CN103365284B - 一种基于opc技术的多信息检测与融合装置及方法 - Google Patents

一种基于opc技术的多信息检测与融合装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于OPC技术的多信息检测与融合装置及方法，该装置包括依次连接的信号检测电路、监视计算机和控制计算机，以及连接在所述监视计算机与控制计算机之间、且用于实现通信的OPC接口。本发明所述基于OPC技术的多信息检测与融合装置及方法，可以克服现有技术中单一信息存在不足、易造成测量不准确、测量精度低、误差累计和安全性差等缺陷，多信息融合弥补单一信息的不足，以实现测量准确，不易造成误差累计，提高测量精度与安全性的优点。

Description

一种基于OPC技术的多信息检测与融合装置及方法
技术领域
本发明涉及高铁列控系统中多信息处理与控制技术领域，具体地，涉及一种基于OPC（ObjectLinkingandEmbeddingforProcessControl）技术的多信息检测与融合装置及方法。
背景技术
在高铁列控系统中，速度控制是重要指标之一。我国高速铁路系统普遍采用车轮速度传感器与多普勒测速雷达相结合的方式来测量列车运行速度。速度传感器在高速时测量更加精确，雷达则在低速和车轮发生空转或打滑时测量更加精确。同时使用这两种设备测速，可以实现优势互补，得到比单一测速传感器更加精确的列车运行速度。
为了提高测速系统的可靠性，每套车载设备配备了两个速度传感器和两个雷达，并由两套车载设备共享。四路传感器测量信息同时送到两个测速信息融合单元进行处理，每个车载测速单元就构成了一个多路速度传感器信息融合单元。
由于传感器在测量过程和信息传输过程中不可避免的会受到外来干扰和内部噪声的影响（例如列车牵引变化、车轮打滑、空转、磨损、外界气候条件影响、传感器自身测量误差以及脉冲采集误差等因素），使得测量精度下降，而且容易造成误差的累计，危及行车安全。
因此，测速信息融合处理单元需要将速度传感器和测速雷达测量的数据进行融合和误差修正，消除噪声干扰，获得精确的列车运行速度。例如，需要根据高速列车四路速度传感器特性知，其输出值主要是脉冲信号，于是采用PCL836板卡实现速度信息检测与处理。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在单一信息的不足、易造成测量不准确、测量精度低、误差累计和安全性差等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种基于OPC技术的多信息检测与融合装置，多信息融合弥补单一信息的不足，以实现测量准确，不易造成误差累计，提高测量精度与安全性的优点。
本发明的第二目的在于，提出一种基于OPC技术的多信息检测与融合方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于OPC技术的多信息检测与融合装置，包括依次连接的信号检测电路、监视计算机和控制计算机，以及连接在所述监视计算机与控制计算机之间、且用于实现通信的OPC接口。
进一步地，所述信号检测电路，包括用于检测列控系统速度信息的多路传感器，以及与所述多路传感器连接、且用于对多路传感器的检测信息进行包含滤波和整形的标准化处理的信号检测与调理电路；所述信号检测与调理电路与监视计算机连接。
进一步地，所述信号检测与调理电路，包括以PCL836板卡为核心的PCL836信号检测调理电路；所述PCL836信号检测调理电路为多路脉冲信号检测与调理电路。
进一步地，所述监视计算机，具体为用于对所述信号检测电路的输出信息进行提取、显示、管理和输出的客服机或下位机；和/或，
所述控制计算机，具体为用于实现多信息融合与控制的服务器或上位机；和/或，
所述OPC接口，具体为用于服务器与客户端之间的通信接口。
进一步地，所述监视计算机，包括与所述信号检测电路连接的信息库管理模块，以及分别与所述信息库管理模块连接的信息输出模块和信息监视平台；所述信息输出模块与OPC接口连接。
进一步地，所述控制计算机，包括依次与所述OPC接口连接的信息提取模块、多信息融合模块、多模态智能控制模块和控制曲线显示模块，以及与所述多信息融合模块连接的融合信息显示模块。
同时，本发明采用的另一技术方案是：一种基于OPC技术的多信息检测与融合方法，包括：
信号检测电路，检测列控系统速度信息，设置PCL836板卡的地址与计数通道，捕获外界脉冲与调理，实现脉冲计数；
监视计算机，获取上述PCL836信号检测调理电路的功能信息，建立信息库，并进行显示、换算、管理，然后设置OPC接口，准备信息输出；
OPC接口，与所述监视计算机建立通信，并将得到的信息传递给控制计算机；
控制计算机，通过所述OPC接口读取数据，根据预设算法，实现多信息融合，并将融合结果作为给定设计多模态智能控制，完成控制算法的仿真验证与显示。
进一步地，所述信号检测电路，包括用于检测列控系统速度信息的多路传感器，以及与所述多路传感器连接、且用于对多路传感器的检测信息进行包含滤波和整形的标准化处理的信号检测与调理电路；所述信号检测与调理电路与监视计算机连接；和/或，
所述监视计算机，具体为用于对所述信号检测电路的输出信息进行提取、显示、管理和输出的客服机或下位机；和/或，
所述控制计算机，具体为用于实现多信息融合与控制的服务器或上位机；和/或，
所述OPC接口，具体为用于服务器与客户端之间的通信接口。
进一步地，所述监视计算机，包括与所述信号检测电路连接的信息库管理模块，以及分别与所述信息库管理模块连接的信息输出模块和信息监视平台；所述信息输出模块与OPC接口连接。
进一步地，所述控制计算机，包括依次与所述OPC接口连接的信息提取模块、多信息融合模块、多模态智能控制模块和控制曲线显示模块，以及与所述多信息融合模块连接的融合信息显示模块。
本发明各实施例的基于OPC技术的多信息检测与融合装置及方法，由于该装置包括依次连接的信号检测电路、监视计算机和控制计算机，以及连接在监视计算机与控制计算机之间、且用于实现通信的OPC接口；可以分解信息检测处理与控制算法仿真，使列控系统的结构灵活，有利于提高实时性与可靠性；从而可以克服现有技术中单一信息存在不足、易造成测量不准确、测量精度低、误差累计和安全性差等缺陷，多信息融合弥补单一信息的不足，以实现测量准确，不易造成误差累计，提高测量精度与安全性的优点。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明基于OPC技术的多信息检测与融合装置的工作原理示意图；
图2为本发明基于OPC技术的多信息检测与融合方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，根据本发明实施例，如图1与图2所示，提供了一种基于OPC技术的多信息检测与融合装置及方法，可以分解信息检测处理与控制算法仿真，结构灵活，有利于提高实时性与可靠性。
实施例一
参见图1，本实施例的基于OPC技术的多信息检测与融合装置，包括依次连接的传感器、PCL836信号检测调理电路、监视计算机、OPC接口与控制计算机，其中：PCL836信号检测调理电路，用于完成信号检测与信号调理，输出结果，并与监视计算机连接；监视计算机，用于完成信息读取、显示、管理以及将信息输出给OPC接口；OPC接口将得到的信息传递给控制计算机，与控制计算机连接；控制计算机作为服务器，实现多信息融合与控制。
在上述实施例中，PCL836信号检测调理电路，可以是多路脉冲信号检测与调理电路；监视计算机，可以是客服机或下位机；OPC接口，可以是服务器与客户端的通信接口；控制计算机，可以是服务器或上位机。
具体地，在上述实施例中，PCL836信号检测调理电路，可以完成对外界多传感器数字脉冲信号的检测与信号调理，并输出标准脉冲信号；监视计算机，可以通过组态王软件与PCL836板卡完成脉冲信息读取、显示、换算、管理以及将信息输出；OPC接口，可以将监视计算机输出数字信息传递给控制计算机，实现数据通信技术；控制计算机，可以通过在MATLAB环境下设置OPC功能，实现数据信息的获取，并使用MATLAB语言编程，将获取的多信息实现多信息融合与多模态控制。
上述实施例的基于OPC技术的多信息检测与融合装置，总体包含四大部分：信号检测电路、监控计算机、OPC接口与控制计算机；信号检测电路，用于完成传感器信息的检测与调理，传感器用来检测列控系统速度信息，信号检测与调理电路用于对检测所得传感器信息进行滤波、整形等标准化处理；监控计算机，用于提取信息、显示信息、管理信息及信息输出；OPC接口，用于信息传递交换的软件接口标准；控制计算机，用于接受信息，多信息融合设计与仿真研究，将融合结果作为多模态智能控制的给定值，实现动态闭环控制，实现相关仿真研究实时曲线的显示等。
实施例二
参见图2，本实施例的基于OPC技术的多信息检测与融合方法，包括以下步骤：
⑴PCL836信号检测调理电路，通过安装在监视计算机中的组态软件，设置PCL836板卡的地址与计数通道，捕获外界脉冲与调理，实现脉冲计数；
⑵监视计算机利用组态软件（KingView）的功能获取信息，然后在组态王软件环境下建立信息库，并进行显示、换算、管理，然后设置OPC接口，准备信息输出；
⑶OPC接口，在MATLAB环境下设置OPC功能，然后与下位机组态软件建立通信，将得到的信息传递给控制计算机；
⑷控制计算机通过OPC接口读取数据，然后根据算法编MATLAB程序，实现多信息融合，并将融合结果作为给定设计多模态智能控制，完成控制算法的仿真验证与显示。
上述实施例的基于OPC技术的多信息检测与融合方法，采用PCL836信号检测调理电路，将检测到的外界脉冲信息传送给监视计算机，为速度计算、多速度信息融合提供数据。监视计算机得到信息后完成信息的获取、显示、管理以及将信息输出给OPC接口，OPC将得到的信息传递给控制计算机，完成实现多信息融合与多模态控制。
在上述实施例的基于OPC技术的多信息检测与融合方法中，包括PCL836信号检测调理电路、监视计算机、OPC接口与控制计算机；PCL836信号检测调理电路，完成信号检测与信号调理，并输出与监视计算机连接；监视计算机，完成信息读取、显示、管理以及将信息输出给OPC接口；OPC接口，将得到的信息传递给控制计算机，与控制计算机连接；控制计算机，作为服务器，实现多信息融合与控制。
具体地，在上述实施例的基于OPC技术的多信息检测与融合方法中，PCL836信号检测调理电路为多路脉冲信号检测与调理，可以完成外界多传感器数字脉冲信号检测与信号调理，输出标准脉冲信号；监视计算机为客服机或下位机，可以通过组态王软件与PCL836板卡完成脉冲信息读取、显示、换算、管理以及将信息输出；OPC接口为服务器与客户端的多级通信接口，可以将监视计算机输出数字信息传递给控制计算机，实现数据通信；控制计算机为服务器或上位机，可以通过在MATLAB环境下设置OPC功能，实现数据信息的获取，并使用MATLAB语言编程，将获取的多信息实现多信息融合与多模态控制。
综上所述，本发明上述各实施例的基于OPC技术的多信息检测与融合装置及方法，该装置包括PCL836信号检测调理电路、监视计算机、OPC接口与控制计算机四大部分，PCL836信号检测调理电路与监视计算机连接，监视计算机与OPC接口连接，OPC与控制计算机连接，其信号流逻辑关系是PCL836信号检测调理电路将检测到的外界脉冲信息传送给监视计算机，监视计算机得到信息后完成信息的获取、显示、管理以及将信息输出给OPC接口，OPC将得到的信息传递给控制计算机，完成多信息融合与多模态控制。通过该方法，监视计算机通过PCL836板卡将外界的多传感器信息检测读取，然后在组态王（KingView）软件环境下建立信息库，完成信息管理与显示，同时通过OPC将信息传递给控制计算机，控制计算机通过MATLAB程序实现多信息融合，并将融合结果作为给定设计多模态智能控制，完成控制算法的仿真验证与显示。该基于OPC技术的多信息检测与融合装置及方法，能够分解信息检测处理与控制算法仿真，使列控系统的结构灵活，有利于提高实时性与可靠性。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于OPC技术的多信息检测与融合装置，其特征在于，包括依次连接的信号检测电路、监视计算机和控制计算机，以及连接在所述监视计算机与控制计算机之间、且用于实现通信的OPC接口；
该基于OPC技术的多信息检测与融合装置，总体包含四大部分：信号检测电路、监视计算机、OPC接口与控制计算机；信号检测电路，用于完成传感器信息的检测与调理，传感器用来检测列控系统速度信息，信号检测与调理电路用于对检测所得传感器信息进行滤波、整形标准化处理；监视计算机，用于提取信息、显示信息、管理信息及信息输出；OPC接口，用于信息传递交换的软件接口标准；控制计算机，用于接收信息，多信息融合设计与仿真研究，将融合结果作为多模态智能控制的给定值，实现动态闭环控制，实现相关仿真研究实时曲线的显示。
2.根据权利要求1所述的基于OPC技术的多信息检测与融合装置，其特征在于，所述信号检测电路，包括用于检测列控系统速度信息的多路传感器，以及与所述多路传感器连接、且用于对多路传感器的检测信息进行包含滤波和整形的标准化处理的信号检测与调理电路；所述信号检测与调理电路与监视计算机连接。
3.根据权利要求2所述的基于OPC技术的多信息检测与融合装置，其特征在于，所述信号检测与调理电路，包括以PCL836板卡为核心的PCL836信号检测调理电路；所述PCL836信号检测调理电路为多路脉冲信号检测与调理电路。
4.根据权利要求1所述的基于OPC技术的多信息检测与融合装置，其特征在于，所述监视计算机，具体为用于对所述信号检测电路的输出信息进行提取、显示、管理和输出的客服机或下位机；和/或，
所述控制计算机，具体为用于实现多信息融合与控制的服务器或上位机；和/或，
所述OPC接口，具体为用于服务器与客户端之间的通信接口。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于OPC技术的多信息检测与融合装置，其特征在于，所述监视计算机，包括与所述信号检测电路连接的信息库管理模块，以及分别与所述信息库管理模块连接的信息输出模块和信息监视平台；所述信息输出模块与OPC接口连接。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的基于OPC技术的多信息检测与融合装置，其特征在于，所述控制计算机，包括依次与所述OPC接口连接的信息提取模块、多信息融合模块、多模态智能控制模块和控制曲线显示模块，以及与所述多信息融合模块连接的融合信息显示模块。
7.一种基于OPC技术的多信息检测与融合方法，其特征在于，包括：
信号检测电路，检测列控系统速度信息，设置PCL836板卡的地址与计数通道，捕获外界脉冲并进行调理，实现脉冲计数；
监视计算机，获取上述信号检测电路的信息，建立信息库，并进行显示、换算、管理，然后设置OPC接口，准备信息输出；
OPC接口，与所述监视计算机建立通信，并将得到的信息传递给控制计算机；
控制计算机，通过所述OPC接口读取数据，根据预设算法，实现多信息融合，并将融合结果作为给定值设计多模态智能控制，完成控制算法的仿真验证与显示。
8.根据权利要求7所述的基于OPC技术的多信息检测与融合方法，其特征在于，所述信号检测电路，包括用于检测列控系统速度信息的多路传感器，以及与所述多路传感器连接、且用于对多路传感器的检测信息进行包含滤波和整形的标准化处理的信号检测与调理电路；所述信号检测与调理电路与监视计算机连接；和/或，
所述监视计算机，具体为用于对所述信号检测电路的输出信息进行提取、显示、管理和输出的客服机或下位机；和/或，
所述控制计算机，具体为用于实现多信息融合与控制的服务器或上位机；和/或，
所述OPC接口，具体为用于服务器与客户端之间的通信接口。
9.根据权利要求7或8所述的基于OPC技术的多信息检测与融合方法，其特征在于，所述监视计算机，包括与所述信号检测电路连接的信息库管理模块，以及分别与所述信息库管理模块连接的信息输出模块和信息监视平台；所述信息输出模块与OPC接口连接。
10.根据权利要求7或8所述的基于OPC技术的多信息检测与融合方法，其特征在于，所述控制计算机，包括依次与所述OPC接口连接的信息提取模块、多信息融合模块、多模态智能控制模块和控制曲线显示模块，以及与所述多信息融合模块连接的融合信息显示模块。
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