感器管理 （ISM）

  智能技术正在改变工业。它不仅正在生产的各个阶段得到应用，而且也为过程分析带来革命。目前，有国外厂商已经研发出了新的在线分析技术，称为智能传感器管理 （ISM）。

  通过将智能技术集成到测量解决方案中，例如：您对传感器测量数据的可靠性有多大信心？您如何判断传感器何时需要维修？您如何确保传感器不会出现意外故障？这些“会学习”的和适应过程的传感器彻底打消您的这些顾虑。您获得的不仅仅是测量本身。您将能够看到您的传感器性能如何、它们何时需要进行校准、维修或更换。有了在您需要时可以放心使用的预测性数据，突发的测量点故障以及是否需要维护传感器的疑虑将不复存在。

  ISM 究竟是什么？它是一种将智能算法集成到传感器的在线过程分析数字化技术。每一个 ISM 传感器均内置一个微处理器。正是这一点，让 ISM 具有模拟设备无法比拟的优点和性能，其中包括：

图1 ISM传感器

  1、测量精准可靠

  利用 ISM 可以在传感器中直接计算过程测量值，利用其精度比模拟传感器高的特性，让您对自己的生产过程更加放心。图 1 为梅特勒 - 托利多公司的 ISM 传感器。

  2、启动便捷

  ISM 传感器能够存储自身的校准、身份等数据。传感器连接至 ISM 变送器时，该数据会自动上传，变送器自动完成配置。这意味着始终可在测量点快速、无误地启动。

  3、稳定的信号增加测量可信度

  传统模拟探头输出的信号强度容易因周围设备、环境中的水分和电缆长度造成衰减。而 ISM 传感器输出的数字信号不受工厂环境条件影响，在长距离的电缆通讯中也能保持稳定。

  4、动态使用寿命指示器

  动态使用寿命指示器 （DLI） 实时估算传感器的剩余使用寿命。通过寿命指示器，利用当前和历史的测量与校验值计算实时使用寿命指示器。

  5、维护安全、方便

  将缓冲溶液和校准气体带到测量点不仅不方便，而且还可能危及工作人员的安全。ISM 传感器可以在远离过程的任何方便场所快速、准确地进行校准。传感器还将实时指示出距离下一次维护的时间。

  6、可与您的电脑轻松连接

  ISM 传感器可直接通过 USB 缆线与您的电脑连接，通过专用数据处理软件进行操作。无需使用变送器作为接口。总之，ISM 提供多种应用特性的解决方案与先进的诊断功能，可满足各行各业的需求。从校准、预防性诊断、文件记录到安装数据库全面管理、专用数据处理系统提供您所需的所有维护支持。完全可定制。

  二、智能仪器“私人订制”

  上世纪 90 年代，智能仪器的创新突出表现在以下几个方面：微电子技术的进步更深刻地影响仪器仪表的设计；DSP 芯片的问世，使仪器仪表数字信号处理功能大大加强；微型机的发展，使仪器仪表具有更强的数据处理能力；图像处理功能的增加十分普遍；VXI 总线得到广泛的应用。

  进入本世纪初，伴随着电子技术日新月异的发展，腐蚀监测仪器的设计和制造朝着微型化、多功能化、网络化的方向发展。

  1、微型化

  单片机（Microcontrollers）诞生于 1971 年，经历了 SCM（Single Chip Microcontrollers）、MCU（Micro ControllerUnit）、SOC（System on Chip）三大阶段，进入 21 世纪，随着 ARM 系列的广泛应用，32 位单片机迅速取代 8 位和 16位单片机的统治地位，并且进入主流市场。（图 2 为目前主流 SOC 示意图。）微电子技术、微机械技术、信息技术等综合应用于腐蚀监测仪器的设计制造中，使仪器成为体积更小、功能更齐全的智能仪器。它能够完成信号的采集、线性化处理、数字信号处理，控制信号的输出、放大、与其他仪器的接口、与人的交互等功能。智能仪器随着微电子机械技术的不断发展，其技术不断成熟，价格不断降低，因此其应用领域也将不断扩大。例如，意法半导体推出的 STM32XX 系列。已经成为性价比高的主流 SOC。

图2 SOC单片机

  2、定制化

  定制化本身就是智能仪器仪表的一个特点。例如，腐蚀电化学领域中，交流阻抗法的常规方式是，对未知体系施加不同频率的激励信号，对其响应信号进行采样和数据分析。

图3 智能阻抗测量系统

图4 工业物联网-网络架构图

  通常采用的分析方法是离散傅里叶变换（DFT），进而得出被测体系的模值和相位信息。交流阻抗技术作为腐蚀电化学领域分析腐蚀的重要手段，其测量的稳定性、准确性一直是技术人员面临的棘手问题。目前，国外的器件公司已经研发出可以完成上述功能的智能芯片，仅需一片该智能芯片就可实现交流阻抗的测试和数据分析功能。可以作为高精度阻抗分析仪器的核心部件。（ 其原理如图 3）

  3、网络化

  融合ISP和EMIT技术， 实现仪器仪表系统的Internet接入。

  伴随着网络技术的飞速发展，Internet 技术正在逐渐向工业控制和智能仪器仪表系统设计领域渗透，实现智能仪器仪表系统基于 Internet 的通讯能力以及对设计好的智能仪器仪表系统进行远程升级、功能重置和系统维护。

  在系统编程技术（In-System Programming，简称 ISP 技术）是对软件进行修改、组态或重组的一种最新技术。它是 LATTICE 半导体公司首先提出的一种使我们在产品设计、制造过程中的每个环节，甚至在产品卖给最终用户以后，具有对其器件、电路板或整个电子系统的逻辑和功能随时进行组态或重组能力的最新技术。ISP 技术消除了传统技术的某些限制和连接弊病，有利于在板设计、制造与编程。

  ISP 硬件灵活且易于软件修改，便于设计开发。EMIT 嵌入式微型 Internet 互联技术是 emWare 公司创立 ETI（extend theInternet）扩展 Internet 联盟时提出的，它是一种将单片机等嵌入式设备接入 Internet 的技术。利用该技术，能够将 8 位和 16 位单片机系统接入 Internet，实现基于 Internet 的远程数据采集、智能控制、上传 / 下载数据文件等功能。

  目 前 美 国 ConnectOne 公 司、emWare 公 司、TASKING公司和国内的 P&S 公司等均提供基于 Internet 的 DeviceNetworking 的软件、固件（Firmware）和硬件产品。

  三、腐蚀监测与互联网 +

  “互联网 +”是创新 2.0 下的互联网发展的新业态，是知识社会创新 2.0 推动下的互联网形态演进及其催生的经济社会发展新形态。

  通俗来说， “互联网+” 就是 “互联网+各个传统行业” ，但这并不是简单的两者相加，而是利用信息通信技术以及互联网平台，让互联网与传统行业进行深度融合，创造新的发展生态，它代表一种新的社会形态。将互联网的创新成果深度融合于经济、工业等各领域，提升全社会的创新力和生产力，形成更广泛的以互联网为基础设施和实现工具的经济发展新形态。物联网是第三代互联网，是人和物相连，在中国叫做传感网。物联网定义为通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。图 4 为未来工业物联网 - 网络架构图。

图5 基于物联网的数据处理平台

  对于腐蚀监测方面而言，在企业生产现场，为装置、罐区、设备和厂区周界等部署各类传感器、摄像头、RFID 等数据采集感知设备和无线传输网络，实时采集和传输设备、装置、罐区及人员等各项现场数据和信息，提升企业数据自动采集水平，建设统一的物联网数据平台，为上层信息系统提供可靠的现场数据支撑。

  四、机遇与挑战并存

  腐蚀监测技术进入中国并大面积推广经历了十几年的时间，还面临这样那样不完善的地方，主流技术原理基本掌握，但是主要配件和芯片还依赖进口；一方面，这些进口的配件和芯片在一定程度上满足了科研和应用的需要。另一方面，设备的升级和功能完善还依赖于国外。在软硬件方面我们并没有掌握核心技术和主动权。例如，我们使用的离子电极（pH、Cl - 、S 2+ 等）、耐高温电化学参比电极、电化学工作站等。

  可以预见，随着计算机技术特别是单片机技术、物联网技术应用的日益广泛和深入，腐蚀监测技术逐渐向智能化方向发展，以计算机技术为核心的智能化腐蚀监测系统逐渐成为腐蚀监测技术重要的发展方向。智能腐蚀监测系统的产生增加了样品采集概率和监测数据的准确性，为腐蚀过程的控制提供了更加可靠的依据。图 5 为基于物联网的数据处理平台。图 5 为基于物联网的数据处理平台。

  经济“新常态”，既给我们带来了新的机遇，也给我们带来了新的挑战。事实上，历次经济技术革命无一不在资源配置的手段、途径及效率上产生了重大变革，对人们的生活方式带来了深远的影响。

  作者简介

  台闯，男，目前就职于中国科学院金属研究所材料环境腐蚀研究中心，中国科学院核用材料与安全评价重点实验室，高级工程师，腐蚀监检测方向学科带头人。主要研究方向为腐蚀监检测及腐蚀控制技术的研究及应用。

  1999 至今，始终致力于腐蚀监检测技术的研究及应用。目前，其团队研发的核心技术（包括腐蚀监检测传感器、在线腐蚀监测系统）已经成功应用于石油、石化、电力、核电等领域。

  参与承担国家重大专项课题《大型核燃料后处理厂关键工程技术方案研究》。首次将在线腐蚀监测技术应用于大型核燃料后处理关键设备的材料评估。

  2014 年参与中国工程院咨询项目“中国海洋工程中关键材料发展战略研究”工作，负责《海洋工程材料与结构的腐蚀与防护》一书第十五章“结构健康监测与检测”的编写工作。此外，参加了中国石油化工股份公司、 中国石油天然气集团公司、 国家电网、 973等多个项目的研究工作。

  发表论文 10 余篇。