CN102494723A - 一种无人值守环境试验系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种无人值守环境试验系统，包括用于采集试验状态的各种传感器，用于传感器信号变换与采集的信号调理电路，用于从各种传感器数据源中获取试验对象完整情况的数据融合单元，用于报警状态阈值设定和报警状态查询的人机交互单元，用于就地声、光和远程无线报警的报警电路，用于对试验情况进行实时监控的控制单元以及试验箱控制接口；各传感器直接监测试验箱中的试验器件并分别与信号调理电路相连，信号调理电路、数据融合单元和控制单元依次相连，控制单元通过试验箱控制接口与环境试验箱直接相连，控制单元上还连接着报警电路和人机交互单元；一种无人值守环境试验方法，它有六大步骤。本发明能使环境试验过程做到长时无人值守，提高了试验效率。

Description

一种无人值守环境试验系统和方法

技术领域

本发明涉及环境试验，特别涉及一种无人值守环境试验系统和方法。属于环境试验技术领域。

背景技术

环境试验主要是指通过将产品暴露在自然或人工环境条件下的功能测试，评价产品在规定寿命期间，在预期的使用、运输和贮存环境下的功能可靠性，并分析研究环境因素影响程度及其作用机理的活动。

进行环境试验的主要设备为环境试验系统。环境试验系统用于模拟温度、气压、浸渍、湿度、砂尘、雨淋、太阳辐射、紫外等条件，是验证原产品环境适应性量的一种基本工具。其目的是通过模拟各种环境情况，验证产品是否达到在研发、设计、制造中预期的功能指标。

图1是目前常用的一个环境试验系统100。如图1所示，101为环境试验箱(包括环境控制装置102以调节环境试验箱内的温度和压力等试验参数)，用于对试样进行环境试验；104为控制计算机，用于运行人机交互程序105和控制程序103，并实现对环境试验系统的参数设定和参数监测。

环境试验开始后，控制计算机104将实时调整环境控制装置102的运行，以确保环境试验箱101中的环境参数维持在设定值附近。由于试验性质的原因，试验需持续进行较长时间，一般长达24小时以上，为此，需多名试验操作人员轮流值守。另外，由于试验时间较长，试验过程枯燥，试验操作人员较为疲劳，容易因此忽略试验过程中出现的异常情况，从而导致试验样品和环境控制装置102发生损坏。

因此，亟需一种新颖的环境试验系统和方法，克服利用现有技术进行环境试验时存在的上述问题，以提高环境试验的试验效率，降低试验对人力和物力的需求。

随着现代科学技术的不断发展，各技术领域不断进步。在传感器领域，适用于各种环境的传感器已经大批量生产，这些传感器能在各种复杂的环境中有效地工作，并可准确地检测到所测物体的某一状态参数；在数据融合领域，通过对各种信息源有用信息的采集、传输、综合、过滤、相关及合成，人们能较为准确、可靠地获得对所感兴趣物体的完整状态描述；在控制领域，实时控制系统已广泛应用于航空、航天和工业控制等诸多领域。

以上述成熟的传感器技术、数据融合技术和控制技术为基础，本发明拟提供一种环境试验系统和方法，该系统和方法通过对待测产品各项状态参数的采集，获得环境试验的进行情况，并通过对试验装置的控制调节试验流程，从而实现整个环境试验过程的无人值守。

发明内容

本发明提出了一种无人值守环境试验系统和方法，技术方案如下：

1)本发明一种无人值守环境试验系统，具体包括用于模拟环境条件的试验箱，用于采集试验状态的电流传感器、电压传感器、加速度传感器、应力应变传感器、温度传感器和图像传感器，用于传感器信号变换与采集的信号调理电路，用于从多个传感器数据源中获取试验对象完整情况的数据融合单元，用于报警状态阈值设定和报警状态查询的人机交互单元，用于就地声、光和远程无线报警的报警电路，用于对试验情况进行实时监控的控制单元以及试验箱控制接口。它们之间的位置和连接关系是：电流传感器、电压传感器、加速度传感器、应力应变传感器、温度传感器和图像传感器直接监测试验箱中的试验器件并分别与信号调理电路相连。信号调理电路、数据融合单元和控制单元依次相连，控制单元通过试验箱控制接口与环境试验箱直接相连，控制单元上还连接着报警电路和人机交互单元。

所述环境试验箱用于模拟温度、气压、浸渍、湿度、砂尘、雨淋、太阳辐射、紫外等条件，是验证原产品环境适应性量的一种基本工具；其外部形状是箱体结构，各种传感器及其电路板以及其它数控、电子元器件皆安装其上。

所述电流传感器用于测量试验器件的工作电流；

所述电压传感器用于测量试验器件的工作电压；

所述加速度传感器用于测量试验器件工作时的加速度；

所述应力应变传感器用于测量试验器件工作时的应力应变；

所述温度传感器用于测量试验器件工作时的温度；

所述图像传感器用于测量试验器件工作时的图像；

上述各传感器，均按需要在市场选购。

所述信号调理电路用于把模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出或其他目的的数字信号；它按需要在市场选购元件配置；

所述数据融合单元用于把按时序获得的若干观测信息，在一定准则下加以自动分析、综合，以完成所需的决策和评估任务；它按需要在市场选购；

所述人机交互单元用于显示试验过程中产生的信息和设置试验流程、试验参数、报警模式以及试验报警状态阈值；它按需要在市场选购；

所述报警电路用于对试验者报警；它按需要在市场选购元件配置；

所述控制单元用于综合处理试验过程数据并据此生成试验过程的控制信号；它按需要在市场选购；

所述试验箱控制接口是用于控制环境试验箱的部分；它按需要在市场选购。

本发明的工作原理及流程简述如下：电流传感器、电压传感器、加速度传感器、应力应变传感器、温度传感器、声传感器和图像传感器等用于直接监测环境试验箱中的试验器件，把采集到的信息传递给信号调理电路。信号调理电路把已经变换的信号传递给数据融合单元，数据融合单元会获取试验对象的完整情况并把此信息传递给控制单元。控制单元对试验过程数据进行综合处理，并据此生成试验过程的控制信号。控制单元通过试验箱控制接口控制环境试验箱，同时把试验情况发送到人机交互单元上。人机交互单元可以向控制单元输入试验判据和试验指标。当试验过程中试验器件发生异常，控制单元会控制报警电路进行报警。

2)本发明一种无人值守环境试验方法，该方法具体步骤如下：

步骤一：启动无人值守环境试验系统；

步骤二：通过人机交互界面设置试验流程、试验参数、报警模式以及试验报警状态阈值；

步骤三：开始试验，对试验对象的各项试验参数进行监测；

步骤四：利用数据融合单元对传感器获取的各项试验参数进行分析、综合，获取对试验对象试验状态的准确信息；

步骤五：判断环境试验是否异常，且进一步包括：如试验情况异常，则按预先设定试验流程，更改试验进程或停止试验，并发送报警信号与报警信息；如试验情况正常，则继续对试验对象各项参数进行监测；

步骤六：判断环境试验是否完成，且进一步包括：如环境试验完成，通过报警电路通知试验操作人员试验正常结束；如环境试验没有完成，继续所述环境试验是否异常的步骤。

3)优点及功效：通过本发明提供的一种无人值守环境试验系统和方法，本领域的技术人员能够在环境试验过程中做到无人值守，能够实现环境试验各项参数、数据的自动记录；能够在试验发生异常时，自动更改或停止试验进程；能够将试验设备的报警信息及时发送至相关人员。由于多数试验相关的监控操作均由控制单元自动完成，试验人员可以在进行其他工作的同时及时对试验异常情况进行处理，从而提供人员的工作效率，降低试验的强度，降低试验成本。

附图说明

图1是现有技术中的一个环境试验系统示意图；

图2是本发明的一个环境试验系统示意图；

图3是本发明的一个环境试验方法示意图。

图中符号说明如下：

100传统的环境试验系统；101环境试验箱；102环境控制装置；103控制程序；

104控制计算机；105人机交互程序。

200本发明一种无人值守环境试验系统；201环境试验箱；202各传感器；203信号调理电路；204数据融合单元；205控制单元；206人机交互单元；207报警电路；208试验箱控制接口。

300本发明一种无人值守环境试验方法；301-313工作流程序号。

具体实施方式

1)见图2，本发明的一种无人值守环境试验系统200，具体包括用于模拟环境条件的环境试验箱201，用于采集试验状态的电流传感器、电压传感器、加速度传感器、应力应变传感器、温度传感器和图像传感器202，用于传感器信号变换与采集的信号调理电路203，用于从多个传感器数据源中获取试验对象完整情况的数据融合单元204，用于报警状态阈值设定和报警状态查询的人机交互单元206，用于就地声、光和远程无线报警的报警电路207，用于对试验情况进行实时监控的控制单元205以及试验箱控制接口208。它们之间的位置和连接关系是：电流传感器、电压传感器、加速度传感器、应力应变传感器、温度传感器和图像传感器202直接监测环境试验箱201中的试验器件并分别与信号调理电路203相连。信号调理电路203、数据融合单元204和控制单元205依次相连，控制单元205通过试验箱控制接口208与环境试验箱201直接相连，控制单元205上还连接着报警电路207和人机交互单元206。

所述环境试验箱201用于模拟温度、气压、浸渍、湿度、砂尘、雨淋、太阳辐射、紫外等条件，是验证原产品环境适应性量的一种基本工具；其外部形状是箱体结构，各种传感器及其电路板以及其它数控、电子元器件皆安装其上。

所述电流传感器用于测量试验器件的工作电流；它按需要在市场选购；

所述电压传感器用于测量试验器件的工作电压；它按需要在市场选购；

所述加速度传感器用于测量试验器件工作时的加速度；它按需要在市场选购；

所述应力应变传感器用于测量试验器件工作时的应力应变；它按需要在市场选购；

所述温度传感器用于测量试验器件工作时的温度；它按需要在市场选购；

所述图像传感器用于测量试验器件工作时的图像；它按需要在市场选购；

所述信号调理电路203用于把模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出或其他目的的数字信号；它按需要在市场选购元件配置；

所述数据融合单元204用于把按时序获得的若干观测信息，在一定准则下加以自动分析、综合，以完成所需的决策和评估任务；它按需要在市场选购；

所述人机交互单元206用于显示试验过程中产生的信息和设置试验流程、试验参数、报警模式以及试验报警状态阈值；它按需要在市场选购；

所述报警电路207用于对试验者报警；它按需要在市场选购元件配置；

所述控制单元205用于综合处理试验过程数据并据此生成试验过程的控制信号；它按需要在市场选购；

所述试验箱控制接口208是用于控制环境试验箱的部分；它按需要在市场选购；

本发明的工作原理及流程简述如下：电流传感器、电压传感器、加速度传感器、应力应变传感器、温度传感器、声传感器和图像传感器202用于直接监测环境试验箱201中的试验器件，并把采集到的信息传递给信号调理电路203，信号调理电路203把已经变换的信号传递给数据融合单元204，数据融合单元204会获取试验对象的完整情况并把此信息传递给控制单元205。控制单元205对试验过程数据进行综合处理，并据此生成试验过程的控制信号。控制单元205通过试验箱控制接口208控制环境试验箱201，同时把试验情况发送到人机交互单元上206。人机交互单元206可以向控制单元205输入试验判据和试验指标。当试验过程中试验器件发生异常，控制单元205会控制报警电路207进行报警。

2)本发明一种无人值守环境试验方法，该方法具体步骤如下：

步骤一：启动无人值守环境试验系统；

步骤二：通过人机交互界面设置试验流程、试验参数、报警模式以及试验报警状态阈值；

步骤三：开始试验，对试验对象的各项试验参数进行监测；

步骤四：利用数据融合单元204对传感器获取的各项试验参数进行分析、综合，获取对试验对象试验状态的准确信息；

步骤五：判断环境试验是否异常，且进一步包括：如试验情况异常，则按预先设定试验流程，更改试验进程或停止试验，并发送报警信号与报警信息；如试验情况正常，则继续对试验对象各项参数进行监测；

步骤六：判断环境试验是否完成，且进一步包括：如环境试验完成，通过报警电路通知试验操作人员试验正常结束；如环境试验没有完成，继续所述环境试验是否异常的步骤。

为了彻底了解本发明，在下列描述中将提出详细的解析，以便说明本实验是如何用于一种无人值守环境试验的系统和方法。

图2是本发明的一个环境试验系统200的示意图。如图2所示，环境试验箱201对应于图1所示的环境试验系统100的环境试验箱101。采集试验状态的传感器202，采集、处理和变换传感器信号的信号调理电路203，从多个传感器数据源中获取试验对象的完整情况的数据融合单元204，与综合处理试验过程数据并据此生产队试验过程的控制信号的控制单元205依次相连，实现了控制单元205对环境试验箱201的随时监控。人机交互单元206与控制单元205相连可以实现设定报警状态阈值和查询报警状态，报警电路207和控制电路205相连可以为试验操作人员提供近距离的声、光报警和远距离的无线报警的。控制单元205通过试验箱控制接口208与环境试验箱201相连，从而直接控制环境试验箱201。

上述描述仅出于方便说明本发明的技术方案的目的，因此本发明不是仅限于在图1中所示的环境试验系统100上的改进，而是适用于现有技术中的所有典型的环境试验系统。

本发明中所述传感器202包括但不仅限于以下传感器类型：电流传感器、电压传感器、加速度传感器、应力应变传感器、温度传感器、声传感器和图像传感器。

本发明中所述人机交互单元206包括数据输入、数据输出设备，数据输入设备包括但不限于鼠标、键盘、触摸屏和扫描仪，数据输出设备包括但不限于显示器、打印机和语音输出装置。

本发明中所述的报警信息包括但不仅限于试验异常情况、试验进程数据和试验结果。

本发明中所述无线方式包括但不限于以下无线通信：蓝牙、ZigBee、Wi-Fi、GSM、GPRS、CDMA和WAN。

图3是本发明的一个环境试验方法300的示意图。图3中的环境试验方法300可以用图2所示的环境试验系统200实施。如图3所示，

步骤一，如图301，启动环境试验系统200。

步骤二，如图302，通过人机交互界面206设置试验流程、试验参数、试验异常判据以及报警模式。

步骤三，如图303，开始试验。在304，传感器202将采集到的试验状态传递给信号调理电路203，信号在信号调理电路203中进行处理和变换。

步骤四，如图305，在数据融合单元204中对传感器202传递来的已经经过信号调理电路203处理和变换的数据进行分析综合，获取对试验对象、试验状态的准确信息。

步骤五，如图306，在控制单元205中把得到的数据与设定的数据比较，判断试验是否正常，若判断试验不正常，则跳转到313。在313，向试验者发出报警信号和报警信息。在312，调整试验流程和试验参数。在311，判断是否停止试验，若停止试验，则跳转至308执行报警和停止试验的操作。若不停止试验，则进行310，在310，进行试验异常判据的修改，接着跳转至307。若在306中判断正常，则跳转至307。

步骤六，如图307，判断试验是否完成，若没有完成，则跳回304，继续对对象的各项试验状态进行监测。若已经完成，在308，通过报警电路207通知试验操作人员试验正常结束，并执行309去结束试验。

本发明公开一种无人值守环境试验系统和方法。这种系统和方法能够实现实时远程智能监控。在长时间做环境试验的过程中，试验人员完全可以做到在试验开始后进行其他工作。本试验对处于近程的试验人员通过声、光进行报警，对处于远程的试验人员进行无线报警。本发明提高了做环境试验的效率，以前只能多人负责一个环境试验，现在可以一人负责多个环境试验。本发明能够节省试验消耗的能源，在试验应该停止时就能及时发现。防止了在人工监测时，由于疏忽导致试验应该停止时没能及时发现导致的试验不能及时停止，白白消耗试验能源的现象。

本发明的内容已经通过上述例子进行说明，但应当理解的是，上述例子只是用于举例和说明，而不是把本发明限制于所述的例子范围内。对于由本例而引发的多种变型也属于本发明的范围。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所确定。

Claims (2)

1.一种无人值守环境试验系统，其特征在于：它包括用于模拟环境条件的试验箱，用于采集试验状态的电流传感器、电压传感器、加速度传感器、应力应变传感器、温度传感器和图像传感器，用于传感器信号变换与采集的信号调理电路，用于从多个传感器数据源中获取试验对象完整情况的数据融合单元，用于报警状态阈值设定和报警状态查询的人机交互单元，用于就地声、光和远程无线报警的报警电路，用于对试验情况进行实时监控的控制单元以及试验箱控制接口；电流传感器、电压传感器、加速度传感器、应力应变传感器、温度传感器和图像传感器直接监测试验箱中的试验器件并分别与信号调理电路相连，信号调理电路、数据融合单元和控制单元依次相连，控制单元通过试验箱控制接口与环境试验箱直接相连，控制单元上还连接着报警电路和人机交互单元；

所述环境试验箱用于模拟温度、气压、浸渍、湿度、砂尘、雨淋、太阳辐射、紫外条件，是验证原产品环境适应性量的一种基本工具，其外部形状是箱体结构，各种传感器及其电路板以及其它数控、电子元器件皆安装其上；

所述电流传感器用于测量试验器件的工作电流；

所述电压传感器用于测量试验器件的工作电压；

所述加速度传感器用于测量试验器件工作时的加速度；

所述应力应变传感器用于测量试验器件工作时的应力应变；

所述温度传感器用于测量试验器件工作时的温度；

所述图像传感器用于测量试验器件工作时的图像；

上述各传感器按需要在市场选购；

所述信号调理电路用于把模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出或其它目的的数字信号，它按需要在市场选购元件配置；

所述数据融合单元用于把按时序获得的若干观测信息，在预定准则下加以自动分析、综合，以完成所需的决策和评估任务，它按需要在市场选购；

所述人机交互单元用于显示试验过程中产生的信息和设置试验流程、试验参数、报警模式以及试验报警状态阈值，它按需要在市场选购；

所述报警电路用于对试验者报警，它按需要在市场选购元件配置；

所述控制单元用于综合处理试验过程数据并据此生成试验过程的控制信号，它按需要在市场选购；

所述试验箱控制接口是用于控制环境试验箱的部分，它按需要在市场选购。

2.一种无人值守环境试验方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：

步骤一：启动无人值守环境试验系统；

步骤二：通过人机交互界面设置试验流程、试验参数、报警模式以及试验报警状态阈值；

步骤三：开始试验，对试验对象的各项试验参数进行监测；

步骤四：利用数据融合单元对传感器获取的各项试验参数进行分析、综合，获取对试验对象试验状态的准确信息；

步骤五：判断环境试验是否异常，且进一步包括：如试验情况异常，则按预先设定试验流程，更改试验进程或停止试验，并发送报警信号与报警信息；如试验情况正常，则继续对试验对象各项参数进行监测；

步骤六：判断环境试验是否完成，且进一步包括：如环境试验完成，通过报警电路通知试验操作人员试验正常结束；如环境试验没有完成，继续所述环境试验是否异常的步骤。

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