基于DSP和無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)的?；穼?shí)時(shí)監測系統

　　為便于編程和管理，軟件用C語(yǔ)言編寫(xiě)，采用模塊化設計，程序以循環(huán)方式工作，完成初始化及子程序調用。軟件分為3個(gè)子系統：

　?。?）?；愤\輸設備狀態(tài)數據采集與存儲；

　?。?）數據處理；

　?。?）數據無(wú)線(xiàn)傳輸通信。

　　3個(gè)子系統相互關(guān)聯(lián)又相互獨立，協(xié)同完成狀態(tài)數據處理、狀態(tài)檢測、數據存儲及上傳到車(chē)載終端。

　　5.1 數據采集

　　?；愤\輸設備狀態(tài)數據采集與處理是系統軟硬件設計的核心部分，主要完成各個(gè)傳感器狀態(tài)數據采集，對采集的數據進(jìn)行濾波、放大、整合處理后作為數據融合的數據源。正常數據每間隔10min向車(chē)載終端上傳一次，報警數據每間隔3s向車(chē)載終端上傳一次并且啟動(dòng)聲光報警。

　　5.2 數據處理

　　該設計采用兩個(gè)傳感器，首先計算互相關(guān)值，當相關(guān)值大于0.7時(shí)，認為兩個(gè)傳感器數據顯著(zhù)相關(guān)；小于0.7時(shí)，再采樣10次，連續小于0.7進(jìn)行傳感器故障報警，這樣可以起到互相監督的作用，防止由于某一個(gè)傳感器故障引起系統失靈，根據表1的計算，為兩個(gè)傳感器在酒精濃度為1×104g／m下溫度變化范圍在15℃～l9℃的數據，數據經(jīng)過(guò)傳感器信號歸一化方法處理，由0～3.3V的測量范圍變?yōu)檩敵鼋橛赱0，1]之間），數據互相關(guān)值為O.7058，經(jīng)證明顯著(zhù)相關(guān)，可以用作下一步數據源。

表1 兩個(gè)相同型號傳感器同一條件下測量值

　　設計中需要監測的環(huán)境參量主要是溫度、危險氣體在空氣中的含量，由于氣體傳感器受到周?chē)h(huán)境中溫度變化的影響很顯著(zhù)，故需要采用溫度補償，這是數據處理的關(guān)鍵點(diǎn)。

　　當干擾輸出和傳感器輸m之間的數學(xué)關(guān)系已知時(shí)，則干擾可以在測量干擾變量的幅度之后，通過(guò)數字計算進(jìn)行補償。該設計采用這種補償方式，即擬合出氣傳感器與溫度變化而變化的曲線(xiàn)，列出相應的方程式，在得到氣體傳感器、溫度傳感器信號的情況下，通過(guò)方程計算，計算受溫度影響的量值進(jìn)行補償。這樣設計的優(yōu)點(diǎn)是具有較大的靈活性或寬范圍的擬合功能。根據得出的準確的溫度和濕度值帶入傳感器對于周?chē)鷾囟扔绊懙奶匦郧€(xiàn)，得變化的傳感器數據，即電壓值，進(jìn)而得出由于周?chē)h(huán)境溫度變化對于造成的影響進(jìn)行補償。

　　文中應用最小二乘法做曲線(xiàn)擬合，最小二乘法可以用來(lái)處理一組數據，可以從一組測定的數據中尋求變量之間的依賴(lài)關(guān)系，這種函數關(guān)系稱(chēng)為經(jīng)驗公式。在實(shí)驗中測得變量之間的n個(gè)數據（x1,y1），（x2,y2），……，（xn,yn），在xoy平而上，這些數據點(diǎn)P（xi,yi）（i=l，2，……n）組成“散點(diǎn)圖”，從圖中可以粗略看出這些點(diǎn)大致散落在某直線(xiàn)近旁，認為x與Y之間近似為一線(xiàn)性函數。應用最小二乘法計算出溫濕度曲線(xiàn)與傳感器之問(wèn)的函數關(guān)系。

表2 連續溫度下氣體傳感器測量電壓值

　　將表2數據在Matlab中擬合后的曲線(xiàn)如圖4所示，得出曲線(xiàn)關(guān)系為y=0.020lx+0.2379。

　　經(jīng)過(guò)溫度補償的數據再利用多傳感器靜態(tài)時(shí)最優(yōu)權值分配原則做數據融合，即每個(gè)傳感器分配的權系數：

　　其中Ri為各傳感器精度的平方。設Zi（k）表示第i個(gè)傳感器第k次采樣的結果，則第次采樣時(shí)各傳感器測量的融合值：

　　此原則獲得的融合結果具有無(wú)偏性、有效性和一致性。

　　6 結語(yǔ)

　　該?；愤\輸設備狀態(tài)實(shí)時(shí)監測系統可以實(shí)現?；沸孤┑娜嫣綔y及環(huán)境溫度等的檢測，通過(guò)實(shí)時(shí)數據處理、傳輸實(shí)現實(shí)時(shí)報警，運用技術(shù)手段實(shí)現了維護?；愤\輸傘程探測、監測與跟蹤，從而減少和避免事故的發(fā)生，避免和降低事故危害，提高了?；愤\輸的安全性和可靠性。該系統對于?；返年懧愤\輸有很好的適用性，為工控現代化及現代化物流提供了一種安全的解決方案。