本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種電纜電參量智能檢測(cè)裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著大型儀器和武器系統(tǒng)越來越復(fù)雜，故障診斷系統(tǒng)對(duì)智能化的要求越來越高。電參量綜合測(cè)試系統(tǒng)作為故障診斷系統(tǒng)的核心子系統(tǒng)，為大型儀器和武器故障診斷系統(tǒng)提供了定量的電參量分析，對(duì)完善故障診斷系統(tǒng)和儀器性能分析有重要意義。在工業(yè)生產(chǎn)中，大型儀器都需要有成百上千根電纜來控制儀器的正常工作，而儀器電纜在工作一段時(shí)間后可能會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題，以及因?yàn)椴僮鞑划?dāng)而出現(xiàn)問題，比如電纜易受到周圍物體的碰撞、擠壓、以及有害物質(zhì)的腐蝕等，這些問題易使電纜受到損傷，絕緣強(qiáng)度下降。對(duì)于電纜電參量的測(cè)試，我國一直采用人工作業(yè)的方法對(duì)其性能進(jìn)行檢定。由于技術(shù)難度大、人工操作時(shí)間長、計(jì)算繁雜，而且檢測(cè)精度和評(píng)定結(jié)論在很大程度上取決于檢定人員的技術(shù)水平和工作經(jīng)驗(yàn)。

為了解決上述測(cè)試時(shí)間長、技術(shù)難度大等問題，現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)一種電纜電參量檢測(cè)裝置，該檢測(cè)裝置通過上位機(jī)發(fā)送指令控制下位機(jī)I/O口的輸出，從而通過控制繼電器矩陣來選擇測(cè)試線路及測(cè)試模塊，測(cè)試結(jié)果將通過LED顯示屏顯示出來。該種電纜電參量檢測(cè)裝置雖然避免了工作人員直接對(duì)電纜進(jìn)行測(cè)量，提高了測(cè)量精度、相對(duì)縮短了測(cè)量周期，但是由于測(cè)量結(jié)果要求工作人員讀取顯示屏數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，這樣同樣會(huì)花費(fèi)工作人員較多的時(shí)間，且長時(shí)間觀察顯示屏難免不會(huì)出現(xiàn)記錄錯(cuò)誤的情況，這樣反而影響整個(gè)測(cè)量工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)量精確、自動(dòng)化程度高的電纜電參量智能檢測(cè)裝置及方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種電纜電參量智能檢測(cè)裝置，包括控制模塊、電源模塊、通訊模塊、上位機(jī)、譯碼驅(qū)動(dòng)電路、繼電器矩陣模塊、電纜轉(zhuǎn)接裝置、絕緣電阻測(cè)試電路和導(dǎo)通電阻測(cè)試電路；

所述電纜轉(zhuǎn)接裝置，一端與待測(cè)電纜連接、另一端與繼電器矩陣模塊連接，建立待測(cè)電纜與檢測(cè)箱之間的聯(lián)接；

所述電源模塊，采用電壓值為24V的直流電壓源，給下位機(jī)供電；

所述通訊模塊，采用串口RS232將上位機(jī)與下位機(jī)建立通訊，測(cè)試人員通過人機(jī)交互操作界面向下位機(jī)發(fā)送指令，控制控制模塊的I/O口輸出；

所述控制模塊，用來控制I/O口的輸出以及與上位機(jī)的通訊，I/O口的輸出經(jīng)由譯碼驅(qū)動(dòng)電路控制繼電器矩陣模塊，實(shí)現(xiàn)不同測(cè)試線路切換的功能；

所述繼電器矩陣模塊，用于選擇絕緣電阻測(cè)試電路或者導(dǎo)通電阻測(cè)試電路；

所述絕緣電阻測(cè)試電路和導(dǎo)通電阻測(cè)試電路，將測(cè)得的結(jié)果經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換反饋到控制模塊，并經(jīng)通訊模塊傳輸至上位機(jī)。

一種電纜電參量智能檢測(cè)方法，包括控制模塊、電源模塊、通訊模塊、上位機(jī)、譯碼驅(qū)動(dòng)電路、繼電器矩陣模塊、電纜轉(zhuǎn)接裝置、絕緣電阻測(cè)試電路和導(dǎo)通電阻測(cè)試電路，步驟如下：

步驟1，將待測(cè)電纜通過電纜轉(zhuǎn)接裝置與檢測(cè)箱建立聯(lián)接，并采用電壓值為24V的直流電壓源為電源給下位機(jī)供電；

步驟2，通訊模塊采用串口RS232將上位機(jī)與下位機(jī)建立通訊，測(cè)試人員通過人機(jī)交互操作界面向下位機(jī)發(fā)送指令，控制控制模塊的I/O口輸出；

步驟3，控制模塊I/O口的輸出經(jīng)由譯碼驅(qū)動(dòng)電路控制繼電器矩陣模塊，實(shí)現(xiàn)不同測(cè)試線路切換；

步驟4，通過控制繼電器的通斷，選擇絕緣電阻測(cè)試模式或者導(dǎo)通電阻測(cè)試模式；絕緣電阻測(cè)試電路和導(dǎo)通電阻測(cè)試電路將測(cè)得的結(jié)果，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換反饋到控制模塊，并經(jīng)通訊模塊傳輸至上位機(jī)；

步驟5，檢測(cè)結(jié)果通過上位機(jī)顯示出來，同時(shí)上位機(jī)對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行保存、打印數(shù)據(jù)的處理。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：

(1)STM32系列芯片擁有高性能、低成本、低功耗的ARM Cortex-M3內(nèi)核，最高工作頻率72MHZ，處理速度快，每個(gè)時(shí)鐘周期為13.89ns，因此基于STM32的電纜電參量檢測(cè)裝置，可增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性；

(2)本系統(tǒng)既可以通過上位機(jī)發(fā)送指令一個(gè)線路一個(gè)線路的測(cè)試，又可以將所需測(cè)試的所有線路連續(xù)測(cè)完，因此本系統(tǒng)可以依據(jù)不同的需求選擇不同的測(cè)試方式，提高了系統(tǒng)的靈活性；

(3)本系統(tǒng)將測(cè)試結(jié)果通過串口RS232傳輸給上位機(jī)，并通過上位機(jī)顯示出來，上位機(jī)具有顯示、存儲(chǔ)、打印等功能，因此本系統(tǒng)解決了工作人員要不停的觀察顯示屏并記錄數(shù)據(jù)的問題，不但降低工作人員的工作量，又避免了因工作人員疏忽造成的記錄錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的情況；

(4)基于STM32的電纜電參量檢測(cè)裝置通過串口RS232將下位機(jī)與PC機(jī)建立聯(lián)接，外圍電路大大簡化，其顯示和按鍵操作均可在PC機(jī)中的人機(jī)交互界面完成，使得控制電路及整個(gè)控制箱尺寸大幅減小，更易于攜帶和在空間受限制的場(chǎng)所使用。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明電纜電參量檢測(cè)裝置的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖。

圖2為本發(fā)明電纜電參量檢測(cè)裝置軟件流程圖。

圖3為STM32芯片引腳外接圖。

圖4為A繼電器矩陣列控制電路圖。

圖5為B繼電器矩陣列控制電路圖。

圖6為測(cè)試模式與電源控制電路圖。

圖7為A、B繼電器矩陣行控制電路圖，其中(a)為A繼電器矩陣行控制電路圖，(b)為B繼電器矩陣行控制電路圖。

圖8為上位機(jī)功能界面。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明所設(shè)計(jì)的電纜電參量檢測(cè)裝置可以測(cè)出待測(cè)電纜的絕緣電阻或?qū)娮瑁衔粰C(jī)作為輸入輸出終端，測(cè)得數(shù)據(jù)經(jīng)過處理由上位機(jī)顯示出來，并且上位機(jī)可以存儲(chǔ)、打印數(shù)據(jù)，大大提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。

系統(tǒng)原理圖結(jié)合圖1電纜電參量檢測(cè)裝置的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖所示。本發(fā)明電纜電參量(絕緣電阻、導(dǎo)通電阻)檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置包括基于單片機(jī)STM32F107的控制模塊、電源模塊、通訊模塊、譯碼驅(qū)動(dòng)電路模塊、繼電器矩陣模塊、測(cè)試回路電路模塊和電纜轉(zhuǎn)接裝置等模塊組成。工作時(shí)，將待測(cè)電纜通過電纜轉(zhuǎn)接裝置(航空插頭)與檢測(cè)箱建立聯(lián)接，并用電壓值為24V的直流電壓源給下位機(jī)供電；本裝置利用串口RS232將上位機(jī)與下位機(jī)建立通訊，測(cè)試人員通過人機(jī)交互操作界面向下位機(jī)發(fā)送指令，控制單片機(jī)STM32F107的I/O口輸出，經(jīng)譯碼驅(qū)動(dòng)電路，從而控制繼電器矩陣中的某一個(gè)或者幾個(gè)繼電器的通斷；繼電器矩陣中繼電器的輸出端經(jīng)PCB板引至20芯插座的各個(gè)引腳，20芯插座的各個(gè)引腳分別與電纜轉(zhuǎn)接裝置(航空插頭)連接；通過控制繼電器的通斷，來選擇絕緣電阻測(cè)試模式或者導(dǎo)通電阻測(cè)試模式；絕緣/導(dǎo)通電阻測(cè)試電路將測(cè)得的結(jié)果經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換反饋到單片機(jī)STM32F107，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，通過串口RS232將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，通過上位機(jī)顯示出來，并且同時(shí)具有保存、打印數(shù)據(jù)的功能。

本發(fā)明電纜電參量智能檢測(cè)裝置，包括控制模塊、電源模塊、通訊模塊、上位機(jī)、譯碼驅(qū)動(dòng)電路、繼電器矩陣模塊、電纜轉(zhuǎn)接裝置、絕緣電阻測(cè)試電路和導(dǎo)通電阻測(cè)試電路；

所述電纜轉(zhuǎn)接裝置，一端與待測(cè)電纜連接、另一端與繼電器矩陣模塊連接，建立待測(cè)電纜與檢測(cè)箱之間的聯(lián)接；

所述電源模塊，采用電壓值為24V的直流電壓源，給下位機(jī)供電；

所述通訊模塊，采用串口RS232將上位機(jī)與下位機(jī)建立通訊，測(cè)試人員通過人機(jī)交互操作界面向下位機(jī)發(fā)送指令，控制控制模塊的I/O口輸出；

所述控制模塊，用來控制I/O口的輸出以及與上位機(jī)的通訊，I/O口的輸出經(jīng)由譯碼驅(qū)動(dòng)電路控制繼電器矩陣模塊，實(shí)現(xiàn)不同測(cè)試線路切換的功能；

所述繼電器矩陣模塊，用于選擇絕緣電阻測(cè)試電路或者導(dǎo)通電阻測(cè)試電路；

所述絕緣電阻測(cè)試電路和導(dǎo)通電阻測(cè)試電路，將測(cè)得的結(jié)果經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換反饋到控制模塊，并經(jīng)通訊模塊傳輸至上位機(jī)。

上位機(jī)流程圖結(jié)合圖2電纜電參量檢測(cè)裝置軟件流程圖所示。所述上位機(jī)作為輸入輸出終端，首先將上位機(jī)與下位機(jī)通過串口RS232建立聯(lián)系，接著打開PC機(jī)中的人機(jī)交互界面開始測(cè)試，在測(cè)試之前先判斷是導(dǎo)通檢測(cè)還是絕緣檢測(cè)，判斷結(jié)束后選擇檢測(cè)模式，等待檢測(cè)結(jié)果，測(cè)試結(jié)果能夠?qū)崟r(shí)顯示，并能夠?qū)y(cè)試結(jié)果保存、打印。

結(jié)合圖3 STM32芯片引腳外接圖所示。所述控制模塊基于單片機(jī)STM32F107，包括芯片STM32F107VCT6、芯片MAX3232、第一34針雙排針CN1、第二34針雙排針CN2、20針雙排針JTAG、6針單排針SC1；

芯片STM32F107VCT6的PD10接第一34針雙排針CN1的11腳；芯片STM32F107VCT6的PD11接第一34針雙排針CN1的12腳；芯片STM32F107VCT6的PD12接第一34針雙排針CN1的13腳；芯片STM32F107VCT6的PD13接第一34針雙排針CN1的14腳；芯片STM32F107VCT6的PD14接第一34針雙排針CN1的15腳；芯片STM32F107VCT6的PD15接第一34針雙排針CN1的16腳；

芯片STM32F107VCT6的PE0接第一34針雙排針CN1的17腳；芯片STM32F107VCT6的PE1接第一34針雙排針CN1的18腳；芯片STM32F107VCT6的PE2接第一34針雙排針CN1的19腳；芯片STM32F107VCT6的PE3接第一34針雙排針CN1的20腳；芯片STM32F107VCT6的PE4接第一34針雙排針CN1的21腳；芯片STM32F107VCT6的PE5接第一34針雙排針CN1的22腳；芯片STM32F107VCT6的PE6接第一34針雙排針CN1的23腳；芯片STM32F107VCT6的PE7接第一34針雙排針CN1的24腳；芯片STM32F107VCT6的PE8接第一34針雙排針CN1的25腳；芯片STM32F107VCT6的PE9接第一34針雙排針CN1的26腳；芯片STM32F107VCT6的PE10接第一34針雙排針CN1的27腳；芯片STM32F107VCT6的PE11接第一34針雙排針CN1的28腳；芯片STM32F107VCT6的PE12接第一34針雙排針CN1的29腳；芯片STM32F107VCT6的PE13接第一34針雙排針CN1的30腳；芯片STM32F107VCT6的PE14接第一34針雙排針CN1的31腳；芯片STM32F107VCT6的PE15接第一34針雙排針CN1的32腳；

芯片STM32F107VCT6的USART2_TX接MAX3232的11腳，MAX3232的14腳接第二34針雙排針CN2的9腳，第二34針雙排針CN2的9腳接6針單排針SC1的3腳；

芯片STM32F107VCT6的USART2_RX接MAX3232的12腳，MAX3232的13腳接第二34針雙排針CN2的10腳，第二34針雙排針CN2的10腳接6針單排針SC1的4腳；

芯片STM32F107VCT6的SWCLK接第二34針雙排針CN2的11腳，第二34針雙排針CN2的11腳接20針雙排針JTAG的9腳；芯片STM32F107VCT6的SWDIO接第二34針雙排針CN2的13腳，第二34針雙排針CN2的13腳接20針雙排針JTAG的7腳；芯片STM32F107VCT6的3.3V電源接第二34針雙排針CN2的14腳，第二34針雙排針CN2的14腳接20針雙排針JTAG的1腳；

芯片STM32F107VCT6的5V電源接第二34針雙排針CN2的26腳；

芯片MAX3232的1腳與3腳之間接第五電容，4腳與5腳之間接第六電容；芯片MAX3232的6腳接第八電容，第八電容的另一端接地；芯片MAX3232的2腳接第九電容，第九電容的另一端接3.3V電源；芯片MAX3232的16腳接3.3V電源和第七電容，第七電容的另一端接地；芯片MAX3232的15腳接地；

6針單排針SC1的5、6腳接地；

第一34針雙排針CN1的33、34腳接地；

第二34針雙排針CN2的1-8、12、15-25、27-34腳接地；

20針雙排針JTAG的4、6、8、10、12、14、16、18、20腳接地。

繼電器矩陣驅(qū)動(dòng)電路圖結(jié)合圖4、圖5、圖6、圖7所示，所述譯碼驅(qū)動(dòng)電路包括第一～四芯片74LS138U1-U4、第五～八、十五、十七、十八芯片74LS04U5～U8、U15、U17、U18、第九～十二、十六、十九、二十芯片MC1413U9～U12、U16、U19、U20、第十三、十四、二十一芯片74LS139U13、U14、U21；

所述第一34針雙排針CN1的13腳接第十四B芯片74LS139U21的3腳，第一34針雙排針CN1的15腳接第二十一芯片74LS139U21的1腳，第一34針雙排針CN1的16腳接第二十一芯片74LS139U21的2腳；第二十一芯片74LS139U21的4腳接第十八芯片74LS04U18的第F非門U18F，第二十一芯片74LS139U21的5腳接第十八芯片74LS04U18的第A非門U18A，第二十一芯片74LS139U21的6腳接第十八芯片74LS04U18的第B非門U18B，第二十一芯片74LS139U21的7腳接第十八芯片74LS04U18的第C非門U18C；

第一34針雙排針CN1的23腳接第一芯片74LS138U1的1腳與第二芯片74LS138U2的1腳，第一34針雙排針CN1的24腳接第一芯片74LS138U1的6腳，第一34針雙排針CN1的25腳接第一芯片74LS138U1的3腳與第二芯片74LS138U2的3腳，第一34針雙排針CN1的26腳接第一芯片74LS138U1的2腳與第二芯片74LS138U2的2腳，第一34針雙排針CN1的28腳接第二芯片74LS138U2的6腳；第一芯片74LS138U1的15腳接第五芯片74ls04U5的第F非門U5F，第一芯片74LS138U1的14腳接第五芯片74ls04U5的第E非門U5E，第一芯片74LS138U1的13腳接第五芯片74ls04U5的第D非門U5D，第一芯片74LS138U1的12腳接第五芯片74ls04U5的第A非門U5A，第一芯片74LS138U1的11腳接第五芯片74ls04U5的第B非門U5B，第一芯片74LS138U1的10腳接第五芯片74ls04U5的第C非門U5C，第二芯片74LS138U2的15腳接第六芯片74ls04U6的第A非門U6A，第二芯片74LS138U2的14腳接第六芯片74ls04U6的第B非門U6B，第二芯片74LS138U2的13腳接第六芯片74ls04U6的第F非門U6F，第二芯片74LS138U2的12腳接第六芯片74ls04U6的第E非門U6E，第二芯片74LS138U2的11腳接第六芯片74ls04U6的第D非門U6D；

第一34針雙排針CN1的27腳接第三芯片74LS138U3的6腳，第一34針雙排針CN1的29腳接第三芯片74LS138U3的2腳與第四芯片74LS138U4的2腳，第一34針雙排針CN1的30腳接第三芯片74LS138U3的1腳與第四芯片74LS138U4的1腳，第一34針雙排針CN1的31腳接第四芯片74LS138U4的6腳，第一34針雙排針CN1的32腳接第三芯片74LS138U3的3腳與第四芯片74LS138U4的3腳；第三芯片74LS138U3的15腳接第七芯片74ls04U7的第F非門U7F，第三芯片74LS138U3的14腳接第七芯片74ls04U7的第E非門U7E，第三芯片74LS138U3的13腳接第七芯片74ls04U7的第D非門U7D，第三芯片74LS138U3的12腳接第七芯片74ls04U7的第A非門U7A，第三芯片74LS138U3的11腳接第七芯片74ls04U7的第B非門U7B，第三芯片74LS138U3的10腳接第七芯片74ls04U7的第C非門U7C，第四芯片74LS138U4的15腳接第八芯片74ls04U8的第F非門U8F，第四芯片74LS138U4的14腳接第八芯片74ls04U8的第E非門U8E，第四芯片74LS138U4的13腳接第八芯片74ls04U8的第A非門U8A，第四芯片74LS138U4的12腳接第八芯片74ls04U8的第B非門U8B，第四芯片74LS138U4的11腳接第八芯片74ls04U8的第C非門U8C；

第一34針雙排針CN1的17腳接第十三芯片74LS139U13的2腳，第一34針雙排針CN1的18腳接第十三芯片74LS139U13的1腳，第一34針雙排針CN1的20腳接第十三芯片74LS139U13的3腳；第十三芯片74LS139U13的4腳接第十七芯片74ls04U17的第B非門U17B，第十三芯片74LS139U13的5腳接第十七芯片74ls04U17的第C非門U17C；

第一34針雙排針CN1的19腳接第十四芯片74LS139U14的1腳，第一34針雙排針CN1的21腳接第十四芯片74LS139U14的3腳，第一34針雙排針CN1的22腳接第十四芯片74LS139U14的2腳；第十四芯片74LS139U14的4腳接第十五芯片74ls04U15的第F非門U15F，第十四芯片74LS139U14的5腳接第十五芯片74ls04U15的第C非門U15C，第十四芯片74LS139U14的6腳接第十五芯片74ls04U15的第B非門U15B，第十四芯片74LS139U14的7腳接第十五芯片74ls04U15的第A非門U15A。

所述繼電器矩陣模塊包括繼電器矩陣A、繼電器矩陣B，兩個(gè)繼電器矩陣的輸出端排列組合，組合出滿足系統(tǒng)要求的測(cè)試線路數(shù)目。

本發(fā)明電纜電參量智能檢測(cè)方法，包括控制模塊、電源模塊、通訊模塊、上位機(jī)、譯碼驅(qū)動(dòng)電路、繼電器矩陣模塊、電纜轉(zhuǎn)接裝置、絕緣電阻測(cè)試電路和導(dǎo)通電阻測(cè)試電路，步驟如下：

步驟1，將待測(cè)電纜通過電纜轉(zhuǎn)接裝置與檢測(cè)箱建立聯(lián)接，并采用電壓值為24V的直流電壓源為電源給下位機(jī)供電；

步驟2，通訊模塊采用串口RS232將上位機(jī)與下位機(jī)建立通訊，測(cè)試人員通過人機(jī)交互操作界面向下位機(jī)發(fā)送指令，控制控制模塊的I/O口輸出；

步驟3，控制模塊I/O口的輸出經(jīng)由譯碼驅(qū)動(dòng)電路控制繼電器矩陣模塊，實(shí)現(xiàn)不同測(cè)試線路切換；

步驟4，通過控制繼電器的通斷，選擇絕緣電阻測(cè)試模式或者導(dǎo)通電阻測(cè)試模式；絕緣電阻測(cè)試電路和導(dǎo)通電阻測(cè)試電路將測(cè)得的結(jié)果，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換反饋到控制模塊，并經(jīng)通訊模塊傳輸至上位機(jī)；

步驟5，檢測(cè)結(jié)果通過上位機(jī)顯示出來，同時(shí)上位機(jī)對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行保存、打印數(shù)據(jù)的處理。

所述繼電器矩陣模塊中繼電器的輸出端經(jīng)PCB板引至20芯插座的各個(gè)引腳，20芯插座的各個(gè)引腳分別與電纜轉(zhuǎn)接裝置連接。

上位機(jī)功能圖結(jié)合圖8所示。上位機(jī)具有設(shè)置測(cè)試參數(shù)、顯示測(cè)試結(jié)果、保存測(cè)試結(jié)果、打印測(cè)試結(jié)果等功能，另外，通過上位機(jī)既可一次測(cè)完被測(cè)電纜又可以單獨(dú)測(cè)試某一路電纜。