漏泄电缆自动检测系统的设计及应用

刘剑龙

摘 要：为了解决和改善传统漏泄电缆检测系统的低效性和局限性，相关科研人员在可编程系统的基础上设计了漏泄电缆自动检测系统。依据漏泄电缆检测过程中所需的功能，利用双无线射频芯片和PSoC4设计漏泄电缆自动检修系统。漏泄电缆自动检修系统具有精度高、高效和低成本等多方面的优势。

关键词：漏泄电缆；自动检修系统；软件设计；检测原理

中图分类号：TM248+.3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.05.133

在电缆的导向结构中，电磁波能够进行相应的纵向传播。也就是说，电磁波能量能够沿着电缆线路均匀辐射和接收，从而保证通信畅通。因为电缆在贮藏、运输和包装过程中会受到各种因素的影响，所以，需要有效检测电缆。但是，目前检测漏泄电缆的系统存在精度不高等问题，因此，需要设计和应用漏泄电缆自动检测系统，让漏泄电缆的检测工作朝着更加精确和高效的方向发展。

1 漏泄电缆检测的原理

漏泄电缆中有耦合损耗和衰减常数等一些主要指标，计算和测量电缆周围的电磁场能够测量电缆的耦合损耗和传输损耗。相关研究数据显示，测量时，测量位置与漏泄电缆的测量结果有非常密切的关系。因为在传统漏泄电缆的检测系统中，测距精度常常会因为码盘测速中的脉冲丢失而降低，最终导致检测结果不够精确。漏泄电缆经过检测后，被检测到的数据要能够与测量为相对应，并由主控器把这些数据发送到地面的控制中心。

2 漏泄电缆自动检测系统的设计

2.1 系统硬件的设计

因为在设计漏泄电缆自动检测系统时，需要满足开发进度快、高性能和低功能等方面的要求，所以，44Pin CY8C4245AXI这种PSoC4单片机是系统主要使用的结构。作为一种低成本处理器，这种单片机可以被20 nA的待机电流唤醒，并且还将对应的电容式触摸感应技术配备到了P1端口。这样的系统硬件设计能够让漏泄电缆自动检测系统具有较高的灵活性。

漏泄电缆的自动检修系统所设计的动力是48 V/500 W无刷直流电机，要想无刷直流电机的运行保持在0～40 km/h，就要对应0～2.4 V的模拟电压线性输出控制。漏泄电缆自动检测系统硬件中的驱动器要提供方向和刹车等控制端口。在漏泄電缆的传统检测系统中，脉冲常常会因为码盘测速而丢失，所以，传统漏泄电缆检测系统的检测精度非常低。上述漏泄电缆自动检测系统中的硬件设计能够保证脉冲检测较为精确，保障检测结果的精准度。

在漏泄电缆的检测中，检测频段不能受到外部环境的干扰，所以，在检测时，要采用2种通信链路避开检测频段。在检测低频频段时，要使用另一条2.4 GHz的频段进行通信活动；在检测高频频段时，要利用433 MHz的频段进行通信活动。

2.2 系统软件设计

漏泄电缆检测系统主要的工作就是实时采集和显示漏泄电缆以及周边电磁场的数据，然后对采集的数据信息进行相应的运算，从而得出有效的检测结果。因此，漏泄电缆软件系统的设计要具有一定的生成通用报表文件和运算场强数据等多方面的能力。

在漏泄电缆自动检测系统中，硬件设计中的PSoC4能够对数据计数值进行清零工作，并且CP端能够收集和读取P2和P0端口一秒内的数据，并且通过软件系统的计算能够得到位移、里程和速度。漏泄电缆自动检测系统软件设计的主控器通过SPI接口控制射频通信芯片，并且通过CSI端口和CSO端口的使用来切换通信频段。

在设计漏泄电缆自动检测系统的软件时，上位机的设计也是非常重要的。作为一种人机交互界面，上位机分为文状态显示、图形显示、参数设置区和任务管理区等多个区域。在实际工作过程中，它们可以在任务管理区执行漏泄电缆检测任务，然后上位机软件可以根据检测任务配置参数，根据检测中的数据绘制相应的波形。另外，软件系统能够将绘制的检测波形转换成报表文件的形式保存起来。

3 漏泄电缆自动检测系统的应用

在漏泄电缆检测中使用自动检测系统，在记录数据时，占用的系统资源非常少，能够减小系统中的负载压力，并且还能够突破传统检测系统中测速具有的局限性。与传统检测方法相比，自动检测系统能够减少脉冲测量中的失误，而且自动检测系统的检测范围也比较大，所以，在漏泄电缆检测中，使用自动检测系统能够减少失误。在自动检测系统的检测范围内，漏泄电缆数据的检测结果具有很小的误码率，从而保证了漏泄电缆检测的可靠性。

使用自动检测系统检测漏泄电缆时，要先在周围500 kHz的频率范围内取5 000个相对应的频点，然后再把这些频点检测出的数据运用无线网络上传到上位机系统，上位机接收到这些数据之后将这些数据保存起来，而且还要把这些数据绘制成相应的波形，并生成相应的图表保存。

4 结束语

通过对漏泄电缆自动化检测系统的设计，从硬件和软件两个方面入手改善漏泄电缆传统检测方式中存在的不足，利用新型的测距方式解决传统方式中检测距离短的问题。另外，在工作过程中，要增强磁区通信技术系统的适用性，降低漏泄电缆的检测成本。在漏泄电缆检测中，应用自动检测系统能够保证检测系统运行的稳定性，确保检测精确度。目前，漏泄电缆自动检测系统已经被广泛应用于漏泄电缆的检测工作中。

参考文献

[1]杨海马，于小强，杨晖，等.漏泄电缆自动检测系统研究[J].电子测量与仪器学报，2014（7）：795-801.

[2]于小强，杨晖，杨海马，等.基于红外通信的无线传感节点在漏缆检测中的应用[J].传感技术学报，2014（1）：149-152.

[3]张涛.漏泄电缆无线通信系统在地下矿山的应用与研究[D].长沙：中南大学，2006.

〔编辑：白洁〕