英语原文共 6 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

《工程学报》

第七届测试自动化和仪表国际研讨会(IS TAI2018)

卷烟厂基于无线传感器网络的时空相关温湿度数据优化处理研究

文摘：烟叶在生产、储存过程中对环境有较高的要求，特别是对温湿度的要求。为了提高烟叶质量，必须准确监测温湿度，优化控制所涉及的参数。 基于卷烟厂温湿度监测系统，对无线传感器获取的温湿度数据进行了优化。 设计了数据质量评价指标，并采用Dixon准则消除了单个数据实例中的总体误差。 设计了异常数据检测机制，通过区域内相邻节点间的相似性准则来消除多个数据实例中的故障数据。 为了解决节点爆炸引起的计算量过大的问题，设计了健康节点判断的扩展规则.. 通过系统gt;6个月的实际运行，该算法对不同的故障模型保持了良好的故障检测能力，可以为无线传感器网络(WSNs)的温湿度数据处理提供支持。

1.导言

[1234 温湿度是生产过程中非常重要的技术指标.. 温度和湿度的控制在食品生产]、烟草加工[]、生物产品制造[]等行业的生产过程中起着极其重要的作用，直接影响着产品的质量。 在生产过程中，温度的控制通常是通过加热、通风、空调和制冷(HVA Camp;R)系统[]来实现的。 为了节约能源，提高温湿度控制系统的鲁棒性，需要准确监测生产环境的温湿度，优化控制中涉及的温湿度参数。

[56 如今，无线通信技术发展迅速]。 短距离无线组网技术的应用已经扩展到各个领域[]，如智能家居、工业控制、安全等行业，并出现了无线传感器网络。 温湿度的监测也朝着无线组网的方向发展.. 通过将短距离无线组网技术与现有骨干网络相结合，可以轻松实现远程数据传输.. 无线传感器网络还具有智能化、体积小、能耗低等优点，广泛应用于各行各业。 李JJ和王F[]提出了一种基于WSN的低功耗温湿度监测系统.. 在这里，使用星型拓扑作为网络的结构。 采用通信协议和跳频机制，保证数据传输的可靠性，增加系统的鲁棒性.. 结果表明，该系统具有便携、布置灵活、覆盖面积大、功耗低、扰动小等优点。 钟乙丙和杨子泽7

1. 提出了温度和湿度监测系统

基于WSN的粮库。 温湿度数据采集控制节点由数字温湿度传感器和射频无线芯片以及主控芯片组成.. 通过对采集的实时数据进行统计分析，监控主机可以对粮食仓库的温湿度进行报警和反馈控制。 这就是 实验结果表明，该系统具有较强的可扩展性、低功耗和高效率。 莫X和周勇

1. 设计了一种基于射频技术和无线网络的温湿度远程监控系统。 该系统由温湿度无线传感器网络和基于3G无线网络的远程传输子系统组成。 实验结果表明，该系统实现了室内温湿度的远程传输，可实现较高的测量精度。

然而，在温湿度监测的动态环境中，收集、记录和显示温湿度是不够的。 由于环境的复杂性和传感区域的开放性，无线传感器网络系统获得的温湿度数据将不一致、部分缺失、模糊和噪声。 此外，无线传感器通常部署在受各种因素影响的复杂、非托管区域。 除了需要解决信息伪造，信息篡改，拒绝服务等常见威胁外，无线通信的广播特性和监控目标区域的开放性导致产生不正确和无效的温湿度传感数据，可能给上层应用带来致命后果，如网络故障，信息错报等.. 因此，需要对温度和湿度进行处理，以便更好地控制目标区域的温度和湿度[10].

在这里，我们把卷烟厂的温湿度

以监控系统为例。 在数据质量改进的基础上，结合生产过程中温湿度控制系统的数据要求，设计了数据质量评价指标和以数据为中心的WSNs异常检测算法。 该方法可为控制系统提供可靠的温湿度控制参数，可为增强大时滞温湿度控制系统的鲁棒性提供依据..

2号实验楼

实验在卷烟包装车间和烟酒化仓库一、二楼进行

图1 1辊装车间安装方案

图1 2烟草酒精化仓库一层安装方案

图1 3烟草酒精图书馆二层安装方案

在卷烟厂。 号的每一层.. 5烟叶醇化仓库是一个规则的矩形空间，尺寸为48.3米times;34.5米times;5.0米。水泥墙将每层分为两个区域，A区和B区。 每个区域都有一个除湿器，除湿器定期启动，以降低室内湿度。 每台除湿机的温度输入来自除湿机入口的热阻测温元件，控制系统中没有湿度输入.. 轧辊包装车间占地面积5000平方米，是一个规则的矩形空间，尺寸大小

图1 4SHT15的温度精度

图1 5SHT15的相对湿度精度

选定的温湿度传感器是SHT15，由Sensirion制造。 具有抗干扰性强，响应快的优点.. 温度和相对湿度的精度如图所示。45 以及。 传感器在25°C处的温度测量精度为0.3°Cplusmn;，在10-90%RH中相对湿度的测量精度为2.0%RH。 传感器精度低于卷烟工艺温湿度技术要求，能满足需求..

补偿湿度传感器的非线性，以获得准确的湿度数据，例如。 ()用于修正输出值。 湿度换算系数见表..11.

RH _衬垫 =c 1 c 2 times;SQ _RH c 3 times;SQ2 (1)

RH

其中SQ_RH 是数字传感器的相对湿度输出值。 这将取决于芯片湿度的分辨率。 湿度传感器对电压的依赖性很小。 由PTAT开发的温度传感器具有优异的线性性能.. E.g.(2 用于将数字输出转换为温度值，温度转换系数如表所示2.

T T _c =d 1 d 2 times;SQ _{T T} (2)

当实际环境温度与25°C相差较大时，需要考虑湿度传感器的温度补偿.. 温度校正显示在例如。(3 )，温度补偿系数如表所示3.

98米times;48米times;4.8米

RH =(T)

minus;25)times;(t ttimes;SQ

RH)

(3)

传感器主要分布在有利于部署的位置，如墙壁、石柱、卷烟和

真实情况 c

1 2 RH

衬垫

包装机，不易触摸和干扰。 轧辊包装车间和烟草酒精化仓库中的传感器如图所示。1–3.

3无线传感器网络温湿度数据分析

在处理温湿度数据之前，必须了解传感器获得的数据的性质。 除了环境干扰和WSN本身的影响外，采集的温湿度数据也会受到传感器固有误差的影响。 在这个实验中，

温度传感器具有优良的线性特性，

当在极端操作条件下需要高精度时，可以使用进一步的补偿算法。 在常温下，温度范围在10°Cminus;到50°C之间，不需要补偿.. 温湿度的测量分辨率为12bit..

采用SHT15数字温湿度传感器可以控制测量范围内的误差，但可能会造成临时信号漂移超过正常工作范围.. 这在实际安装现场的测试中得到了验证。 当电源电压被切换时，温度和湿度的值会有一个异常的跳跃，然后它会慢慢恢复到

表1.湿度转换系数

SQ _RH c1 c2 c3

表2温度换算系数

SQ _{T T} d) 2 [°C]

12位 0.01

8位emsp; 0.04

VDD d)2 [°C]

5.0V minus;40.00

4.0V minus;39.75

3.5V minus;39.66

3.0V minus;39.60

2.5V minus;39.55

表3温度补偿系数

SQ _RH 不是吗1 不是吗2

12位 0.01 0.00008

8位 0.01 0.00128

表4emsp; 狄克逊标准 临界值 统计数字 不知道 alpha;

1% 5%

(n) alpha;)

10

图1 6用狄克逊准则消除误差

过程中，时空相关数据优化处理的研究是非常重要的。

• 1. 消除总误差

总误差会使实测数据明显偏离真值，对控制精度会产生很大的负面影响.. 因此，需要一种有效的总误差判别技术。 3delta;标准需要大量的重复测量，然而，在实时监控系统中，单个传感器在单位时间内上传的数据是有限的，随着时间的变化，温度和湿度也随之变化。

环境不是恒定的，这将增加应用的难度。 本文采用Dixon准则和范围比法研究了温湿度数据序列x的分布 1

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[608256]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word