基于传感器集群的长管拖车监测系统及监测数据融合方法技术方案

基于传感器集群的长管拖车监测系统及监测数据融合方法，属于氢气运输安全监测技术领域。监测系统包括传感器集群、信号放大器、ADC模块、通信模块、PC端及报警设备与安全联锁装置；监测数据融合方法包括以下步骤：1、检测指标数据采集；2、异常数据剔除；3、异类数据融合。本发明专利技术通过传感器集群对长管拖车进行实时监测，采集检测指标数据，判断车辆目前状态相关参数是否符合安全标准；该系统为长管拖车在行驶，装卸，发生故障时的安全提供了保障；本发明专利技术中采用异常数据剔除、权重系数标定及异类数据融合相结合的方法对监测得到的同类、异类数据进行处理，有效地降低了证据冲突的概率，提高了预警结果输出的准确性。了预警结果输出的准确性。了预警结果输出的准确性。

【技术实现步骤摘要】
基于传感器集群的长管拖车监测系统及监测数据融合方法


[0001]本专利技术属于氢气运输安全监测
，具体涉及基于传感器集群的长管拖车监测系统及监测数据融合方法。

技术介绍

[0002]目前，世界上压缩天然气陆运运输大多使用长管拖车，长管拖车是指将几个或十几个大容积钢质无缝气瓶组装在框架里并固定在汽车拖车底盘上，将气瓶头部连通在一起，用于运送压缩气体。压缩气体如氢气、天然气等属于易燃易爆危化品介质，其储运装备安全对社会公共安全影响重大。
[0003]近年来，危化品储运事故屡见不鲜，造成爆炸、火灾、环境污染等灾难性事故。据统计，各类危化品事故中有70％以上发生在运输阶段。
[0004]目前传统方法主要依赖国家或企业的危化品运输管理条例及对从业人员的制度约束，或通过车辆或车载容器上的机械仪表获取主要参数，而对危化品车辆行车状态如介质泄漏、车辆姿态、行车加速度、管束/槽罐状态等信息监控和预警功能缺失，对安全状态判断具有较大主观性，在车辆侧翻、倾覆事故状态下，危化品运输装备安全防护技术仍存在明显不足。随着传感技术和信息融合技术等的发展，在线状态监测、基于传感信息融合的风险评估和安全评价才逐渐应用。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供基于传感器集群的长管拖车监测系统及监测数据融合方法，解决了氢气管束集装箱车辆在运输过程中，气体泄漏，气瓶损伤，侧倾，表面温度过高，车速过快，集装箱门阀松紧等一系列安全问题，有效的保障车辆在运输过程中车辆安全及气瓶的健康稳定。
[0006]本专利技术提供如下技术方案：
[0007]基于传感器集群的长管拖车监测系统，包括传感器集群、信号放大器、ADC模块、通信模块、PC端及报警设备与安全联锁装置；
[0008]传感器集群用于采集气瓶参数及拖车、集装箱状态的参数；
[0009]信号放大器接在传感器后，负责将传感器输出信号进行放大，使得信号特征突出；对于信号放大电路来说，输入电阻很小，输出电阻却很高，在电流近似相等的情况下，根据欧姆定律，输出电压大于输入电压，完成信号的放大。
[0010]ADC模块接受信号放大器放大后的信号，将其模拟信号转化为数字信号；模拟信号由温度，加速度，位移等实际物理量经过传感器和放大电路转化而来，通过AD转化成的数字信号，就可以交给PC端进行相应的分析处理。
[0011]通信设备接受数字信号，并依据相应的网络协议将其打包发送到PC端。长管拖车在发生膨胀或者气瓶泄露爆炸等危险情况时，往往是在非常短的时间内，此时就需要通信模块快速将数据发送接收，反馈给驾驶人员，采取相应的报警措施和启动合适的安全联锁
功能。
[0012]PC端将接受到的数据存储在服务器中，用于平台调用处理；其负责分析处理通信设备传输的数据，将相应的物理参数与PC端网页平台中该物理量编写的判断逻辑，上下阈值进行比较，生成反馈信息，再发送回通信设备，由通信设备根据反馈信息控制报警设备与安全联锁装置做出相应的处理。
[0013]报警设备接受数据处理后的反馈信息，进行相应的报警操作。报警设备与安全联锁装置用于在发生风险故障后，给与驾驶人员警告提醒或直接联系车辆所在地相关应急单位，并且启动相应的安全联锁装置，延缓风险进一步扩大为灾害事故。报警装置主要包括常见的声光报警装置以及通信设备所连接的车载终端设备，报警为红灯，警告亮黄灯，正常状态下亮绿灯。安全联锁装置包括风扇，空调，切断阀，防爆阀等设备。
[0014]进一步的，所述传感器集群包括用于测量长管拖车加速度的加速度传感器、用于测量车辆在不同路段行驶时集装箱倾斜角度的姿态传感器、用于测量长管拖车外表面温度的温度传感器、用于监测阀门开关状态的阀门开度传感器、用于监测气瓶泄露状态的气体传感器及用于监测靠近集装箱侧壁气瓶变形状态的红外激光位移传感器。
[0015]基于传感器集群的长管拖车监测系统的监测数据融合方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0016]步骤1、对传感器集群中各个传感器节点采集到的同类数据进行整理融合，选取相关参数作为检测指标；
[0017]步骤2、对每种检测指标中的同类数据进行剔除异常数据并融合；
[0018]步骤3、将检测指标中融合后的数据进行异类数据融合，最后得到预警结果
[0019]进一步的，所述步骤1中，选取车辆加速度，集装箱倾角，速度，长管拖车外表面温度，气体泄漏浓度，靠近集装箱侧壁气瓶的变形大小作为检测指标。
[0020]进一步的，所述步骤2中，设定一个过滤值作为异常值剔除的阈值，然后采用平均方法进行异常数据的剔除，具体如下：
[0021]设温度传感器有n个，采集到的温度数据为T
i
＝{t
i
|i＝1,2,
…
,n}，ti和除ti以外的其它温度值计算平均数为：
[0022][0023]其中，Ti表示第i个温度传感器采集到的数据，ti表示该组数据中的第i个数据；
[0024]所有数据组成一个距离矩阵，矩阵包含元素大小越小，其相似程度越大，由此设定阈值为中位数，限定范围选定为中位数上下浮动5％，对超过该选定范围的数据进行剔除。
[0025]进一步的，所述步骤3中，异类数据融合过程如下：首先对各种检测指标进行权重系数标定，然后，根据标定后的权重系数，采用证据理论的合成法则对异类数据进行融合。
[0026]通过采用上述技术，与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0027]1)本专利技术通过传感器集群对长管拖车进行实时监测，采集车辆温度，加速度，速度，气体浓度，位移变形等参数；在PC端判断车辆目前状态相关参数是否符合安全标准；该系统为长管拖车在行驶，装卸，发生故障时的安全提供了保障；在发生危险事故时，也可以及时报警，并且附带的安全联锁装置也能减小事故的破坏性；采集到的数据能够为后续事
故分析提供依据；
[0028]2)本专利技术中，采用异常数据剔除、权重系数标定及异类数据融合相结合的方法对监测得到的同类、异类数据进行处理，有效地降低了证据冲突的概率，提高了预警结果输出的准确性。
附图说明
[0029]图1为本专利技术整体的原理示意图；
[0030]图2为本专利技术传感器集群的组件示意图；
[0031]图3为本专利技术传感器位置的布局示意图；
[0032]图4为本专利技术基于证据理论的多传感器数据融合预警模型示意图。
具体实施方式
[0033]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0034]相反，本专利技术涵盖任何由权利要求定义的在本专利技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本专利技术有更好的了解，在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于传感器集群的长管拖车监测系统，其特征在于：包括传感器集群、信号放大器、ADC模块、通信模块、PC端及报警设备与安全联锁装置；传感器集群用于采集气瓶参数及拖车、集装箱状态的参数；信号放大器接在传感器后，负责将传感器输出信号进行放大，使得信号特征突出；ADC模块接受信号放大器放大后的信号，将其模拟信号转化为数字信号；通信设备接受数字信号，并依据相应的网络协议将其打包发送到PC端；PC端将接受到的数据存储在服务器中，用于平台调用处理；报警设备接受数据处理后的反馈信息，进行相应的报警操作。2.根据权利要求1所述的基于传感器集群的长管拖车监测系统，其特征在于所述传感器集群包括用于测量长管拖车加速度的加速度传感器、用于测量车辆在不同路段行驶时集装箱倾斜角度的姿态传感器、用于测量长管拖车外表面温度的温度传感器、用于监测阀门开关状态的阀门开度传感器、用于监测气瓶泄露状态的气体传感器及用于监测靠近集装箱侧壁气瓶变形状态的红外激光位移传感器。3.根据权利要求1所述的基于传感器集群的长管拖车监测系统的监测数据融合方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、对传感器集群中各个传感器节点采集到的同类数据进行整理融合，选取相关参数作为检测指标；步骤2、对每种检测指标中的同类数据进行剔除异常数据并融合；步骤3、将检测指...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘州鑫，赵志彪，李曰兵，李焱，赵婉汝，金伟娅，高增梁，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：