专利名称：一种杂散电流测控装置和杂散电流防护系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力通讯领域，尤其涉及一种杂散电流测控装置和杂散电流防护系统。
背景技术：
目前在地铁或轻轨系统中很容易产生杂散电流，由于杂散电流会腐蚀附近埋地结构物，如自来水管、电缆和钢筋混凝土等，若长期不对杂散电流进行处理，则必将会造成严重的后果，因此，为了尽可能地减少杂散电流对地下金属部件的腐蚀，监测杂散电流引起的金属腐蚀情况是在地铁建设或轻轨建设中必须考虑的问题中。现有的绝大多数杂散电流监测装置所采用的硬件平台通常是基于8位单片机，随着地铁的发展、地铁线路的扩展和延伸，现有的基于8位单片机的杂散电流监测装置已无法满足现有的需求。
实用新型内容本实用新型实施例提供一种杂散电流测控装置和杂散电流防护系统，用于为减少杂散电流对地下金属部件的电化腐蚀提供有效可靠的依据。为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供以下技术方案一种杂散电流测控装置，包括用于采样模拟量信号的模拟量采集模块；用于获取开关量信号的开关量输入模块；用于输出开关量信号的开关量输出模块；与上述模拟量采集模块、上述开关量输入模块以及上述开关量输出模块连接的， 用于按照预置的处理算法对上述模拟量采集模块和上述开关量输入模块获取到的电信号进行处理，且对上述开关量输出模块的开关量信号输出进行控制的控制处理模块；与上述控制处理模块连接的，用于与外部设备进行通讯的通讯模块，上述通讯模块包括RS485模块、控制器局域网络CAN模块以及网口通讯模块；其中，上述模拟量采集模块由模/数转换芯片构建，所述控制处理模块由数字信号处理器构建。一种杂散电流防护系统，其特征在于，包括至少一个杂散电流测控装置，与上述杂散电流测控装置连接的排流柜；以及，与上述杂散电流测控装置连接的监控中心；其中，上述杂散电流测控装置，包括用于采样模拟量信号的模拟量采集模块；用于获取开关量信号的开关量输入模块；用于输出开关量信号的开关量输出模块；[0021]与上述模拟量采集模块、上述开关量输入模块以及上述开关量输出模块连接的， 用于按照预置的处理算法对上述模拟量采集模块和上述开关量输入模块获取到的电信号进行处理，且对上述开关量输出模块的开关量信号输出进行控制的控制处理模块；与上述控制处理模块连接的，用于与外部设备进行通讯的通讯模块，上述通讯模块包括RS485模块、控制器局域网络CAN模块以及网口通讯模块；其中，上述模拟量采集模块由模/数转换芯片构建，所述控制处理模块由数字信号处理器构建。从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点本实用新型实施例中，杂散电流测控装置采用数字信号处理器作为主控制芯片， 对获取到的电信号进行处理并输出，由于数字信号处理器能够实时快速地实现各种数字信号处理算法，具有数据处理能力强、快速准确等特点，因此可为减少杂散电流对地下金属部件的电化腐蚀提供有效可靠的依据。
图1为本实用新型提供的杂散电流测控装置一个实施例结构示意图；图2为本实用新型提供的杂散电流测控装置另一个实施例结构示意图；图3_a为本实用新型提供的杂散电流测控装置中的采集电路一个实施例结构示意图；图3_b为本实用新型提供的杂散电流测控装置中的开关量输入电路一个实施例结构示意图；图3-c为本实用新型提供的杂散电流测控装置中的开关量输出电路一个实施例结构示意图；图3-d为本实用新型提供的杂散电流测控装置中的通讯电路一个实施例结构示意图；图4为本实用新型提供的杂散电流防护系统一个实施例结构示意图。
具体实施方式
本实用新型实施例提供了一种杂散电流测控装置和杂散电流防护系统，用于为减少杂散电流对地下金属部件的电化腐蚀提供有效可靠的依据。为使得本实用新型的实用新型目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而非全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。本实用新型实施例提供的一种杂散电流测控装置10，请参阅图1，可包括用于采样模拟量信号的模拟量采集模块11 ；用于获取开关量信号的开关量输入模块12 ；用于输出开关量信号的开关量输出模块13 ；与模拟量采集模块11、开关量输入模块12以及开关量输出模块13连接的，用于按照预置的处理算法对模拟量采集模块11和开关量输入模块12获取到的电信号进行处理， 且对开关量输出模块13的开关量信号输出进行控制的控制处理模块14 ；与控制处理模块14连接的，用于与外部设备进行通讯的通讯模块15 ；其中，通讯模块15可包括RS485模块、控制器局域网络(CAN，Controller Area Network)模块，网口通讯模块，其中，RS485模块可提供RS485总线通讯功能，CAN模块可提供CAN总线通讯功能，网口通讯模块可提供以太网通讯功能；其中，模拟量采集模块11由模/数转换芯片构建，控制处理模块14由数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processing)构建。进一步的，杂散电流测控装置10还可包含显示模块16，显示模块与控制处理模块 14连接，用于显示控制处理器14对电信号的处理结果。由上可见，本实用新型实施例中，杂散电流测控装置采用数字信号处理器作为主控制芯片，对获取到的电信号进行处理并输出，由于数字信号处理器能够实时快速地实现各种数字信号处理算法，具有数据处理能力强、快速准确等特点，因此可为减少杂散电流对地下金属部件的电化腐蚀提供有效可靠的依据。参见图2，本实用新型实施例的另一种杂散电流测控装置20，具体可以包括模拟量采集模块21，开关量输入模块22，开关量输出模块23，控制处理模块M，通讯模块25和显示模块26。其中，模拟量采集模块21用于采样模拟量信号，可通过总线与控制处理模块M进行连接。在实际应用中，模拟量采集模块21可由模/数转换芯片，即A. /D芯片构建，模拟量采集模块21将采集到的模拟量信号输入到模/数转换芯片进行处理后，发送至控制处理模块24。模拟量采集模块11可包含至少8路输入通道，输入通道连接地下的排流网或钢轨轨道，以实现对多个采样点的电信号采集，其采集的电信号例如可以是参比电极电压、排流电压、排流电流和/或轨构电压，杂散电流测控装置20可包含至少4个模拟量采集模块11， 从而可实现对至少32路模拟量信号的采集。具体的，由模拟量采集模块搭建的采集电路可如图3-a所示，其中，A/D芯片型号为MAX125CEAX，控制处理模块由型号为TMS320F2812的 DSP芯片搭建，A/D芯片的输入量来自8个输入通道，其中第1-7通道用于采集正负4伏范围内的参比电位(即参比电极电压)，第8通道用于采集参比电压和正负200伏范围内的轨构电压，并可通过跳针来设置第8通道的输入方式，即选择输入到A/D芯片的电压是采集到的参比电压亦或是轨构电压。其中，开关量输入模块22用于获取开关量信号。在实际应用中，开关量输入模块 22可通过总线与控制处理模块M进行连接，将接收到的开关量信号进行滤波光隔后，通过总线收发芯片发送至控制处理模块24。具体的，开关量输入电路可如图3-b所示，总线收发芯片型号为74hd45，控制处理模块由型号为TMS320F2812的DSP芯片搭建，该开关量输入电路包含16路开关量输入端，可采集16路开关量信号，每路开关量输入端连接一个光电耦合器，用以对接收到的开关量信号进行滤波光隔，开关量输入模块与DSP芯片用以总线连接。其中，开关量输出模块23用于输出开关量信号。在实际应用中，开关量输出模块可包含数据锁存芯片和继电器，并可通过总线与控制处理模块M进行连接，实现对开关量信号的输出控制。具体的，开关量输出电路可如图3-c所示，其中，数据锁存芯片采用74HC573，控制处理模块由型号为TMS320F2812的DSP芯片搭建，该开关量输出电路包含8 路开关量输出端，每一路开关量输出端连接一个继电器，每个继电器通过输入到该继电器的信号进行吸合的控制，进一步的，还可由其中一个继电器来实现对其它继电器的闭锁功能，即当该继电器不导通时，其它的继电器将无法发出信号。其中，控制处理模块M用于按照预置的处理算法对模拟量采集模块21和开关量输入模块22获取到的电信号进行处理，且对开关量输出模块23的开关量信号输出进行控制，其可由DSP构建。进一步的，控制处理模块M还用于对其它功能模块进行控制，如对通讯模块25和显示模块沈的控制。其中，通讯模块25与控制处理模块M连接，用于实现与外部设备的通讯。在本实用新型实施例中，通讯模块25可包括RS485模块、CAN模块，网口通讯模块，其中，RS485模块可提供RS485总线通讯功能，CAN模块可提供CAN总线通讯功能，网口通讯模块可提供以太网通讯功能。具体的，由通讯模块搭建的通讯电路可如图3-d所示，其中，控制处理模块由型号为TMS320F2812的DSP芯片搭建，网络通讯模块通过串口扩展芯片TL16C2550PFB与 DSP芯片连接，该通讯电路包含两个RS485模块，一个CAN模块和一个网口通讯模块。其中，显示模块沈实际用于显示控制处理器M对电信号的处理结果。在本实用新型实施例中，显示模块26提供三种形式的人机接口，即指示灯、按键和LCD液晶显示屏， 其中，按键输入信号可通过总线收发器连接至数据总线发送至控制处理器对，控制处理器 24输出的指示灯控制信号可由锁存器如74HC374锁存器连接至各个指示灯，IXD液晶显示屏、按键以及指示灯的片选信号可通过译码器如74LS138连接到显示控制处理器M的I/O 口来选择。由上可见，本实用新型实施例中，杂散电流测控装置采用数字信号处理器作为主控制芯片，对获取到的电信号进行处理并输出，由于数字信号处理器能够实时快速地实现各种数字信号处理算法，具有数据处理能力强、快速准确等特点，因此可为减少杂散电流对地下金属部件的电化腐蚀提供有效可靠的依据。进一步的，本实用新型实施例提供的开关量输入模块对接收到的开关量信号先进行滤波隔离，避免了弱电上端子的弊端，本实用新型实施例提供的开关量输出模块可实现对报警信号的输出或其它信号的遥控输出，本实用新型实施例提供的通讯模块可使杂散电流测控装置的通讯功能更加灵活，适应具体场景下的不同通讯方式，本实用新型实施例提供的显示模块可提供实时数据曲线和历史数据曲线的显示，可使数据的查询更为直观方便。本实用新型实施例的一种杂散防护系统40，可参见图4，包括至少一个杂散电流测控装置41，以及与杂散电流测控装置41连接的排流柜42，以及与杂散电流测控装置41连接的监控中心43 ；其中，杂散电流测控装置41具体可参照上述实施例中的图1和图2所示，其包含各模块所构建的电路可参照图3-a、图3-b、图3-c和图3-b所示。在实际应用中，一个杂散电流测控装置41连接一个排流柜42，多个杂散电流测控装置41连接一个监控中心43。杂散电流测控装置41可实时监测杂散电流的分布及泄露情况，并上报给排流柜42和监控中心43，排流柜42可依据杂散电流测控装置41上报的杂散电流的分布和泄露情况进行排流处理，减少杂散电流对地下金属部件的电化腐蚀影响。以上对本实用新型所提供的一种杂散电流测控装置和杂散电流防护系统进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1.一种杂散电流测控装置，其特征在于，包括 用于采样模拟量信号的模拟量采集模块； 用于获取开关量信号的开关量输入模块； 用于输出开关量信号的开关量输出模块；与所述模拟量采集模块、所述开关量输入模块以及所述开关量输出模块连接的，用于按照预置的处理算法对所述模拟量采集模块和所述开关量输入模块获取到的电信号进行处理，且对所述开关量输出模块的开关量信号输出进行控制的控制处理模块；与所述控制处理模块连接的，用于与外部设备进行通讯的通讯模块，所述通讯模块包括RS485模块、控制器局域网络CAN模块以及网口通讯模块；其中，所述模拟量采集模块由模/数转换芯片构建，所述控制处理模块由数字信号处理器构建。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括与所述控制处理模块连接的，用于显示所述控制处理模块对电信号的处理结果的显示模块。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于， 所述装置包含至少4个所述模拟量采集模块；所述模拟量采集模块包含至少8路输入通道，所述输入通道连接地下的排流网或钢轨轨道。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于， 所述数字信号处理器的型号为TMS320F2812。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于， 所述模/数转换芯片的型号为MAX125CEAX。
6.一种杂散电流防护系统，其特征在于， 包括至少一个杂散电流测控装置，与所述杂散电流测控装置连接的排流柜； 以及，与所述杂散电流测控装置连接的监控中心； 其中，所述杂散电流测控装置包括 用于采样模拟量信号的模拟量采集模块； 用于获取开关量信号的开关量输入模块； 用于输出开关量信号的开关量输出模块；与所述模拟量采集模块、所述开关量输入模块以及所述开关量输出模块连接的，用于按照预置的处理算法对所述模拟量采集模块和所述开关量输入模块获取到的电信号进行处理，且对所述开关量输出模块的开关量信号输出进行控制的控制处理模块；与所述控制处理模块连接的，用于与外部设备进行通讯的通讯模块，所述通讯模块包括RS485模块、控制器局域网络CAN模块以及网口通讯模块；其中，所述模拟量采集模块由模/数转换芯片构建，所述控制处理模块由数字信号处理器构建。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述杂散电流测控装置还包括与所述控制处理模块连接的，用于显示所述控制处理模块对电信号的处理结果的显示模块。
8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述杂散电流测控装置包含至少4个所述模拟量采集模块；所述模拟量采集模块包含至少8路输入通道，所述输入通道连接地下的排流网或钢轨轨道。
9.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于， 所述数字信号处理器的型号为TMS320F2812。
10.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于， 所述模/数转换芯片的型号为MAX125CEAX。
专利摘要本实用新型实施例公开了一种杂散电流测控装置和杂散电流防护系统，其中，杂散电流测控装置由模拟量采集模块、用开关量输入模块、开关量输出模块、通讯模块以及由数字信号处理器构建的控制处理模块构成。本实用新型实施例中的杂散电流测控装置采用数字信号处理器作为主控制芯片，可为减少杂散电流对地下金属部件的电化腐蚀提供有效可靠的依据。
文档编号G05B19/418GK202257200SQ201120227260
公开日2012年5月30日 申请日期2011年6月30日 优先权日2011年6月30日
发明者程许平, 董光府, 郭彩霞 申请人:深圳市华力特电气股份有限公司