本實(shí)用新型屬于雜散電流監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種地鐵雜散電流綜合監(jiān)測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

當(dāng)前城市化規(guī)模已經(jīng)具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模而且還在不斷增大，城市人口密度也越來(lái)越高，軌道交通在城市公共交通中起著越來(lái)越重要的作用。采用大容量的軌道交通系統(tǒng)是改善城市公共交通狀況的有效途徑。其中地鐵(或輕軌)以其運(yùn)輸容量大，行駛速度快和乘坐安全舒適等優(yōu)點(diǎn)而在全世界得到迅速的發(fā)展。城市軌道(地鐵和輕軌)已經(jīng)成為各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和改善城市居民生活的重要組成部分。

世界各國(guó)地鐵和輕軌的牽引方式采用電力牽引，電力牽引有牽引功率大、能源利用率高、經(jīng)濟(jì)效益好，不污染環(huán)境和不受氣候影響等優(yōu)點(diǎn)。目前電力牽引大多采用直流供電，其直流電壓等級(jí)分別為600V，750V，1500V和3000V。列車(chē)所需的牽引電流由牽引變電所提供，通過(guò)接觸網(wǎng)向列車(chē)送電，然后牽引電流通過(guò)列車(chē)走行軌返回牽引變電所。于是，牽引變電所正極、接觸網(wǎng)、列車(chē)、走行軌和牽引變電所負(fù)極，這五部分形成了牽引電流的整個(gè)回路。由于走行軌很難做到對(duì)地完全絕緣，所以，牽引電流并非完全通過(guò)走行軌流回牽引變電所，而是有一部分電流由鋼軌雜散的流入大地，最終在由大地流回牽引變電所。這些流入大地的部分牽引電流由于其“雜亂無(wú)序”的性質(zhì)而被稱為雜散電流(也叫迷流)。

雜散電流的危害，主要包括以下幾種：

(1)雜散電流腐蝕造成混凝土結(jié)構(gòu)破壞：

雜散電流通過(guò)混凝土?xí)r，對(duì)混凝土本身并不產(chǎn)生影響，但在雜散電流由混凝土進(jìn)入鋼筋之處時(shí)，鋼筋呈現(xiàn)陰極。由于陰極析氫作用就會(huì)在混凝土內(nèi)部形成局部壓力，使鋼筋與混凝土產(chǎn)生剝離。如果有鈉或鉀的化合物存在，則電流的通過(guò)會(huì)在鋼筋與混凝土的界面處產(chǎn)生可溶的堿式硅酸鹽或鋁酸鹽，使鋼筋與混凝土的結(jié)合強(qiáng)度顯著降低。在電流離開(kāi)鋼筋返回混凝土的部位，鋼筋呈陽(yáng)極并發(fā)生電化學(xué)腐蝕，形成腐蝕物Fe(0H)2、Fe2O2.2xH2O(紅繡)、Fe3O4(黑銹)等。腐蝕物在陽(yáng)極堆積會(huì)以機(jī)械作用的方式排擠混凝土而使之開(kāi)裂。在軌道交通系統(tǒng)投入運(yùn)營(yíng)后，要對(duì)由雜散電流腐蝕而發(fā)生破壞的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修和更換將是十分困難的。

(2)雜散電流腐蝕鋼軌及其附件：

雜散電流會(huì)對(duì)軌道交通系統(tǒng)隧道結(jié)構(gòu)件及地下設(shè)施產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕。特別是在列車(chē)下部，由于列車(chē)處于陽(yáng)極區(qū)，極容易發(fā)生電蝕。

(3)雜散電流腐蝕埋地管線：

軌道交通系統(tǒng)內(nèi)或沿線的埋地管線主要有自來(lái)水管線、煤氣管線、供電管線、供暖管線、石油管線等。據(jù)調(diào)查這些管線都不同程度的存在雜散電流腐蝕問(wèn)題，有些管線甚至在很短的時(shí)間內(nèi)即發(fā)生點(diǎn)蝕，深圳的煤氣主管道泄露就是由雜散電流引起的。

(4)雜散電流造成人身觸電：

軌道交通系統(tǒng)軌道為長(zhǎng)軌，是由多節(jié)軌道焊接而成，因此軌道接縫電阻值較大，而使軌道與結(jié)構(gòu)件之間的電位差增加，如果軌道接縫處開(kāi)焊，軌道接縫電阻將會(huì)更大，這使軌道與結(jié)構(gòu)件之間的電位差更高。在站臺(tái)上，當(dāng)?shù)罔F(或輕軌)的車(chē)廂與站臺(tái)之間的電位差很高時(shí)，人在上車(chē)的時(shí)候就會(huì)有觸電的危險(xiǎn)。德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)VDE0115規(guī)定：這個(gè)電位不得超過(guò)92V。

(5)雜散電流燒毀排流設(shè)備

軌道與軌枕之間有絕緣相隔，如果由于某種原因，絕緣物損壞，軌道與排流網(wǎng)短路，這時(shí)將有非常大的雜散電流，通過(guò)排流網(wǎng)、排流柜，流回牽引變電所，由于排流柜中的核心元件排流二極管的容量有限(一般通流能力不超過(guò)200A)，因此過(guò)大的雜散電流可能燒毀排流柜，廣州地鐵曾經(jīng)有過(guò)此類(lèi)事故。

(6)雜散電流干擾通信：

受電弓(靴)產(chǎn)生的電猝發(fā)和浪涌為城市雜波的重要組成部分，對(duì)附近的通信設(shè)備和精密儀器造成干擾，接觸導(dǎo)線還是車(chē)輛內(nèi)高次諧波的發(fā)射天線，輻射污染了近距離的電磁環(huán)境，VOV和CISPR(國(guó)際無(wú)線電干擾特委會(huì))都對(duì)距離接觸導(dǎo)線10m處的無(wú)線電干擾場(chǎng)給出了限值，這一點(diǎn)對(duì)于市區(qū)內(nèi)的各種電車(chē)尤其值得重視。

可見(jiàn)，針對(duì)雜散電流的諸多危害，需要對(duì)地鐵軌道附近的雜散電流進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)?，F(xiàn)有技術(shù)中，在地鐵軌道附近的各個(gè)監(jiān)測(cè)位置固定安裝監(jiān)測(cè)終端，并且，各個(gè)監(jiān)測(cè)終端通過(guò)有線線纜連接。該種方式存在的主要問(wèn)題為：由于地鐵軌道附近監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量眾多，并且，地鐵軌道附近干擾物多，所以，存在布線不方便、線纜接頭易出現(xiàn)故障等不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型提供一種地鐵雜散電流綜合監(jiān)測(cè)裝置，可有效解決上述問(wèn)題。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

本實(shí)用新型提供一種地鐵雜散電流綜合監(jiān)測(cè)裝置，包括傳感節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)服務(wù)器以及調(diào)度中心；

所述傳感節(jié)點(diǎn)、所述匯聚節(jié)點(diǎn)以及所述網(wǎng)關(guān)服務(wù)器形成zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)；所述網(wǎng)關(guān)服務(wù)器通過(guò)以太網(wǎng)與所述調(diào)度中心連接；

其中，在監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)布置有若干個(gè)可移動(dòng)的傳感節(jié)點(diǎn)；每個(gè)所述傳感節(jié)點(diǎn)布置有雜散電流監(jiān)測(cè)終端，所述雜散電流監(jiān)測(cè)終端包括：微處理器、無(wú)線節(jié)點(diǎn)收發(fā)器、參比電極本征電壓傳感器、埋地結(jié)構(gòu)鋼極化電壓傳感器、鋼軌極化電壓傳感器以及供電電源；所述微處理器分別與所述無(wú)線節(jié)點(diǎn)收發(fā)器、所述參比電極本征電位傳感器、所述埋地結(jié)構(gòu)鋼極化電位傳感器、所述鋼軌極化電位傳感器以及所述供電電源連接；

在監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)布置有若干個(gè)所述匯聚節(jié)點(diǎn)，每個(gè)所述匯聚節(jié)點(diǎn)與距離其在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的若干個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)無(wú)線連接；所述匯聚節(jié)點(diǎn)布置有ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，所述ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器與各個(gè)所述傳感節(jié)點(diǎn)的無(wú)線節(jié)點(diǎn)收發(fā)器無(wú)線連接；

所述網(wǎng)關(guān)服務(wù)器的一端通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與各個(gè)所述匯聚節(jié)點(diǎn)無(wú)線連接；所述網(wǎng)關(guān)服務(wù)器的另一端通過(guò)以太網(wǎng)與所述調(diào)度中心連接。

優(yōu)選的，對(duì)于所述雜散電流監(jiān)測(cè)終端，還包括RS485接口、存儲(chǔ)器、以太網(wǎng)接口、液晶觸摸屏、AD轉(zhuǎn)換器以及多通道模擬信號(hào)調(diào)理電路板；所述微處理器分別與所述RS485接口、所述存儲(chǔ)器、所述以太網(wǎng)接口以及所述液晶觸摸屏連接；所述微處理器通過(guò)所述AD轉(zhuǎn)換器與所述多通道模擬信號(hào)調(diào)理電路板連接。

優(yōu)選的，對(duì)于所述雜散電流監(jiān)測(cè)終端，其供電電源通過(guò)接插件引入到數(shù)據(jù)采集板中；所述供電電源包括穩(wěn)壓電源電路和電壓轉(zhuǎn)換電路；所述穩(wěn)壓電源電路具有3種供電輸出端子，分別為正12V輸出端子、負(fù)12V輸出端子和第一5V輸出端子和第二5V輸出端子；所述第一5V輸出端子直接連接到所述AD轉(zhuǎn)換器的用電端；所述第二5V輸出端子連接到所述電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端，所述電壓轉(zhuǎn)換電路具有3.3V輸出端子；所述電壓轉(zhuǎn)換電路的3.3V輸出端子直接連接到所述微處理器；

所述穩(wěn)壓電源電路的正12V輸出端子和負(fù)12V輸出端子連接到所述多通道模擬信號(hào)調(diào)理電路板的正負(fù)用電端。

優(yōu)選的，所述多通道模擬信號(hào)調(diào)理電路板由若干個(gè)獨(dú)立采樣通道組成；每個(gè)所述采樣通道均包括串聯(lián)的運(yùn)算放大器、濾波電路、阻抗隔離電路和信號(hào)增益調(diào)整電路。

本實(shí)用新型提供的地鐵雜散電流綜合監(jiān)測(cè)裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)在監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，各個(gè)雜散電流監(jiān)測(cè)終端之間形成ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，從而簡(jiǎn)化了布線，避免了線纜接口易出現(xiàn)故障的問(wèn)題；另外，雜散電流監(jiān)測(cè)終端可靈活移動(dòng)，方便對(duì)不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)量。而監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)與調(diào)度中心之間又通過(guò)有線以太網(wǎng)絡(luò)連接，保證了通訊的可靠性。

(2)雜散電流監(jiān)測(cè)終端可同時(shí)采集多個(gè)通道數(shù)據(jù)，采樣效率高。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型提供的地鐵雜散電流綜合監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型提供的雜散電流監(jiān)測(cè)終端的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型提供的S3C6410的原理圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

結(jié)合圖1，本實(shí)用新型提供一種地鐵雜散電流綜合監(jiān)測(cè)裝置，包括傳感節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)服務(wù)器以及調(diào)度中心；

所述傳感節(jié)點(diǎn)、所述匯聚節(jié)點(diǎn)以及所述網(wǎng)關(guān)服務(wù)器形成zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)；所述網(wǎng)關(guān)服務(wù)器通過(guò)以太網(wǎng)與所述調(diào)度中心連接；

其中，在監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)布置有若干個(gè)可移動(dòng)的傳感節(jié)點(diǎn)；每個(gè)所述傳感節(jié)點(diǎn)布置有雜散電流監(jiān)測(cè)終端，所述雜散電流監(jiān)測(cè)終端包括：微處理器、無(wú)線節(jié)點(diǎn)收發(fā)器、參比電極本征電壓傳感器、埋地結(jié)構(gòu)鋼極化電壓傳感器、鋼軌極化電壓傳感器以及供電電源；所述微處理器分別與所述無(wú)線節(jié)點(diǎn)收發(fā)器、所述參比電極本征電位傳感器、所述埋地結(jié)構(gòu)鋼極化電位傳感器、所述鋼軌極化電位傳感器以及所述供電電源連接；

在監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)布置有若干個(gè)所述匯聚節(jié)點(diǎn)，每個(gè)所述匯聚節(jié)點(diǎn)與距離其在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的若干個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)無(wú)線連接；所述匯聚節(jié)點(diǎn)布置有ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，所述ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器與各個(gè)所述傳感節(jié)點(diǎn)的無(wú)線節(jié)點(diǎn)收發(fā)器無(wú)線連接；

所述網(wǎng)關(guān)服務(wù)器的一端通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與各個(gè)所述匯聚節(jié)點(diǎn)無(wú)線連接；所述網(wǎng)關(guān)服務(wù)器的另一端通過(guò)以太網(wǎng)與所述調(diào)度中心連接。

由此可見(jiàn)，對(duì)于本實(shí)用新型提供的地鐵雜散電流綜合監(jiān)測(cè)裝置，在監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，各個(gè)雜散電流監(jiān)測(cè)終端之間形成ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，從而簡(jiǎn)化了布線，避免了線纜接口易出現(xiàn)故障的問(wèn)題；另外，雜散電流監(jiān)測(cè)終端可靈活移動(dòng)，方便對(duì)不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)量。而監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)與調(diào)度中心之間又通過(guò)有線以太網(wǎng)絡(luò)連接，保證了通訊的可靠性。

本實(shí)用新型中，雜散電流監(jiān)測(cè)終端為一種嵌入式裝置，有效實(shí)現(xiàn)參比電極微電壓的采集，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)顯示以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋?/p>

雜散電流監(jiān)測(cè)終端的微處理器優(yōu)選采用S3C6410，S3C6410為32位ARM11核，主頻高達(dá)573MHZ，具有4K片內(nèi)靜態(tài)RAM和32K片內(nèi)ROM。由于S3C6410片內(nèi)空間較小，僅僅滿足引導(dǎo)程序的運(yùn)行和存儲(chǔ)，所以采用了外擴(kuò)RAM和FLASH。S3C6410的結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示：

1)具有多個(gè)串行接口，包括4個(gè)UART接口，一個(gè)IIC總線接口，兩個(gè)SPI總線接口，一個(gè)IIS總線；

2)S3C6410具有多達(dá)187個(gè)多功能輸入\輸出IO端口，并支持達(dá)127個(gè)的外部中斷，并且可以控制IO口的睡眠模式狀態(tài)以降低功耗；

3)包含4個(gè)DMA控制器，每個(gè)DMA控制器支持8個(gè)傳輸通道，每個(gè)通道支持單向的傳輸；

4)具有一個(gè)RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘，日誤差達(dá)到0.1S；

5)包含5個(gè)32位定時(shí)器，其中4個(gè)具有PWM功能；

6)具有一個(gè)8通道10位ADC，最高轉(zhuǎn)換速率達(dá)到500KSPS，帶有片上采樣保持功能，支持電源中斷模式；

7)帶有一個(gè)USB HOST接口和一個(gè)USB OTG接口，支持主從的USB設(shè)備接入；

8)具有一個(gè)WDT，可以在程序異常時(shí)進(jìn)行復(fù)位。

對(duì)于所述雜散電流監(jiān)測(cè)終端，參考圖2，還包括RS485接口、存儲(chǔ)器、以太網(wǎng)接口、液晶觸摸屏、AD轉(zhuǎn)換器以及多通道模擬信號(hào)調(diào)理電路板；所述微處理器分別與所述RS485接口、所述存儲(chǔ)器、所述以太網(wǎng)接口以及所述液晶觸摸屏連接；所述微處理器通過(guò)所述AD轉(zhuǎn)換器與所述多通道模擬信號(hào)調(diào)理電路板連接。下面對(duì)核心部件詳細(xì)介紹：

(一)供電電源

供電電源通過(guò)接插件引入到數(shù)據(jù)采集板中；所述供電電源包括穩(wěn)壓電源電路和電壓轉(zhuǎn)換電路；所述穩(wěn)壓電源電路用于將外部提供的220V交流電轉(zhuǎn)換為直流電，具有3種供電輸出端子，分別為正12V輸出端子、負(fù)12V輸出端子和第一5V輸出端子和第二5V輸出端子，因此，可提供穩(wěn)定的+12V、-12V、5V。另外，S3C6410的工作電壓為3.3V，而AD轉(zhuǎn)換器的工作電壓為5V，且為了防止數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)的采集產(chǎn)生干擾，所以需要將AD的供電進(jìn)行隔離。因此，所述第一5V輸出端子直接連接到所述AD轉(zhuǎn)換器的用電端；所述第二5V輸出端子連接到所述電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端，所述電壓轉(zhuǎn)換電路具有3.3V輸出端子；所述電壓轉(zhuǎn)換電路的3.3V輸出端子直接連接到所述微處理器；使用LM1085電源芯片作為電壓轉(zhuǎn)換電路，將5V穩(wěn)壓直流電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓，該芯片提供高達(dá)3A的輸出電流，完全滿足了S3C6410及外圍電路的工作消耗。

使用B0505LS-1W電源芯片作為模擬電路電源，該芯片可將5V直流電轉(zhuǎn)換為隔離的5V和隔離的模擬地。

所述穩(wěn)壓電源電路的正12V輸出端子和負(fù)12V輸出端子連接到所述多通道模擬信號(hào)調(diào)理電路板的正負(fù)用電端。

(二)數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集模塊是數(shù)據(jù)采集板上的很重要的模塊之一，由多通道模擬信號(hào)調(diào)理電路板和AD轉(zhuǎn)換電路兩大部分組成。多通道模擬信號(hào)調(diào)理電路板主要由運(yùn)算放大器LM324Am、穩(wěn)壓二極管(10v穩(wěn)壓)和一系列高精度電阻、電容構(gòu)成。調(diào)理電路不但起濾波、阻抗隔離作用而且還有調(diào)整信號(hào)增益的功能。

Cu/CuS04參比電極本體電位一般只有毫伏數(shù)量級(jí)，在常溫環(huán)境下，飽和硫酸銅參比電極的本體電位約為300mV。因此當(dāng)測(cè)量所得的參比電極本體電位超過(guò)500mV時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要發(fā)出參比電極失靈故障信息來(lái)指示當(dāng)前的參比電極已失效，需要重新置換。

由于S3C6410內(nèi)部AD精度過(guò)低且輸入電壓范圍較小，所以改用為MAX125，MAX125是一個(gè)14位高精度的DAC，具有8通道±5的輸入范圍和高達(dá)8通道12us的轉(zhuǎn)換時(shí)間。16個(gè)通道一共使用了3片MAX125進(jìn)行采集。

(三)以太網(wǎng)接口：

為擴(kuò)充監(jiān)測(cè)終端功能，S3C6410外接以太網(wǎng)控制器和PHY芯片。選用了AX88796C這款集成了MAC控制器和PHY功能的以太網(wǎng)芯片，該芯片具有SPI通信和高性能的非PCI當(dāng)?shù)乜偩€的通信方式。鑒于以太網(wǎng)的高速率和S3C6410強(qiáng)大的地址、數(shù)據(jù)總線，采用了高性能的非PCI當(dāng)?shù)乜偩€與其通信。

(四)RS485接口

地鐵雜散電流綜合監(jiān)測(cè)裝置同時(shí)提供RS485通信接口，使用Modbus協(xié)議與站所內(nèi)監(jiān)控主站進(jìn)行通信。由于S3C6410未集成有RS485芯片，因此采用了ADM2483芯片來(lái)將串口2、3轉(zhuǎn)換為RS485接口，并添加隔離及EMC防護(hù)。并通過(guò)外圍電路實(shí)現(xiàn)RS485的半雙工機(jī)制，即當(dāng)RS485芯片發(fā)送時(shí)，禁能接受功能。

(五)觸摸屏

S3C6410提供了顯示控制器，并提供了多種接口，根據(jù)linux操作系統(tǒng)提供的幀緩存機(jī)制(FrameBuffer)并結(jié)合實(shí)際情況選用了RGB接口。觸摸板使用IIC接口與S3C6410進(jìn)行通信。

另外，對(duì)于雜散電流監(jiān)測(cè)終端，還可以配置有外界聲音檢測(cè)器，通過(guò)外界聲音檢測(cè)器識(shí)別列車(chē)是否到來(lái)，如果是，再激活微處理器和其外圍器件；否則，整個(gè)裝置為休眠狀態(tài)，進(jìn)而有效節(jié)省電量。

下面介紹下項(xiàng)目背景以及監(jiān)測(cè)流程：

對(duì)于實(shí)際雜散電流分布的計(jì)算是非常復(fù)雜和困難的。其復(fù)雜性在于這是一個(gè)空間時(shí)變電磁場(chǎng)的計(jì)算問(wèn)題。想獲得精確的雜散電流分布數(shù)學(xué)表達(dá)式需要建立表述電場(chǎng)與磁場(chǎng)關(guān)系的麥克斯韋方程，就算進(jìn)行一定的簡(jiǎn)化將電磁場(chǎng)問(wèn)題轉(zhuǎn)換為單一的電場(chǎng)問(wèn)題，這也是個(gè)復(fù)雜的三維空間計(jì)算。其困難在于地鐵雜散電流分布的數(shù)學(xué)模型不明確。首先，地鐵走行軌對(duì)大地的過(guò)渡電阻是一個(gè)不均勻的分布參數(shù)，幾乎不太可能獲得過(guò)渡電阻的數(shù)學(xué)表達(dá)式，只能通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)來(lái)獲得走行軌上某些離散點(diǎn)的對(duì)地過(guò)渡電阻值。其次，泄漏到大地中的雜散電流在大地中是“雜散”流動(dòng)的，它們?cè)诖蟮刂辛鲃?dòng)的路徑不僅與大地介質(zhì)的分布電阻有關(guān)，而且還與走行軌上的對(duì)地電位有密切的關(guān)系。對(duì)于大地介質(zhì)的分布電阻，幾乎無(wú)法精確的測(cè)量，更甭提它的精確網(wǎng)絡(luò)模型了，而且它還與土壤濕度、PH值(酸堿度)、雜散電流的大小等因素有關(guān)。由于列車(chē)的牽引電流不是恒定不變而是隨著列車(chē)的運(yùn)行方式(加速、滑行、制動(dòng))的不同而變化著，所以走行軌上的對(duì)地電位也是在不斷變化的。綜上所述，我們不能從理論推導(dǎo)中獲得實(shí)際雜散電流精確的分布規(guī)律。理論計(jì)算雜散電流的分布，只是為了在宏觀上定性的對(duì)雜散電流有個(gè)基本了解，為采取的防護(hù)方法提供理論依據(jù)。

地鐵雜散電流難以直接測(cè)量，一般都采用間接的方法來(lái)反映雜散電流的腐蝕情況。雜散電流腐蝕的危險(xiǎn)性指標(biāo)，是由結(jié)構(gòu)表面向周?chē)娊赓|(zhì)泄露的電流密度和由此引起的電位極化偏移來(lái)確定的。而由于雜散電流的密度難以直接測(cè)量，只有通過(guò)測(cè)量結(jié)構(gòu)件的電位極化偏移來(lái)進(jìn)行間接反映。一方面，由于雜散電流對(duì)鋼軌和埋地結(jié)構(gòu)鋼的電化學(xué)腐蝕是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，而瞬間雜散電流的變化是雜亂無(wú)序的，瞬間的測(cè)量結(jié)果并不能反映雜散電流的腐蝕影響，因此需要對(duì)雜散電流進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。另一方面，智能排流控制器需要與雜散電流在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行通信來(lái)獲取被保護(hù)埋地金屬導(dǎo)體的極化電位。排流控制器根據(jù)獲得數(shù)據(jù)來(lái)決策是否開(kāi)啟排流功能和動(dòng)態(tài)調(diào)整排流量的大小。為此，我們研發(fā)并設(shè)計(jì)了一套地鐵雜散電流綜合監(jiān)測(cè)裝置。

地鐵雜散電流綜合監(jiān)測(cè)裝置主要的功能是采集相對(duì)瞬時(shí)極化電位，并根據(jù)參數(shù)計(jì)算出本體電位，正向極化平均值。提供給Modbus通信模塊和LCD顯示模塊，并調(diào)用linux工具定時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮備份，最高1s一個(gè)點(diǎn)的存儲(chǔ)頻率可存儲(chǔ)達(dá)3個(gè)月的壓縮數(shù)據(jù)，方便后臺(tái)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

數(shù)據(jù)采集模塊以1s為周期讀取一次所有通道的瞬時(shí)相對(duì)極化電位(參比電極本體電位與埋地金屬的電壓差)的AD轉(zhuǎn)換值，并通過(guò)系數(shù)換算將其轉(zhuǎn)換為實(shí)際電壓值。

本體電位計(jì)算：根據(jù)當(dāng)前RTC時(shí)鐘提供的時(shí)間判定是否處于列車(chē)停駛時(shí)間段，若處于該時(shí)間段則代表此時(shí)幾乎無(wú)雜散電流干擾，該瞬時(shí)極化相對(duì)電位就是Cu/CuSO4參比電極的本體電位。對(duì)該值進(jìn)行累加求出平均值作為當(dāng)前的本體電位值，然后對(duì)其進(jìn)行判定，若該值超出了額定的本體電位值(500mv)則置傳感器故障。

瞬時(shí)極化電位計(jì)算：瞬時(shí)極化電位值等于當(dāng)前的本體電位值與AD采集到的瞬時(shí)相對(duì)極化電位值之差。

正向極化電位平均值：累計(jì)30分鐘(可調(diào))內(nèi)的正向瞬時(shí)極化電位值，并對(duì)其作平均值計(jì)算，以反應(yīng)該時(shí)間段內(nèi)的極化電位趨勢(shì)。

瞬時(shí)極化電位趨勢(shì)曲線緩存：根據(jù)趨勢(shì)曲線界面的選項(xiàng)選擇緩存數(shù)據(jù)的通道和分辨率，并將對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)極化電位值存入該顯示fifo中。

瞬時(shí)極化電位歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：每次采樣計(jì)算都將所有通道的數(shù)據(jù)存入緩存內(nèi)存塊中，每小時(shí)將該緩存數(shù)據(jù)同步到本地文件中，每天0時(shí)創(chuàng)建新的歷史數(shù)據(jù)文件，并將前天的歷史數(shù)據(jù)文件進(jìn)行壓縮備份。并按每月30天的周期，清除超過(guò)存儲(chǔ)期限的歷史壓縮數(shù)據(jù)備份文件。

本實(shí)用新型提供的地鐵雜散電流綜合監(jiān)測(cè)裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)在監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，各個(gè)雜散電流監(jiān)測(cè)終端之間形成ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，從而簡(jiǎn)化了布線，避免了線纜接口易出現(xiàn)故障的問(wèn)題；另外，雜散電流監(jiān)測(cè)終端可靈活移動(dòng)，方便對(duì)不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)量。而監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)與調(diào)度中心之間又通過(guò)有線以太網(wǎng)絡(luò)連接，保證了通訊的可靠性。

(2)雜散電流監(jiān)測(cè)終端可同時(shí)采集多個(gè)通道數(shù)據(jù)，采樣效率高。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。