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多环境量检测系统设计与制作 ***，***，张三 （北京电子科技职业学院自动化工程学院，北京 100176） 摘 要： 关键词： 中图分类号：TP216 TP274.5 文献标识码：A (0 引言 环境量检测具有综合性、连续性、精密性、追踪性等特点。随着电子技术、计算机和通信技术的发展，环境检测仪器在测量精度、数据的采集、存储、传输和处理等技术方面都有显著提高。但在多参数集成、数据加工等方面，对环境量检测系统的研究还较少[1]。本先由传感器组成传感系统分别采集环境数据并存数据存储系统虚拟仪器技术进行实时监测数据处理。应用神经网络、数据融合等技术，实现了可视化的人机交互界面。本日历、时间和等附加功能，具实用性。 COM/DCOM组件的即插即用特性，具有PC开放结构、模块化、组件化的特点[2]。平台的主体是一个带软件控制线和数据线的软主板，能与A/D卡、I/O卡等信号采集硬件进行组合与连接进行实际信号的测量，通过在DRVI实验平台上进行简单的可视化插/拔软件芯片和连线，可以完成对检测环节的快速裁减、重组和定制过程，构成一个能根据应用需求快速重组的在线综合检测系统[3]。 系统总体结构如图所示由PC机、环境监控系统、传感器、USB数据采集仪组成。USB数据采集仪完成对各传感器的数据信息检测、采集并将采集到的信息传递给PC机，进行数据融合处理，同时实时传给监控系统。监控系统信息的显示、设置系统报警等。 图 LabVIEW实现数据通信的子程序前面板 选取神经元的作用函数为S型函数，将以上样本数据归一化处理后输入网络对其进行训练[][12]。在MATLAB2007A软件中利用神经网络工具箱对网络进行配置，得到的误差曲线如图所示。 图 神经网络训练误差曲线 训练完成后，得到网络的各层权值和阈值。在MATLAB环境下，通过netp.IW{1}、netp.b{1}、netp.LW{2}、netp.b{2}等函数调出各层的权值和阈值。为获得合适的权值和阈值，为网络仿真做准备神经网络训练。网络仿真程序如下： load(C:\Users\JingGY\Documents\MATLAB\data); A=[510 400 470 420 450 370 310 276 355 280 225 190 180 210 150 60 35 80 45 70]; B=[23 21 22.6 20.4 21.7 26.2 18.4 17.8 23.5 19.6 28.2 30 10.4 27.6 13.1 33.2 6.5 32.7 3.8 7.2]; C=[52 56 55 55 58 46 62 65 49 61 38 36 78 37 74 25 82 29 85 82]; D=[0.06 0.05 0.05 0.06 0.04 0.09 0.08 0.08 0.09 0.07 0.11 0.14 0.12 0.12 0.13 0.16 0.15 0.18 0.17 0.15]; E=[50 42 45 49 47 55 53 54 58 57 65 64 71 76 73 83 81 82 82 84]; pp=[A;B;C;D;E]; outp=sim(netp,pp) %仿真 其中A、B、C、D、E为5个输入，分别代表一级融合的输出结果光照、温度、湿度、二氧化碳和噪声。 [13]，在MATLAB脚本编辑文本编写调用以上程序语句，如图7所示。  图7 调用神经网络的最小系统 6 数据处理过程 数据流程如图所示。 图数据处理流程采集仪完成对各传感器的感应数据信息检测、采集，并将采集到的信息传递给PC机，由PC的数据融合方法进行数据的分析、判断、处理，同时实时传给监控系统1）利用MATLAB进行环境参量训练的程序、结果及说明。 2）环境多参量传感器监测数据人机交互界面截图数据与说明。 3）经过一级数据融合后的数据前面板及程序框图截图数据与说明。 4）经过二级数据融合后的数据前面板及程序框图截图数据与说明在LabVIEW编程平台下编制监测系统前面板[]。调用LabVIEW中控件，在计算机屏幕上仿真出与实际仪器或设备相同的环境，提供直观的人机交互界面。 人机交互界面的编制包括两个内容[] [16]：一是程序运行时界面的显示模式，二是程序对操作的响应方式。可控制的对象包括按钮、键盘输入控件和选择框等，通过对程序属性和各种控件的属性节点的设置，实现丰富多样的前面板。 图9 系统人机界面 8 结语 本文以虚拟仪器实验平台为基础，利用多传感器数据融合技术，构建了实验室环境量检测系统。系统实现了照度、温度、湿度、噪声和CO2浓度等五个环境量的实时监测，通过软件功能设置，可以完成监