出租车顶灯内多核传感器系统的轮休方法技术方案

一种多核传感器系统中子传感器(100)的轮休方法，在传感器数据突然大幅变化时，能够智能判断出变化原因是传感器故障还是突发污染，提高数据可靠性。当设备发生故障时，如果能够通过自动判断修复，提高数据的在线率，对于治霾工作所需的连续监测具有重要价值。同时又可以节省设备维护保养方面的人力物力，减少社会浪费。

The method of taking turns in the multi-core sensor system of taxi ceiling lamp

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】出租车顶灯内多核传感器系统的轮休方法
本专利技术涉及一种用于移动车辆的多核传感器系统及其隔离、恢复和轮休的方法，特别是用于出租车顶灯内的多核传感器；属于环境监测领域。
技术介绍
环境监测中大气污染物监测指标为大气中的二氧化硫、氮氧化物、臭氧、一氧化碳、PM1(空气动力学粒径小于1微米的粒子)、PM2.5(空气动力学粒径小于2.5微米的粒子)、PM10(空气动力学粒径小于10微米的粒子)、PM100(空气动力学粒径小于100微米的粒子)和VOCs(挥发性有机物)或TVOC(总挥发性有机物)。大气环境监测系统可以对监测的数据进行收集和处理，并及时准确地反映区域环境空气质量状况及变化规律。现在的大气环境监测设备主要有固定式监测站和移动式监测设备。目前的固定式监测站主要分为大型固定监测站点和小型站点。移动式监测设备主要有专用大气环境监测车、无人机以及手持设备等。上述小型监测站点、手持设备都用到了空气质量传感器来测量大气中的污染物。小型传感器具有低成本、小型化和在线监测的特点，可以大规模使用。空气质量传感器本身会由于各种原因造成测得值与真实值不一致而存在误差。与大型精密仪器或者手工监测方式相比，空气质量传感器还有精确度更低、稳定性差、误差大、需要经常校准的特点。激光散射法的大气污染颗粒物传感器，因为低成本和便携性，有着宽广的市场前景。然而采用散射法的便携式分析装置就会存在测量一致性差、噪声大、测量精度低等缺点，核心器件容易受到各种环境因素影响，而波动容易引起误判。当传感器数据突然大幅变化时，能够智能判断出变化原因是传感器故障还是突发污染，将会极大提高数据可靠性，对于保证环保监测数据质量具有重要价值。当设备发生故障时，如果能够通过自动修复，也可以大幅提高数据的在线率，对于治霾工作所需的连续监测具有重要价值。同时又可以节省设备维护保养方面的人力物力，减少社会浪费。专利CN 105823856 A公开了一种基于多传感器融合的空气质量监测方法，将多个传感器的多组测量数据做融合处理，优化了光的波动性引入的伪随机误差问题。数据的融合方法可根据需求选择已有的融合算法。该文披露：散射法测量空气中的污染物时，发射的激光在几百纳米到一千多纳米范围内，而待测污染物的粒径尺寸对于PM2.5来说，为粒径在2500纳米以下，对于PM10来说，为粒径在10000纳米以下，可见激光波长和待测污染物的粒径尺寸相当，激光在波长相当的情况下同时呈现波动性和粒子性，而光散射法利用的散射效应仅能利用光的粒子性进行测量，因此单次测量无法完全准确呈现待测空间范围内的粒子数。专利CN 101763053A公开了一种检测系统，具有实时自诊断功能，能够识别传感器失效、信号异常、子系统功能失效或系统异常的。出现故障时，系统能立即上传故障信息并激活报警；同时隔离故障传感器。专利CN 102480783A公开了一种无线传感器系统，可以通过值守调度机制使网络中的冗余节点不定期地轮休以延长寿命。
技术实现思路
术语解释传感器：传感器是一种检测装置，能感受到污染物浓度信息，并能将感受到的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。本文中的污染物主要包括颗粒物(PM1、PM2.5、PM10、PM100)、氮氧化物、二氧化硫、臭氧、VOCs/TVOC和一氧化碳。子传感器：也称为子传感器单元，本文中子传感器单元包括风扇、传感元件、MCU、信号转换元件和信号放大电路，可以独立完成污染物数据的采集和计算，也可以传输本地储存数据。传感器模组：传感器模组是由多个子传感器构成的传感器装置，子传感器在传感器模组中也称为核。如由四个子传感器组成的传感器模组也称为四核传感器，五个子传感器组成的传感器模组也称为五核传感器。子传感器异常波动：表示传感器在连续测量时测量结果的离散程度超过正常范围。子传感器异常飘移：表示传感器在连续测量时测量结果的平均值偏移真实值超出正常范围。子传感器相关性异常：表示传感器在连续测量时测量结果与其他传感器的相关性低于正常范围。子传感器异常：子传感器异常波动、子传感器异常飘移和子传感器相关性异常都属于子传感器异常。异常子传感器：也称为故障子传感器，是出现子传感器异常现象的子传感器。疑似异常子传感器：也称为疑似故障子传感器；在传感器模组中，波动最大或者飘移最大的子传感器，但波动或者偏移还未触发隔离条件；也就是说波动或者偏移的程度还不足以被认定为子传感器异常。疑似异常子传感器是正常子传感器里最接近异常的子传感器，例如测量数值偏离正常值20％判断为异常，假设1号，2号，3号子传感器偏离正常值分别为5％，6％，16％，那么我们判断3号子传感器为疑似故障子传感器。隔离：子传感器不参与控制模块上传数值的运算的情况被称为子传感器隔离。隔离条件：隔离条件是判断是否将疑似异常子传感器进行隔离的条件。如子传感器异常波动中的离散程度值，子传感器异常飘移中的偏移值等。恢复条件：恢复条件是判断是否将处于隔离区的子传感器恢复工作的依据。恢复条件的标准应当适当高于隔离条件，相互之间应该有至少10％的差异，以避免刚刚恢复的子传感器又被隔离。轮休：是子传感器的一种工作方式，表示子传感器间隔轮流启停工作。数据变差：表示传感器数值偏离正常值范围加大。由于各种原因，例如，传感器本身性能原因、外界干扰影响，空气质量传感器的测得值与真实值之间往往存在不小的误差。降低误差、提高精度是传感器领域努力的方向。目前也出现了多种提高传感器精度的方式。第一种方式为采用单个高成本高精度的传感器，但带来的问题也显而易见，除了成本高的问题外，还无法通过传感器本身输出的数据判断传感器是否异常。第二种方式为双核传感器，通过两个传感器独立采样测量并输出结果。该种方式可以按照一定的判断标准比对两个子传感器的输出结果，判断子传感器是否工作异常，但此方式无法判断具体是哪一个子传感器出现了异常。第三种为三核传感器，通过比对三个子传感器的输出结果，进而判断是哪一个子传感器出现了问题，进而隔离出问题的子传感器；但由于此时隔离后传感器模组以双核模式运行，又会出现无法判断异常子传感器的问题，因此一旦三核传感器有一个子传感器出现异常后，整个传感器模组可靠性大大下降。图1表示子传感器的工作状态，子传感器100表示正常的子传感器，子传感器101和子传感器102均为疑似异常子传感器，子传感器104表示异常子传感器。图2中，1U表示一核传感器模式，当传感器数据异常时，无法判断是传感器本身故障还是空气质量异常；2U表示双核传感器模组，当双核传感器模组有一个子传感器输出异常时，无法判断是哪一个出现异常，因此双核传感器模组有一个子传感器出现异常，整个模组便无法正常工作。以此类推，3U表示三核传感器模组。针对上述不足，本专利技术提供了一种多核传感器系统及其隔离、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种出租车顶灯内多核传感器系统的轮休方法，所述多核传感器系统安装在出租车的顶灯内，所述多核传感器系统包含主控模块和检测模块；所述检测模块包含至少四个同类子传感器单元组成的传感器模组；其特征在于，在确保传感器模组中至少维持三个正常工作的子传感器单元的前提下，选择一个或多个子传感器单元进行轮休，所述多核传感器系统主动降级工作。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180725 IB PCT/IB2018/055531;20180201 CN 20181010一种出租车顶灯内多核传感器系统的轮休方法，所述多核传感器系统安装在出租车的顶灯内，所述多核传感器系统包含主控模块和检测模块；所述检测模块包含至少四个同类子传感器单元组成的传感器模组；其特征在于，在确保传感器模组中至少维持三个正常工作的子传感器单元的前提下，选择一个或多个子传感器单元进行轮休，所述多核传感器系统主动降级工作。


一种出租车顶灯内多核传感器系统的轮休方法，所述多核传感器系统安装在出租车的顶灯内，所述多核传感器系统包含主控模块和检测模块；所述检测模块包含至少两个同类子传感器单元组成的传感器模组；所述检测模块还包含至少一个同类子传感器单元组成的低频校准模组；其特征在于，在确保传感器模组中至少维持一个正常工作的子传感器单元的前提下，从传感器模组中选择一个或多个子传感器单元进行轮休，所述多核传感器系统主动降级工作。


如权利要求2所述的轮休方法，其特征在于，所述低频校准模组内的子传感器单元的工作频率远低于传感器模组的工作频率。


如权利要求3所述的轮休方法，其特征在于，传感器模组的工作频率与低频校准模组的工作频率的比率为：2∶1，3∶1，4∶1，5∶1，6∶1，7∶1，8∶1，9∶1，10∶1，15∶1，或者20∶1。


如权利要求2所述的轮休方法，其特征在于，所述低频校准模组的数据按两倍权重并入到传感器模组的数据中；用于从传感器模组中筛选出疑似异常子传感器。


如权利要求5所述的轮休方法，其特征在于，所述疑似异常子传感器，是在传感器模组中，波动最大或者飘移最大的子传感器，但波动或者偏移的程度还不足以被认定为子传感器异常；所述子传感器异常的判定标准为下列几种异常之一：
1)子传感器异常波动；
2)子传感器异常飘移；
3)子传感器相关性异常。


如权利要求1至6之一所述的轮休方法，其特征在于，在所述子传感器单元上安装状态指示...

【专利技术属性】
技术研发人员：马姗姗，杜文强，程琳，寇世田，司书春，许军，
申请(专利权)人：山东诺方电子科技有限公司，山东省济南生态环境监测中心，济南市环境研究院，
类型：发明
国别省市：山东;37