目前,石油、天然气等能源的输送主要是以埋地金属管道为主。由于输送管道的地理环境复杂,输送管道受环境以及杂散电流的影响,易被腐蚀造成管道泄漏等问题。为维护管道健康,目前多采用涂抹防腐层与阴极保护相结合的方法以及通过检测管道电压信号的方式了解管道受保护情况。但是存在着人为检测效率低、误差大、成本高等问题,因此本文设计了一种埋地金属输油管道的电压信号测量系统。本系统具有测量精度高、续航时间长、实时数据交互、工作模式多样化等特点。其中,为提高测量系统的稳定性与可靠性,设计了通信异常处理、离线存储、系统状态监测等功能并提出系统抗干扰的措施与方法。本文的创新点为:第一,针对环境温度变化导致测量误差过大的问题,提出了基于回归分析的测量误差补偿方法;第二,为提高系统的校准效率与测量精度,提出了一种系统自适应校准的方法。本论文完成的主要研究工作如下几个方面:1.完成系统硬件电路的设计。依据系统的芯片功耗需求,采用开关电源和线性稳压芯片进行电源设计,减小了电源噪声对测量精度的影响;采用高精度放大器,嵌位保护和电阻分压电路构成了信号调理电路,满足了对大动态范围电压信号测量的需求;采用SIM808芯片进行通信模块设计,实现了测量传感器与服务器的数据交互。同时,设计了数据存储和温湿度测量电路并完成系统硬件的PCB设计。对系统硬件功能进行测试,测试结果证明本系统硬件功能具有可靠性。2.完成系统软件功能设计。在Keil开发环境中,采用模块化的编程思想,完成核心控制程序、GPRS通信程序、信号测量程序以及数据存储程序等程序块设计。并且针对网络连接易受环境影响问题,设计了延时处理与看门狗复位相结合的通信异常处理程序,对通信异常的处理使网络连接更加可靠;设计了可循环存储的离线数据存储程序,采用环形队列的数据存储方式为离线测量提供保障,从而提高了系统的稳定性。对信号采集功能、通信异常处理功能以及离线数据存储功能进行测试,测试结果证明本系统软件功能的正确性。3.完成系统联调测试及测量误差的建模分析。针对系统固有噪声影响测量精度的问题,提出了软件差值补偿方法;针对环境温度变化导致测量误差过大的问题,提出了基于回归分析的测量误差补偿方法,首先对受温度影响的测量误差建立数学模型,然后采用基于岭回归的曲线拟合对测量误差进行补偿,最后验证了回归模型的合理性与泛化能力。同时,为提高系统的测量精度与测量传感器的校准效率,提出一种系统自适应校准方法。