基于DSP和无线传输技术的危化品实时监测系统

　　为便于编程和管理，软件用C语言编写，采用模块化设计，程序以循环方式工作，完成初始化及子程序调用。软件分为3个子系统：

　　（1）危化品运输设备状态数据采集与存储；

　　（2）数据处理；

　　（3）数据无线传输通信。

　　3个子系统相互关联又相互独立，协同完成状态数据处理、状态检测、数据存储及上传到车载终端。

　　5.1 数据采集

　　危化品运输设备状态数据采集与处理是系统软硬件设计的核心部分，主要完成各个传感器状态数据采集，对采集的数据进行滤波、放大、整合处理后作为数据融合的数据源。正常数据每间隔10min向车载终端上传一次，报警数据每间隔3s向车载终端上传一次并且启动声光报警。

　　5.2 数据处理

　　该设计采用两个传感器，首先计算互相关值，当相关值大于0.7时，认为两个传感器数据显着相关；小于0.7时，再采样10次，连续小于0.7进行传感器故障报警，这样可以起到互相监督的作用，防止由于某一个传感器故障引起系统失灵，根据表1的计算，为两个传感器在酒精浓度为1×104g／m下温度变化范围在15℃～l9℃的数据，数据经过传感器信号归一化方法处理，由0～3.3V的测量范围变为输出介于[0，1]之间），数据互相关值为O.7058，经证明显着相关，可以用作下一步数据源。

表1 两个相同型号传感器同一条件下测量值

　　设计中需要监测的环境参量主要是温度、危险气体在空气中的含量，由于气体传感器受到周围环境中温度变化的影响很显着，故需要采用温度补偿，这是数据处理的关键点。

　　当干扰输出和传感器输m之间的数学关系已知时，则干扰可以在测量干扰变量的幅度之后，通过数字计算进行补偿。该设计采用这种补偿方式，即拟合出气传感器与温度变化而变化的曲线，列出相应的方程式，在得到气体传感器、温度传感器信号的情况下，通过方程计算，计算受温度影响的量值进行补偿。这样设计的优点是具有较大的灵活性或宽范围的拟合功能。根据得出的准确的温度和湿度值带入传感器对于周围温度影响的特性曲线，得变化的传感器数据，即电压值，进而得出由于周围环境温度变化对于造成的影响进行补偿。

　　文中应用最小二乘法做曲线拟合，最小二乘法可以用来处理一组数据，可以从一组测定的数据中寻求变量之间的依赖关系，这种函数关系称为经验公式。在实验中测得变量之间的n个数据（x1,y1），（x2,y2），……，（xn,yn），在xoy平而上，这些数据点P（xi,yi）（i=l，2，……n）组成“散点图”，从图中可以粗略看出这些点大致散落在某直线近旁，认为x与Y之间近似为一线性函数。应用最小二乘法计算出温湿度曲线与传感器之问的函数关系。

表2 连续温度下气体传感器测量电压值

　　将表2数据在Matlab中拟合后的曲线如图4所示，得出曲线关系为y=0.020lx+0.2379。

　　经过温度补偿的数据再利用多传感器静态时最优权值分配原则做数据融合，即每个传感器分配的权系数：

　　其中Ri为各传感器精度的平方。设Zi（k）表示第i个传感器第k次采样的结果，则第次采样时各传感器测量的融合值：

　　此原则获得的融合结果具有无偏性、有效性和一致性。

　　6 结语

　　该危化品运输设备状态实时监测系统可以实现危化品泄漏的全面探测及环境温度等的检测，通过实时数据处理、传输实现实时报警，运用技术手段实现了维护危化品运输伞程探测、监测与跟踪，从而减少和避免事故的发生，避免和降低事故危害，提高了危化品运输的安全性和可靠性。该系统对于危化品的陆路运输有很好的适用性，为工控现代化及现代化物流提供了一种安全的解决方案。