基于DSP和無線傳輸技術(shù)的危化品實時監(jiān)測系統(tǒng)

　　為便于編程和管理，軟件用C語言編寫，采用模塊化設(shè)計，程序以循環(huán)方式工作，完成初始化及子程序調(diào)用。軟件分為3個子系統(tǒng)：

　?。?）?；愤\輸設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與存儲；

　?。?）數(shù)據(jù)處理；

　?。?）數(shù)據(jù)無線傳輸通信。

　　3個子系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)又相互獨立，協(xié)同完成狀態(tài)數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)檢測、數(shù)據(jù)存儲及上傳到車載終端。

　　5.1 數(shù)據(jù)采集

　　危化品運輸設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理是系統(tǒng)軟硬件設(shè)計的核心部分，主要完成各個傳感器狀態(tài)數(shù)據(jù)采集，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、放大、整合處理后作為數(shù)據(jù)融合的數(shù)據(jù)源。正常數(shù)據(jù)每間隔10min向車載終端上傳一次，報警數(shù)據(jù)每間隔3s向車載終端上傳一次并且啟動聲光報警。

　　5.2 數(shù)據(jù)處理

　　該設(shè)計采用兩個傳感器，首先計算互相關(guān)值，當(dāng)相關(guān)值大于0.7時，認(rèn)為兩個傳感器數(shù)據(jù)顯著相關(guān)；小于0.7時，再采樣10次，連續(xù)小于0.7進(jìn)行傳感器故障報警，這樣可以起到互相監(jiān)督的作用，防止由于某一個傳感器故障引起系統(tǒng)失靈，根據(jù)表1的計算，為兩個傳感器在酒精濃度為1×104g／m下溫度變化范圍在15℃～l9℃的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過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(shù)據(jù)互相關(guān)值為O.7058，經(jīng)證明顯著相關(guān)，可以用作下一步數(shù)據(jù)源。

表1 兩個相同型號傳感器同一條件下測量值

　　設(shè)計中需要監(jiān)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圍環(huán)境中溫度變化的影響很顯著，故需要采用溫度補(bǔ)償，這是數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵點。

　　當(dāng)干擾輸出和傳感器輸m之間的數(shù)學(xué)關(guān)系已知時，則干擾可以在測量干擾變量的幅度之后，通過數(shù)字計算進(jìn)行補(bǔ)償。該設(shè)計采用這種補(bǔ)償方式，即擬合出氣傳感器與溫度變化而變化的曲線，列出相應(yīng)的方程式，在得到氣體傳感器、溫度傳感器信號的情況下，通過方程計算，計算受溫度影響的量值進(jìn)行補(bǔ)償。這樣設(shè)計的優(yōu)點是具有較大的靈活性或?qū)挿秶臄M合功能。根據(jù)得出的準(zhǔn)確的溫度和濕度值帶入傳感器對于周圍溫度影響的特性曲線，得變化的傳感器數(shù)據(jù)，即電壓值，進(jìn)而得出由于周圍環(huán)境溫度變化對于造成的影響進(jìn)行補(bǔ)償。

　　文中應(yīng)用最小二乘法做曲線擬合，最小二乘法可以用來處理一組數(shù)據(jù)，可以從一組測定的數(shù)據(jù)中尋求變量之間的依賴關(guān)系，這種函數(shù)關(guān)系稱為經(jīng)驗公式。在實驗中測得變量之間的n個數(shù)據(jù)（x1,y1），（x2,y2），……，（xn,yn），在xoy平而上，這些數(shù)據(jù)點P（xi,yi）（i=l，2，……n）組成“散點圖”，從圖中可以粗略看出這些點大致散落在某直線近旁，認(rèn)為x與Y之間近似為一線性函數(shù)。應(yīng)用最小二乘法計算出溫濕度曲線與傳感器之問的函數(shù)關(guān)系。

表2 連續(xù)溫度下氣體傳感器測量電壓值

　　將表2數(shù)據(jù)在Matlab中擬合后的曲線如圖4所示，得出曲線關(guān)系為y=0.020lx+0.2379。

　　經(jīng)過溫度補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)再利用多傳感器靜態(tài)時最優(yōu)權(quán)值分配原則做數(shù)據(jù)融合，即每個傳感器分配的權(quán)系數(shù)：

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

　　此原則獲得的融合結(jié)果具有無偏性、有效性和一致性。

　　6 結(jié)語

　　該?；愤\輸設(shè)備狀態(tài)實時監(jiān)測系統(tǒng)可以實現(xiàn)?；沸孤┑娜嫣綔y及環(huán)境溫度等的檢測，通過實時數(shù)據(jù)處理、傳輸實現(xiàn)實時報警，運用技術(shù)手段實現(xiàn)了維護(hù)危化品運輸傘程探測、監(jiān)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?shù)陌踩院涂煽啃?。該系統(tǒng)對于?；返年懧愤\輸有很好的適用性，為工控現(xiàn)代化及現(xiàn)代化物流提供了一種安全的解決方案。