CN111522538B - 传感器标准化系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了传感器标准化系统及方法，该系统包括输入单元、系统参数库单元、物理算法单元和输出单元，输入单元供用户输入参数信息并发送至系统参数库单元；系统参数库单元根据参数信息选择相应的物理状态参数，并将物理状态参数发送至物理算法单元；物理算法单元根据物理状态参数调用相应的物理算法函数进行计算，并将计算结果发送至系统参数库单元，系统参数库单元在进行数据更新后将计算结果发送至输出单元并由输出单元呈现给用户。本发明提供的传感器标准化系统及方法，通过将各种各样的传感器根据其工作时遵循的物理原理和物理规律归纳成种类较少的算法函数，实现了物联网的物理层的标准化，进而推动物联网产业的标准化。

Description

传感器标准化系统及方法
技术领域
本申请涉及传感器技术领域，尤其涉及传感器标准化系统及方法。
背景技术
物联网产业是信息时代的基础产业，物联网要能真正实现产业化，除了在硬件方面需要全面而高灵敏度的各种传感器以及符合物联网发展趋势的无线连接技术方案之外，在软件架构方面也需要能适应物联网发展的系统。
1997年诞生的IEEE-1451.2标准协议组放弃了无法统一的各种现场总线模式，通过将传感器的硬件接口标准化模块（STIM）把蓬勃发展的Internet世界同智能嵌入式传感器系统在硬件方面结合起来，给近20年来的传感器的现场应用发生了作用。然而，由于该标准协议组试图统一的是网络层次模型中的数据链路层，而非最底层的物理层，因此，尽管该协议组实施了二十多年仍然未能促使物联网产业的标准化。这从另一角度上恰恰证明了，只有将物联网最底层的物理层传感器进行标准化了之后，物联网产业才能真正产业化。
当今面临的主要问题是物联网产业的标准化。由于物联网的产业化和标准化必须兼容已经成熟的互联网技术，因此，物联网的标准化应当从最底层的物理层标准化入手。物联网的最底层物理层是千差万别的各式各样的传感器，试图从硬件方面去统一标准化传感器几乎是不可能的，因为传感器硬件不仅类型繁多，而且即便是同一类型的传感器，不同厂商、不同工作原理的传感器也难以实现；因此，如何从软件方面实现物理层传感器的标准化是推动物联网产业标准化的关键因素。
发明内容
本发明的目的是要提供传感器标准化系统及方法，可以解决上述现有问题中的一个或多个。
第一方面，提供了传感器标准化系统，包括输入单元、系统参数库单元、物理算法单元和输出单元，其中，
物理算法单元，存储有各类传感器的物理算法函数，物理算法函数为根据传感器工作时遵循的物理原理和物理规律归纳得出的算法函数，物理算法函数存在形式为面向过程的函数或面向对象的类；系统参数库单元，存储有各类传感器工作时的物理状态参数，物理状态参数根据相应的物理算法函数设定；
输入单元供用户输入已知的参数信息并发送至系统参数库单元；系统参数库单元根据用户输入的已知参数信息选择相应的物理状态参数，并将物理状态参数发送至物理算法单元；物理算法单元根据物理状态参数调用相应的物理算法函数进行计算，并将物理算法函数的计算结果发送至系统参数库单元，系统参数库单元在进行数据更新后将计算结果发送至输出单元并由输出单元呈现给用户。
第二方面，提供了传感器标准化方法，应用于上述任一产品权利要求，包括以下步骤：
预存各类传感器的物理算法函数，物理算法函数为根据传感器工作时遵循的物理原理和物理规律归纳得出的算法函数，物理算法函数存在形式为面向过程的函数或面向对象的类；
预存各类传感器工作时的物理状态参数，物理状态参数根据相应的物理算法函数设定；
获取用户输入的已知参数信息；
根据已知参数信息，选择相应的物理状态参数；
根据物理状态参数，调用相应的物理算法函数进行计算；
将物理算法函数的计算结果呈现给用户。
本发明提供的传感器标准化系统及方法，通过将各种各样的传感器根据其工作时遵循的物理原理和物理规律归纳成种类较少的算法函数，实现了物联网的物理层的标准化，进而推动物联网产业的标准化；通过物理状态参数的存储，配合物理算法函数进行计算，可根据用户需求输出传感器模拟结果或选型方案，解决现在传感器模拟和选型成本高耗时长的问题，进一步推动物联网产业的进步。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的一种传感器标准化系统的结构框图。
图2是本发明一实施例提供的一种传感器标准化方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
在本实施例中，提供了一种传感器标准化系统，如图1所示，包括输入单元1、系统参数库单元2、物理算法单元3和输出单元4，其中，
物理算法单元3，存储有各类传感器的物理算法函数，物理算法函数为根据传感器工作时遵循的物理原理和物理规律归纳得出的算法函数，物理算法函数存在形式为面向过程的函数或面向对象的类；系统参数库单元2，存储有各类传感器工作时的物理状态参数，物理状态参数根据相应的物理算法函数设定；
输入单元1供用户输入已知的参数信息并发送至系统参数库单元2；系统参数库单元2根据用户输入的已知参数信息选择相应的物理状态参数，并将物理状态参数发送至物理算法单元3；物理算法单元3根据物理状态参数调用相应的物理算法函数进行计算，并将物理算法函数的计算结果发送至系统参数库单元2，系统参数库单元2在进行数据更新后将计算结果发送至输出单元4并由输出单元4呈现给用户。
在可选的实施例中，已知的参数信息为单一参数信息或参数集。
在可选的实施例中，当用户输入的已知参数信息为传感器类型及传感器工作参数，则输出单元4输出传感器效果参数。由此，传感器标准化系统可根据已有的传感器设计方案，模拟传感器效果。
在可选的实施例中，当用户输入的已知参数信息为传感器工作参数及效果参数，则输出单元4输出传感器类型与数量。由此，传感器标准化系统可根据已知的传感器效果要求，输出传感器设计方案。
在可选的实施例中，输出单元4输出的传感器类型与数量的组合为一种或多种。由此，传感器标准化系统可以根据已知的工作参数和效果参数，在短时间内输出全部可行的设计方案，效率高，误差小。
下面以温度传感器为例，具体说明本实施例提供的传感器标准化系统。
常见的温度传感器根据工作时所遵循的物理原理，可以归纳为三种基本类型，热胀冷缩型、红外辐射型和热电效应型。
对于工作原理为热胀冷缩的温度传感器来说，其物理算法函数可以归纳为：
∆V/V=α·∆T
式中，∆V表示测温物质在温度变化∆T时体积V的变化量，α是测温物质的体积膨胀系数。
由于热胀冷缩的温度传感器通过体积变化测量温度变化，则温度变化∆T为工作参数，∆V/V为效果参数。
根据以上物理算法函数，设定体积膨胀系数α为热胀冷缩类温度传感器的物理状态参数。由于不同的测温物质具有不同的体积膨胀系数α，需要将不同测温物质的体积膨胀系数均存储在系统参数库单元2中，每一种体积膨胀系数α对应相应的温度传感器，例如，体积膨胀系数α=1.82×10-4/k，对应的是水银温度传感器。
在可选的实施例中，用户通过输入单元1输入已知的温度传感器类型以及工作参数∆T，系统参数库单元2根据温度传感器类型选择相应的物理状态参数α并发送至物理算法单元3，物理算法单元3调用相应的物理算法函数，结合物理状态参数α和工作参数∆T，计算得出用户所需效果参数∆V/V。
在可选的实施例中，用户通过输入单元1输入一系列传感器类型以及工作参数集合，系统参数库单元2根据每一种传感器类型选择相应的物理状态参数并发送至物理算法单元3，物理算法单元3根据物理状态参数调用全部相应的物理算法函数，最终输出用户所需全部效果参数的集合。由此，节省实际传感器组合进行试验模拟所需要的时间和成本。
在可选的实施例中，用户通过输入单元1输入已知的工作参数∆T和效果参数∆V/V，系统参数库单元2根据输入的工作参数∆T和效果参数∆V/V，选择出所有可能符合要求的物理状态参数α，物理算法单元3调用物理状态参数α对应的物理算法函数进行计算，并将计算结果返回系统参数库单元2，系统参数库单元2将计算结果与所有可能符合要求的物理状态参数α依次进行比对，若比对成功，则记一个选型方案；若比对不成功，则进行下一个物理状态参数α比对，直至全部比对结束，得到所有可行的选型方案。
在可选的实施例中，系统参数库单元2中还存储有传感器类型、型号和厂家等信息，在选型方案中可对以上数据进行关联。由此，为用户提供更加完整的传感器设计方案，方便用户选择。
在可选的实施例中，用户通过输入单元1输入的是工作参数列表以及效果参数的组合值。由此，节省传感器类型组合设计需要的人力、物力和时间，并且根据用户输入快速遍历搜索所有可能的传感器类型，提供更多传感器设计的选型方案。
本发明提供的传感器标准化系统，通过将各种各样的传感器根据其工作时遵循的物理原理和物理规律归纳成种类较少的算法函数，实现了物联网的物理层的标准化，进而推动物联网产业的标准化；通过物理状态参数的存储，配合物理算法函数进行计算，可根据用户需求输出传感器模拟结果或选型方案，解决现在传感器模拟和选型成本高耗时长的问题，进一步推动物联网产业的进步。
实施例2：
一种传感器标准化方法，应用于上述产品实施例中任一传感器标准化系统，如图2所示，包括以下步骤：
S11：预存各类传感器的物理算法函数，物理算法函数为根据传感器工作时遵循的物理原理和物理规律归纳得出的算法函数，物理算法函数存在形式为面向过程的函数或面向对象的类；
S12：预存各类传感器工作时的物理状态参数，物理状态参数根据相应的物理算法函数设定；
S13：获取用户输入的已知参数信息；
S14：根据已知参数信息，选择相应的物理状态参数；
S15：根据物理状态参数，调用相应的物理算法函数进行计算；
S16：将物理算法函数的计算结果呈现给用户。
在可选的实施例中，已知的参数信息为单一参数信息或参数集。
在可选的实施例中，当用户输入的已知参数信息为传感器类型及传感器工作参数，则计算结果为传感器效果参数。
在可选的实施例中，当用户输入的已知参数信息为传感器工作参数及效果参数，则计算结果为传感器类型与数量。
在可选的实施例中，传感器类型与数量的组合为一种或多种。
本发明提供的传感器标准化方法，通过将各种各样的传感器根据其工作时遵循的物理原理和物理规律归纳成种类较少的算法函数，实现了物联网的物理层的标准化，进而推动物联网产业的标准化；通过物理状态参数的存储，配合物理算法函数进行计算，可根据用户需求输出传感器模拟结果或选型方案，解决现在传感器模拟和选型成本高耗时长的问题，进一步推动物联网产业的进步。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其他的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所以集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术作出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器、随机存储器、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的可选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.传感器标准化系统，其特征在于，
包括输入单元（1）、系统参数库单元（2）、物理算法单元（3）和输出单元（4），其中，
所述物理算法单元（3），存储有各类传感器的物理算法函数，所述物理算法函数为根据传感器工作时遵循的物理原理和物理规律归纳得出的算法函数，所述物理算法函数存在形式为面向过程的函数或面向对象的类；所述系统参数库单元（2），存储有各类传感器工作时的物理状态参数，所述物理状态参数根据相应的所述物理算法函数设定；
所述输入单元（1）供用户输入已知的参数信息并发送至所述系统参数库单元（2）；所述系统参数库单元（2）根据所述用户输入的已知参数信息选择相应的所述物理状态参数，并将所述物理状态参数发送至所述物理算法单元（3）；所述物理算法单元（3）根据所述物理状态参数调用相应的所述物理算法函数进行计算，并将所述物理算法函数的计算结果发送至所述系统参数库单元（2），所述系统参数库单元（2）在进行数据更新后将所述计算结果发送至所述输出单元（4）并由所述输出单元（4）呈现给用户。
2.根据权利要求1所述的传感器标准化系统，其特征在于，所述已知的参数信息为单一参数信息或参数集。
3.根据权利要求1所述的传感器标准化系统，其特征在于，当所述用户输入的已知参数信息为传感器类型及传感器工作参数，则输出单元（4）输出传感器效果参数。
4.根据权利要求1所述的传感器标准化系统，其特征在于，当所述用户输入的已知参数信息为传感器工作参数及效果参数，则输出单元（4）输出传感器类型与数量。
5.根据权利要求4所述的传感器标准化系统，其特征在于，所述输出单元（4）输出的传感器类型与数量的组合为一种或多种。
6.传感器标准化方法，其特征在于，应用于上述权利要求1-5任一所述传感器标准化系统，包括以下步骤：
预存各类传感器的物理算法函数，所述物理算法函数为根据传感器工作时遵循的物理原理和物理规律归纳得出的算法函数，所述物理算法函数存在形式为面向过程的函数或面向对象的类；
预存各类传感器工作时的物理状态参数，所述物理状态参数根据相应的所述物理算法函数设定；
获取用户输入的已知参数信息；
根据所述已知参数信息，选择相应的所述物理状态参数；
根据所述物理状态参数，调用相应的所述物理算法函数进行计算；
将所述物理算法函数的计算结果呈现给用户。
7.根据权利要求6所述的传感器标准化方法，其特征在于，所述已知的参数信息为单一参数信息或参数集。
8.根据权利要求6所述的传感器标准化方法，其特征在于，当所述用户输入的已知参数信息为传感器类型及传感器工作参数，则所述计算结果为传感器效果参数。
9.根据权利要求6所述的传感器标准化方法，其特征在于，当所述用户输入的已知参数信息为传感器工作参数及效果参数，则所述计算结果为传感器类型与数量。
10.根据权利要求9所述的传感器标准化方法，其特征在于，所述传感器类型与数量的组合为一种或多种。
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