一种智能杂散电流测试仪表的制作方法
【专利摘要】一种智能杂散电流测试仪表，涉及一种测试仪表，由交流、直流电位传感器提供检测信号，用单片机系统通过A/D通道连续采集现场数据，经计算处理后存储，定期回传到上位计算机，经计算处理后预测管道腐蚀情况。该测试仪可以连续多天采集交直流管地电位变化数据，为防止仪表失窃，可将仪表全部埋入地下，经现场测试表明，仪表运行稳定，测量精度完全满足技术要求，数据通信性能可靠，操作简捷，具有智能调校零点和量程的功能，根据需求可以扩展添加无线数据传送功能。该仪表能够辅助检测金属管道腐蚀泄漏情况的智能杂散电流测试仪表。
【专利说明】一种智能杂散电流测试仪表
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测试仪表，特别是涉及一种智能杂散电流测试仪表。
【背景技术】
[0002]杂散电流是造成地下金属管道腐蚀泄漏的重要原因之一，当直流大电流沿地面敷设的轨道流动时，直流电流除了在轨道上流动，还会泄漏到大地，在大地的金属管道上流动，然后回到电源，这部分泄漏的电流称为杂散电流。它主要由铁路线和交流高压输电线等产生。杂散电流在流动过程中形成了两个由外加电位差而建立的腐蚀电池，加速了金属管道的腐蚀过程。因此经常监测输油(气)管道受杂散电流影响的情况，以便预测管道腐蚀状态，采取适当的排流措施是非常必要的。
[0003]杂散电流的测量是通过管地电位的变化获得的，管地电位不稳定、各点管地电位随时间而变化幅度达数伏时，即预示检测点地下存在杂散电流。对于某一区域管地电位有其正常的自然电位值(一般为零点几伏)，当出现严重偏离正常电位情况时，说明该地段受到强烈的地下杂散电流侵袭。同时，杂散电流的频率和大小、杂散电流在管道上出现的时间和部位，是分析评价和预测输油管道腐蚀势态的重要参数。由于对地下管道腐蚀的分析和预估需要大量的杂散电流数据，而这些数据应该分布在管道沿线很长距离的范围内，是对若干测试点同步测试获得的。因此，用人工的方法测试和记录杂散电流是十分困难的，必须通过专用仪表设计，实现杂散电流的智能监测功能。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种智能杂散电流测试仪表，该仪表可以智能自动零点调整和量程校正；测试结束后可将所有采集的数据通过通信方式，传至上位计算机中，并提供标准数据格式，以备后期数据处理。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种智能杂散电流测试仪表，所述仪表数据从A/D中转换，并根据系统参数判断采样类型，确定其上下限，从而转换得到最终结果；该仪表设置有滤波和校正程序，其数据模块包括数据存储和读出程序，在数据存储和读出程序中，设有数据校检程序，通信下位机模块同上位机程序按照约定的协议进行通信以传输数据，仪表与上位机利用串口进行通信；上位机程序向下位机程序发送指令，下位机执行指令并按照带校检的格式将数据传输至上位机，其电路交流信号通过分压整流电路、放大电路放大后送至CD4051 ;直流信号经分压放大后也送至多路转换开关⑶4051 ; ICL7135是14位AD转换芯片，ICL7135对输入信号进行转换，转换结束后通过中断的方式将转换结果送入单片机AT89C52进行处理。
[0006]所述的一种智能杂散电流测试仪表，所述上位机程序的任务是读出存储在仪表中的数据，并将其按照要求的格式存储在特定的文件中。
[0007]所述的一种智能杂散电流测试仪表，所述上位机程序将仪表传来的数据按照特定的格式转换并存储，以便对管道腐蚀预测分析提供完整的数据。[0008]所述的一种智能杂散电流测试仪表，所述该仪表连续72小时采集交、直流管地电位。
[0009]所述的一种智能杂散电流测试仪表，所述该仪表交流O — 200V，直流-20—+20V。
[0010]本发明的优点与效果是:
根据杂散电流的特点及工程测试要求，本发明研制了智能杂散电流测试仪。该仪表可以连续72小时采集交、直流管地电位；交流O — 200V，直流-20—+20V ;智能自动零点调整和量程校正；采样周期O — 255秒内自选；数据存储容量4MByte ；RS232C串行通信，测试结束后可将所有采集的数据通过通信方式，传至上位计算机中，并提供标准数据格式，以备后期数据处理。测试仪表通过交、直流管地电位传感器检测信号，A/D采集信号由单片机处理，具有连续大容量存储能力，以及长期可靠运行的性能。
[0011]该测试仪表可以连续多天采集交直流管地电位变化数据，为防止仪表失窃，可将仪表全部埋入地下，经现场测试表明，仪表运行稳定，测量精度完全满足技术要求，数据通信性能可靠，操作简捷，具有智能调校零点和量程的功能，根据需求可以扩展添加无线数据传送功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明一种智能杂散电流测试仪表的组成框图；
图2是本发明一种智能杂散电流测试仪表的程序流程图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图所示实施例，对本发明作进一步详述。
[0014]智能杂散电流测试仪表数据从A/D中获取转换值，并根据系统参数判断采样类型，确定其上下限，从而转换得到最终结果。其中还包括滤波和校正程序，尽量减小电路噪声和元件的漂移对测量值所产生的影响，从而得到精确结果。数据模块还包括数据存储和读出程序，负责将转换后的数据存储在存储芯片，或从其中读出。在数据存储和读出程序中，都有数据校检程序，以保证数据的正确性。通信下位机模块用于同上位机程序按照约定的协议进行通信以传输数据。仪表与上位机利用串口进行通信。由上位机程序向下位机程序发送指令，下位机执行指令并按照带校检的格式将数据传输至上位机。
[0015]上位机程序的任务是读出存储在仪表中的数据，并将其按照要求的格式存储在特定的文件中。在编程上选用VB，通过调用MSCOMM控件完成仪表的通信任务。传输数据波特率不高，传输协议借鉴了网络传输协议的核心思想，可实现校检、出错重试等多种功能，以保证工作时程序的稳定性和数据的完整性。上位机程序将仪表传来的数据按照特定的格式转换并存储，以便对管道腐蚀预测分析提供完整的数据。
[0016]该仪表可以连续72小时采集交、直流管地电位；交流O — 200V，直流-20—+20V ；智能自动零点调整和量程校正；采样周期O — 255秒内自选；数据存储容量4MByte ；RS232C串行通信，测试结束后可将所有采集的数据通过通信方式，传至上位计算机中，并提供标准数据格式，以备后期数据处理。
[0017]软件采用Keil C单片机开发平台设计，除少数重要的程序段采用汇编语言编写夕卜，绝大部分程序由C语言编写。上位机数据处理程序采用VB编写。[0018]仪表的操作方式为菜单式操作，通过选择菜单来进行不同的操作。主要菜单包括:工作菜单、时间日期菜单、校准菜单、设定菜单等。主程序根据按键确定的菜单，确定显示、输入等一系列功能。
[0019]初始化程序完成系统的初始化工作，主要包括各器件初始化，常量及变量的初始化，中断的设置，读取上次工作时的参数等工作。由于工作环境的恶劣，为避免系统死机，在硬件上通过看门狗芯片来完成死机时的重新启动，在软件上通过初始化程序对存储在EEPROM中的标志位来判断启动类型，读取各种参数。如果是死机后的重启，便自动重新进入采样状态；如果是正常启动，便等待操作命令。当系统完成初始化后，主程序就接管系统的控制。
[0020]由于仪表硬件的特性，在工作一段时间以后，将会发生器件参数漂移，这时原来已确定的校准点就不再准确，需要重新对量程校准点进行校正。本发明采用两种方式进行校正，即动态校正和静态校正。动态校正是在野外环境下，周围没有标准源，可用标准表对现有的电源进行测量，用现有电源和其测量值进行校正；静态校正是将满量程信号加在仪表上进行校正。这两种方法互补，以满足用户在使用中的要求。
[0021]电路设计充分考虑了仪器的低功耗、便携性及工作环境的恶劣性。在元件选用上大量采用低功耗、抗干扰的器件。基本电路设计采用成熟设计，使仪表的测量精度、稳定性及可靠性达到最好。交流信号通过分压整流电路、放大电路放大后送至CD4051 ;直流信号经分压放大后也送至多路转换开关⑶4051。⑶4051根据程序的设定选取某路信号送至ICL7135。ICL7135是14位AD转换芯片，具有4位半的精度、自动校零、自动极性输出、单一参考电压、动态字位扫描、BCD码输出和自动量程控制信号输出等特点，ICL7135对输入信号进行转换，转换结束后通过中断的方式将转换结果送入单片机AT89C52进行处理。
【权利要求】
1.一种智能杂散电流测试仪表，其特征在于，所述仪表数据从A/D中转换，并根据系统参数判断采样类型，确定其上下限，从而转换得到最终结果；该仪表设置有滤波和校正程序，其数据模块包括数据存储和读出程序，在数据存储和读出程序中，设有数据校检程序，通信下位机模块同上位机程序按照约定的协议进行通信以传输数据，仪表与上位机利用串口进行通信；上位机程序向下位机程序发送指令，下位机执行指令并按照带校检的格式将数据传输至上位机，其电路交流信号通过分压整流电路、放大电路放大后送至⑶4051 ;直流信号经分压放大后也送至多路转换开关⑶4051 ； ICL7135是14位AD转换芯片，ICL7135对输入信号进行转换，转换结束后通过中断的方式将转换结果送入单片机AT89C52进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种智能杂散电流测试仪表，其特征在于，所述上位机程序的任务是读出存储在仪表中的数据，并将其按照要求的格式存储在特定的文件中。
3.根据权利要求2所述的一种智能杂散电流测试仪表，其特征在于，所述上位机程序将仪表传来的数据按照特定的格式转换并存储，以便对管道腐蚀预测分析提供完整的数据。
4.根据权利要求1所述的一种智能杂散电流测试仪表，其特征在于，所述该仪表连续72小时采集交、直流管地电位。
5.根据权利要求1所述的一种智能杂散电流测试仪表，其特征在于，所述该仪表交流O—200V，直流-20—+20V。
【文档编号】G01R19/25GK103792418SQ201410006054
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月6日 优先权日:2014年1月6日
【发明者】王贵成, 曹顺, 宋琳, 姜长洪 申请人:沈阳化工大学