CN108297813A - 高危车辆静电防护装置的静电信号处理方法 - Google Patents

高危车辆静电防护装置的静电信号处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高危车辆静电防护装置的静电信号处理方法，该方法包括以下步骤：(1)启动A/D转换器开始静电数据采集，采集一个周期之后，进行步骤(2)；(2)将采集到的数据通过数据处理模块进行数字滤波，并将滤波后的数据存储在主储存器中；(3)将滤波后的数据与阀值进行比较，若小于阀值，则转到步骤(1)进行新一轮的数据采集，若当大于阀值时，则进行步骤(4)；(4)通过报警模块控制人机交互装置进行声光报警，同时通过控制模块输出控制信号到驱动单元，驱动流体接地装置接地，进行静电释放。本发明具有可以实现在线式静电电压监测、超阀值报警及静电泄放等突出优点。

Description

高危车辆静电防护装置的静电信号处理方法
技术领域
本发明涉及车辆防护设备领域，尤其是涉及一种高危车辆静电防护装置的静电信号处理方法。
背景技术
随着科学技术不断提高、经济全球化步伐日趋加快，静电已成为人类的大敌。据统计，在国内较大的石油静电事故中，油罐车运输过程中由静电引发的火灾爆炸事故占较大比例。
目前，在国内大多高危车辆运输过程中，普遍采用静电拖地带防护办法，而运输环境复杂多变，静电拖地带经常脱离地面，远远不能满足现在高危车辆的防静电要求。一方面静电拖地带在自然暴露环境下易磨损、易老化造成接地不良，泄放静电效果不理想，容易导致静电安全事故的发生，给生命财产安全带来了极大危害；另一方面静电拖地带防护方法不能对静电实时监测，没有警示作用。
因此，基于上述静电拖地带防护方法的缺陷，需要提供一种新的静电防护方法和装置，实现在线式静电电压监测、超阀值报警及静电泄放。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种高危车辆静电防护装置的静电信号处理方法，解决现有静电拖地带防护在使用过程中易拖离地面，远远不能满足现在高危车辆的静电防护要求的问题，解决现有静电拖地带防护方法不能对静电实时监控，没有警示作用的问题。
本发明的发明目的通过以下技术方案来实现：
一种高危车辆静电防护装置的静电信号处理方法，该方法包括以下步骤：
(1)启动A/D转换器开始静电数据采集，采集一个周期之后，进行步骤(2)；
(2)将采集到的数据通过数据处理模块进行数字滤波，并将滤波后的数据存储在主储存器中；
(3)将滤波后的数据与阀值进行比较，若小于阀值，则转到步骤(1)进行新一轮的数据采集，若当大于阀值时，则进行步骤(4)；
(4)通过报警模块控制人机交互装置进行声光报警，同时通过控制模块输出控制信号到驱动单元，驱动流体接地装置接地，进行静电释放。
作为进一步的方案，该方法还包括步骤：主处理器通过显示模块将滤波处理后的数据送至人机交互装置进行显示。
作为进一步的方案，该方法还包括步骤：
(31)通过数据处理模块对滤波后的数据进行积分运算，得到积分系数K1和斜率系数K2；
(32)通过数据处理模块对积分系数K1和斜率系数K2进行判断，若|K1|＜9999且|K2|＜1，则进行步骤(33)，否则返回步骤(31)；
(33)读取主存储器中的历史拟合系数K，并将积分系数K1和斜率系数K2一并通过核心算法计算出本次新的拟合系数K；
(34)判断新的拟合系数K的值是否满足0＜K＜9999，若满足则进行步骤(35)；
(35)通过新的拟合系数K，计算出本次采集到的静电值，并将该静电值与阀值进行比较。
作为进一步的方案，该方法还包括步骤：计算主存储器中的历史拟合系数K的总数，若总数大于9999，则将最先存储的历史拟合系数K删除，然后将新的拟合系数K存入主存储器中，若总数小于9999，则直接将新的拟合系数K存入主存储器中。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、可以根据用户的使用场合和意图，设置不同的静电阀值电压，以满足不同静电环境的静电安全的需求控制；
2、可根据现场情况，设定不同静电感应距离，以满足连续采集物体表面静电的准确性；
3、本发明尤其适合运动状态下的静电检测和静电接地泄放，整个过程响应速度快，采集静电值具有很高的实时性、稳定性和准确性；
4、本装置在静电采集时加入了自适应算法，提高了静电采集精度；
5、主存储器存储容量大，方便储存用户的初始设置参数、静电传感器采集到的临时数据以及保存报警状态等；
6、通过该装置的人机交互界面，实时显示当前物体表面所带静电电压值，并设置相应的声光报警信号，提供了简单便捷的操作按钮；
7、该装置内加入了大容量耐充电的备用蓄电池，该装置的主电源电路一方面为用电设备供电，另一方面也为备用蓄电池充电，当主电源供电不足时，该装置的供电将无缝切换至备用蓄电池供电，使该装置在供电不足的情况下，电源能够实现无缝切换，实时监测物体表面静电电压值，提高其装置的可靠性。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图；
图2为主控制系统的结构示意图；
图3为主处理器的结构示意图；
图4为静电采集系统的结构示意图；
图5为本发明装置的控制流程图；
图6为静电信号的处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
本发明提供一种高危车辆静电防护装置，该装置如图1所示，主要由主控系统1、静电采集系统2、输入输出装置3、流体接地装置4和防爆箱5组成。输入输出装置包括按钮、指示灯、喇叭和接口。流体接地装置采用一个或多个柔性(或硬性)接地通道，泄放物体表面的静电，使物体处于静电安全状态，防止静电火花的发生。防爆箱5符合ExiaIICT6防爆标准，用于保护内部组件，便于安装。主控系统置于防爆箱内，静电采集系统、输入输出装置、流体接地装置分别与主控系统连接。当物体表面静电值超过安全阀值时，则启动相应的流体接地装置4(静电泄放系统)，建立一个或多个柔性(或硬性)接地通道，泄放物体表面的静电，使物体处于静电安全状态，防止静电火花的发生。另外，考虑到该装置应用的场所的特殊性，在结构上采用IP65的户外型防护等级、在防爆等级上采用ExiaIICT6的设计，并符合EMC以及移动车辆状态的振动设计。同时，该装置外观设计新颖，符合当前主流车型外挂装置要求，既美观又实用。
主控制系统结构如图2所示，主要由主处理器11、备用电池12、主电源电路13、主存储器14、人机交互装置15、通信单元16、信号调理单元17和驱动单元18组成。其中：主处理器11用于实现数据处理与系统级控制；主电源电路13为所有用电设备供电，另一方面为备用电池12充电，当主电源供电不足时，无缝切换至备用电池供电；主存储器14用于存储用户设置参数，静电传感器采集到的临时数据，保存报警次数；人机交互装置15用于信息输入、报警输出和显示输出；通信单元16用于配置用户参数，及固件升级；信号调理单元17用于对静电传感器采集的信号进行一系列调整，方便所述主处理器11处理；驱动单元18用于流体接地装置4，并进行电气隔离。主控制系统各组成部分的具体连接关系为：主电源电路13、主存储器14、人机交互装置15、通信单元16、信号调理单元17和驱动单元18分别与主处理器11连接；备用电池12与主电源电路13连接；静电采集系统2与信号调理单元17连接；输入输出装置3与人机交互装置15连接；流体接地装置4与驱动单元18连接。
主处理器的结构如图3所示，主要由报警模块21、显示模块22、控制模块23、数据处理模块24、通信模块25和A/D转换器组成。其中：报警模块21用于控制指示灯、喇叭的工作状态，当有警报中断信号时，指示灯闪烁，并且喇叭播报当前警报的类别；显示模块22用于控制人机交互装置15中的显示输出，同时还用于在静电采集系统2连续采集静电的同时，实时显示当前静电电压值；控制模块23用于控制驱动单元18，使其按照设定模式工作；数据处理模块24用于控制A/D转换器，将所述信号调理单元17的数据进行A/D转换，并将这些数据进行进一步处理；通信模块25用于实现与外部通信和数据传输。主处理器各组成部分的具体连接关系为：报警模块21、显示模块22分别与人机交互装置15连接；控制模块23与驱动单元18连接；数据处理模块24通过A/D转换器与信号调理单元17连接；通信模块25与通信单元16连接。
静电采集系统的结构如图4所示，主要由支架31和静电传感器32组成。支架31用于固定静电传感器32，使静电传感器32与待测体表面保持固定的测试距离。静电传感器32主要用来采集静电值，其可采用振动电容技术和非接触式方式感应静电，对被测量物体静电影响小。
基于前述装置，本发明还提供一种控制方法，如图5所示，该方法包括以下步骤：
在步骤S1中：主处理器11读取主存储器14中的出厂配置信息，并对I/O、中断进行初始化，完成后进入步骤S2；
在步骤S2中：主处理器11对各项参数的值进行校正；
在步骤S3中：主处理器11启动A/D转换器，开启数据采集模式，采集一个周期的静电数据采集之后，进入步骤S4；
在步骤S4中:主处理器11首先将步骤S3中采集到的数据通过数据处理模块24进行数字滤波，并将滤波处理后的数据存储在主储存器14中。
在步骤S5中：主处理器11通过显示模块22将步骤S4滤波处理后的数据送至人机交互装置15进行显示。
在步骤S6中：主处理器11将步骤S4滤波处理后的数据与阀值进行比较，当小于阀值时，从步骤S3开始执行，进行新一轮的数据采集，当大于阀值时，则执行步骤S7。
在步骤S7中：主处理器11通过报警模块21控制人机交互装置15进行声光报警，同时通过控制模块23输出控制信号到驱动单元18，驱动流体接地装置接地，进行静电释放，完毕后转到步骤S3进行下一次采集。
为了使静电采集精度更高，可以在前述控制方法的基础上增加自适应算法，主要步骤如图6所示：
在步骤S21中：主处理器11控制静电采集系统2采集新的静电值，进入步骤S22执行。
在步骤S22中：通过数据处理模块24对数据进行滤波处理，完毕后，进入步骤S23执行。
在步骤S23中:通过数据处理模块24对步骤S22滤波后的数据进行积分运算，在这个过程中得到积分系数K1和斜率系数K2，进入步骤S24。
在步骤S24中：通过数据处理模块24对S23得出的积分系数K1和斜率系数K2进行判断。若|K1|＜9999且|K2|＜1，则进入步骤S25执行，否则返回至步骤S23执行。
在步骤S25中：读取步骤S28中存储的历史拟合系K数，并将步骤S24中的积分系数K1和斜率系数K2一并通过核心算法计算出本次新的拟合系数K。进入步骤S26。
在步骤S26中：判断步骤S25中产生的新的拟合系数K的值是否满足0＜K＜9999，若满足条件则进入步骤S27执行；反之数据判为无效，则返回至步骤S21重新采集新的数据。
在步骤S27中：计算主存储器中的历史拟合系数K的总数，若总数大于9999，则将最先存储的历史拟合系数K删除，然后将新的拟合系数K存入主存储器中，若总数小于9999，则直接将新的拟合系数K存入主存储器中。进入步骤S29。
在步骤S29中：通过新的拟合系数K，计算出本次采集到的静电值，并将该静电值与阀值进行比较。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高危车辆静电防护装置的静电信号处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)启动A/D转换器开始静电数据采集，采集一个周期之后，进行步骤(2)；
(2)将采集到的数据通过数据处理模块进行数字滤波，并将滤波后的数据存储在主储存器中；
(3)将滤波后的数据与阀值进行比较，若小于阀值，则转到步骤(1)进行新一轮的数据采集，若当大于阀值时，则进行步骤(4)；
(4)通过报警模块控制人机交互装置进行声光报警，同时通过控制模块输出控制信号到驱动单元，驱动流体接地装置接地，进行静电释放。
2.根据权利要求1所述的一种高危车辆静电防护装置的静电信号处理方法，其特征在于，该方法还包括步骤：主处理器通过显示模块将滤波处理后的数据送至人机交互装置进行显示。
3.根据权利要求1所述的一种高危车辆静电防护装置的静电信号处理方法，其特征在于，该方法还包括步骤：
(31)通过数据处理模块对滤波后的数据进行积分运算，得到积分系数K1和斜率系数K2；
(32)通过数据处理模块对积分系数K1和斜率系数K2进行判断，若|K1|＜9999且|K2|＜1，则进行步骤(33)，否则返回步骤(31)；
(33)读取主存储器中的历史拟合系数K，并将积分系数K1和斜率系数K2一并通过核心算法计算出本次新的拟合系数K；
(34)判断新的拟合系数K的值是否满足0＜K＜9999，若满足则进行步骤(35)；
(35)通过新的拟合系数K，计算出本次采集到的静电值，并将该静电值与阀值进行比较。
4.根据权利要求3所述的一种高危车辆静电防护装置的静电信号处理方法，其特征在于，该方法还包括步骤：计算主存储器中的历史拟合系数K的总数，若总数大于9999，则将最先存储的历史拟合系数K删除，然后将新的拟合系数K存入主存储器中，若总数小于9999，则直接将新的拟合系数K存入主存储器中。
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