基于Si4432散射式大氣低能見(jiàn)度儀的設計方案

4.軟件設計

系統軟件設計采用RL-RTX實(shí)時(shí)操作系統(RTOS)，以實(shí)現多任務(wù)的嵌入式程序應用。使用RTOS可簡(jiǎn)化任務(wù)的調度和維護，對CPU、內存等系統資源進(jìn)行靈活配置。程序開(kāi)發(fā)、編譯及仿真使用ARM公司的RealView MDK開(kāi)發(fā)工具集的新版本μVision 4.系統的主要功能包括能見(jiàn)度數值等多信息的采集、多種方式的數據傳輸以及數據存儲等，總體工作流程如圖3所示。系統上電后，首先開(kāi)始系統初始化工作，進(jìn)行對硬件模塊的配置以及儀器自檢。初始化完成，系統開(kāi)始不間斷地對能見(jiàn)度數值、溫度信息等數據進(jìn)行采集，獲得的數據結合時(shí)間信息存入SD卡。當檢測到的能見(jiàn)度連續一段時(shí)間均低于設置的報警閥值時(shí)，觸發(fā)低能見(jiàn)度報警機制，系統通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)多種方式傳輸網(wǎng)絡(luò )向指揮中心進(jìn)行報警，以及實(shí)時(shí)更新現場(chǎng)可變信息牌、預警路標等顯示設備。圖3所示為系統總體工作流程。

5.低能見(jiàn)度場(chǎng)外實(shí)驗

為了檢驗樣機的性能和可靠性，2012年12月至2013年1月，對樣機在我市進(jìn)行了為期2個(gè)月的場(chǎng)外實(shí)驗，直接測量輸出大氣能見(jiàn)度值，實(shí)驗時(shí)間分別選在多霧發(fā)生的凌晨和傍晚，為方便分析，在不同能見(jiàn)度區間挑取了典型數據，并與人工觀(guān)測值進(jìn)行對比，結果如圖4所示。從圖4可以看出，樣機的檢測精度與能見(jiàn)度值成反比，隨著(zhù)能見(jiàn)度的升高而降低，這是因為在較高的能見(jiàn)度天氣下，環(huán)境光背景噪聲和雜光干擾更大，檢測到的散射光信號更為微弱，測量精度也就越低。系統樣機在500m范圍內檢測誤差小于±5%,而500~2000m誤差則增加到約±10%,完全符合系統±20%的測量精度要求。

6.結論

散射式低能見(jiàn)度預警檢測儀主要由紅外光發(fā)射和接收裝置、信號調理模塊、控制模塊、預警數據輸出模塊和電源模塊組成。本文提出的基于Si4432散射式大氣低能見(jiàn)度儀的設計方案。方案中所設計系統的控制和數據處理采用基于A(yíng)RMC o r t e x - M 3內核的新型微處理器，運行RTOS實(shí)時(shí)操作系統，有利于提高運行效率和系統性能，便于升級、維護和擴展。具有良好的社會(huì )效益和廣闊的產(chǎn)業(yè)化前景。