CN114184326A - 天然气泄漏传感器状态识别方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种天然气泄漏传感器状态识别方法及系统，该方法包括：检测天然气泄漏传感器输出的信号值；根据所述信号值确定是否存在信号值高低变化的拐点；根据是否存在所述拐点识别所述天然气泄漏传感器的状态。本发明实施例具有如下优点：1、任意具有IO口的微控制处理器均可以使用该方案，适用面广；2、能够对采用的信号频率进行分析，避免其他频率信号带来的串扰问题；3、硬件上无外设器件，成本较小，并具有过压隔离和钳位措施；4、软件采用的数据为高低电平，信号范围广，并通过一定的算法，过滤非法信号，增强抗干扰能力。
Description
技术领域
本发明涉及天然气状态检测领域，更具体地，涉及一种天然气泄漏传感器状态识别方法及系统。
背景技术
常见的天然气泄漏判别方法是通过控制器(如仪表)依据在规定的较短时间内天然气液量突降规定的比例，或依据报警器输入的高低电平来判断。但是，这种方式因规定的较短时间、突降规定比例，存在门限局限；而高低电平的类型状态单一，不适应较复杂多类型的信号识别。并且，还具有如下缺陷：1、设定门限点，存在临界点，但存在不能有效地反映天然气泄漏真实状态的风险；2、高低电平，不能反映天然气泄漏传感器正常、故障、泄漏等多个工作状态；3、对较复杂多类型的信号，汽车仪表的软硬件不能有效识别或要求较高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的天然气泄漏传感器状态识别方法及系统。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种天然气泄漏传感器状态识别方法，该方法包括：检测天然气泄漏传感器输出的信号值；根据所述信号值确定是否存在信号值高低变化的拐点；根据是否存在所述拐点识别所述天然气泄漏传感器的状态。
优选地，步骤101中，通过如下电路检测天然气泄漏传感器输出的信号值：天然气泄漏报警器信号输入端通过电阻R3、电容C1与单片机的泄漏报警信号AD采集口连接；天然气泄漏报警器信号输入端通过电阻R2与泄漏报警信号AD采集口连接；上拉基准电源通过稳压二极管D1、电阻R1与电阻R2连接；泄漏报警信号AD采集口通过稳压二极管D2与上拉基准电源连接；泄漏报警信号AD采集口还通过电容C1接地。
优选地，步骤102中，根据所述信号值确定是否存在信号值高低变化的拐点，包括：若前一时刻的信号与后一时刻的信号对应的电平值不同，则确定存在拐点。
优选地，步骤103中，根据是否存在所述拐点识别所述天然气泄漏传感器的状态，包括：若确认存在拐点，则记录拐点对应的时刻；根据所述时刻确定信号周期频率，若所述周期频率处于预设频率范围之间，则启动正常状态计数器；若所述正常状态计数器的计数值大于预设值，则确定所述天然气泄漏传感器的状态为正常状态。
优选地，步骤103中，根据是否存在所述拐点识别所述天然气泄漏传感器的状态，还包括：若确认不存在拐点，则获取无拐点状态的持续时长；若所述持续时长大于预设时长，则确定所述天然气泄漏传感器的状态为异常状态。
优选地，确定所述天然气泄漏传感器的状态为异常状态，包括：若当前时刻对应的电平为低电平，则确定所述天然气泄漏传感器的状态为燃气泄漏状态；若当前时刻对应的电平为高电平，则确定所述天然气泄漏传感器的状态为天然气传感器故障状态。
优选地，在步骤103之后，该方法还包括：反馈所述天然气泄漏传感器的状态。
根据本发明实施例第二方面，提供了一种天然气泄漏传感器状态识别系统，该系统包括：检测模块，用于检测天然气泄漏传感器输出的信号值；确定模块，用于根据所述信号值确定是否存在信号值高低变化的拐点；识别模块，用于根据是否存在所述拐点识别所述天然气泄漏传感器的状态。
根据本发明实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的天然气泄漏传感器状态识别方法。
根据本发明实施例的第四方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的天然气泄漏传感器状态识别方法。
本发明实施例提供的天然气泄漏传感器状态识别方法及系统，能够对天然气正常、故障及泄漏状态进行采样和识别，其硬件根据传感器信号特点、等效内阻及外围接口电路合理选值，设计简单，软件采用拐点变化及记录的算法，具有如下优点：1、任意具有IO口的微控制处理器均可以使用该方案，适用面广；2、能够对采用的信号频率进行分析，避免其他频率信号带来的串扰问题；3、硬件上无外设器件，成本较小，并具有过压隔离和钳位措施；4、软件采用的数据为高低电平，信号范围广，并通过一定的算法，过滤非法信号，增强抗干扰能力，能够有效反映天然气泄漏真实状态的风险、反映天然气泄漏传感器正常、故障、泄漏等多个工作状态，对较复杂多类型的信号，汽车仪表的软硬件能有效识别。
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简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅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，还可以根据这些图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的天然气泄漏传感器状态识别方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的天然气泄漏传感器信号示意图；
图3为本发明实施例提供的天然气泄漏传感器的信号采集电路示意图；
图4为本发明实施例提供的软件处理的状态机切换流程示意图；
图5为本发明实施例提供的天然气泄漏传感器状态识别系统的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。
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做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。
针对现有技术中存在的上述问题，本发明实施例提供一种天然气泄漏传感器状态识别方法，参见附图1，该方法包括但不限于如下步骤：
步骤101、检测天然气泄漏传感器输出的信号值。
具体地，本发明实施例可应用于天然气搭载的一种有高低电平、频率4Hz占空比50％脉冲等多信号类型对应不同燃气状态的天然气泄漏传感器。其中，图2为本发明实施例提供的天然气泄漏传感器信号示意图。为了执行本发明实施例提供的方法，可配置相应的硬件。
参见附图3，作为一种可选实施例，可通过如下电路检测天然气泄漏传感器输出的信号值：天然气泄漏报警器信号输入端通过电阻R3、电容C1与单片机的泄漏报警信号AD采集口连接；天然气泄漏报警器信号输入端通过电阻R2与泄漏报警信号AD采集口连接；上拉基准电源通过稳压二极管D1、电阻R1与电阻R2连接；泄漏报警信号AD采集口通过稳压二极管D2与上拉基准电源连接；泄漏报警信号AD采集口还通过电容C1接地。
基于上述电路结构，本发明实施例的硬件上采用上拉基准电压、电阻的RC电路，送入单片机的AD口采集。其中，RC的选值依据传感器的等效内阻和信号特征来选取，通过D1、D2(稳压二极管)隔离和钳位。R3根据传感器信号特点的实际情况，可以不焊。采集获得了信号值后，可送入MCU进行软件上的处理，软件上采用查找拐点变化和记录状态的识别处理方法，即本发明实施例提供的天然气泄漏传感器状态识别方法，基本软件算法流程可如图4所示。参见图4，在执行本步骤101之前，可执行GasLKInit函数，并初始化所有的变量，并以10ms为周期执行GasLKCheckRun函数，以进行数据采集。
步骤102、根据所述信号值确定是否存在信号值高低变化的拐点。
具体地，根据所述信号值确定是否存在信号值高低变化的拐点，包括：若前一时刻的信号与后一时刻的信号对应的电平值不同，则确定存在拐点。即参见附图4，如果IO口前后高低电平不相同则表明这个时刻为拐点；相反，如果电平相同，则表明不是拐点。例如若电平值一直保持不变，则不存在拐点。在实际运行时，可以10ms为周期执行GasLKCheckRun函数，检测IO口高低变化，查找变化的拐点，根据有无拐点分别执行不同的步骤，每执行一次GasLKTick节拍器会加1。
步骤103、根据是否存在所述拐点识别所述天然气泄漏传感器的状态。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，步骤103中，根据是否存在所述拐点识别所述天然气泄漏传感器的状态，包括：若确认存在拐点，则记录拐点对应的时刻；根据所述时刻确定信号周期频率，若所述周期频率处于预设频率范围之间，则启动正常状态计数器；若所述正常状态计数器的计数值大于预设值，则确定所述天然气泄漏传感器的状态为正常状态。
具体地，如果有拐点，则可执行IOChangeDeal函数，该函数会记录拐点时刻的GasLKTick的值；并清零GasLKTick以便从新开始节拍计数。根据记录拐点时刻的GasLKTick值确定信号周期频率，如果频率介于3～5Hz之间，则启动正常状态计数器并清零燃气传感器故障和燃气泄漏计数器值，如果正常状态计数器值>＝4则确认为正常状态
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，步骤103中，根据是否存在所述拐点识别所述天然气泄漏传感器的状态，还包括：若确认不存在拐点，则获取无拐点状态的持续时长；若所述持续时长大于预设时长，则确定所述天然气泄漏传感器的状态为异常状态。
具体地，如果无拐点，则执行IONoChangeDeal函数，该函数会记录当前时刻的GasLKTick的值和当前时刻的IO电平值，并清零GasLKTick以便从新开始节拍计数。根据记录的GasLKTick的值可以得出无拐点时刻的持续时间，如果时序时间大于系统设定的固定值则可以确认目前状态为异常状态。在异常状态下，可进一步分两种状态处理。
其中，作为一种可选实施例，若当前时刻对应的电平为低电平，则确定所述天然气泄漏传感器的状态为燃气泄漏状态。
具体地，如果IO为低电平判断为燃气泄漏状态，则启动燃气泄漏状态计数器并清零正常工作状态和燃气传感器故障状态计数器，如果燃气泄漏状态计数器>＝4则确认为燃气泄漏状态。
其中，作为一种可选实施例，若当前时刻对应的电平为高电平，则确定所述天然气泄漏传感器的状态为天然气传感器故障状态。
具体地，如果IO为高电平判断为燃气传感器故障状态，则启动燃气传感器故障计数器并清零正常工作状态和燃气泄漏状态计数器，如果燃气传感器故障状态计数器>＝4则确认为燃气传感器故障状态。
作为一种可选实施例，在步骤103根据是否存在所述拐点识别所述天然气泄漏传感器的状态之后，天然气泄漏传感器状态识别方法还包括：反馈所述天然气泄漏传感器的状态。
具体地，可根据上述步骤确定的燃气泄漏传感器状态，将确定的传感器状态值返回给应用程序。
本发明实施例提供的天然气泄漏传感器状态识别方法，能够对天然气正常、故障及泄漏状态进行采样和识别，其硬件根据传感器信号特点、等效内阻及外围接口电路合理选值，设计简单，软件采用拐点变化及记录的算法，具有如下优点：1、任意具有IO口的微控制处理器均可以使用该方案，适用面广；2、能够对采用的信号频率进行分析，避免其他频率信号带来的串扰问题；3、硬件上无外设器件，成本较小，并具有过压隔离和钳位措施；4、软件采用的数据为高低电平，信号范围广，并通过一定的算法，过滤非法信号，增强抗干扰能力，能够有效反映天然气泄漏真实状态的风险、反映天然气泄漏传感器正常、故障、泄漏等多个工作状态，对较复杂多类型的信号，汽车仪表的软硬件能有效识别。
基于上述实施例的内容，本发明实施例提供了一种天然气泄漏传感器状态识别系统，该天然气泄漏传感器状态识别系统用于执行上述方法实施例中的天然气泄漏传感器状态识别方法。图5为本发明实施例提供的天然气泄漏传感器状态识别系统的结构示意图，参见图5，该系统包括：检测模块501，用于检测天然气泄漏传感器输出的信号值；确定模块502，用于根据所述信号值确定是否存在信号值高低变化的拐点；识别模块503，用于根据是否存在所述拐点识别所述天然气泄漏传感器的状态。
可以理解的是，本发明提供的天然气泄漏传感器状态识别系统与前述各实施例提供的天然气泄漏传感器状态识别方法相对应，具体的如何利用该系统进行天然气泄漏传感器状态识别，可以参照前述实施例中天然气泄漏传感器状态识别方法的相关技术特征，本实施例在此不再赘述。
在一个实施例中，本发明实施例提供了一种电子设备，如图6所示，该设备包括：处理器(processor)601、通信接口(Communications Interface)602、存储器(memory)603和通信总线604，其中，处理器601，通信接口602，存储器603通过通信总线604完成相互间的通信。处理器601可以调用存储器603上并可在处理器601上运行的计算机程序，以执行上述各实施例提供的天然气泄漏传感器状态识别方法，例如包括：检测天然气泄漏传感器输出的信号值；根据所述信号值确定是否存在信号值高低变化的拐点；根据是否存在所述拐点识别所述天然气泄漏传感器的状态。
在一个实施例中，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的天然气泄漏传感器状态识别方法，例如包括：检测天然气泄漏传感器输出的信号值；根据所述信号值确定是否存在信号值高低变化的拐点；根据是否存在所述拐点识别所述天然气泄漏传感器的状态。
需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(方法)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的方法。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令方法的制造品，该指令方法实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种天然气泄漏传感器状态识别方法，其特征在于，包括：
101，检测天然气泄漏传感器输出的信号值；
102，根据所述信号值确定是否存在信号值高低变化的拐点；
103，根据是否存在所述拐点识别所述天然气泄漏传感器的状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤101中，通过如下电路检测天然气泄漏传感器输出的信号值：
天然气泄漏报警器信号输入端通过电阻R3、电容C1与单片机的泄漏报警信号AD采集口连接；天然气泄漏报警器信号输入端通过电阻R2与泄漏报警信号AD采集口连接；上拉基准电源通过稳压二极管D1、电阻R1与电阻R2连接；泄漏报警信号AD采集口通过稳压二极管D2与上拉基准电源连接；泄漏报警信号AD采集口还通过电容C1接地。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤102中，根据所述信号值确定是否存在信号值高低变化的拐点，包括：
若前一时刻的信号与后一时刻的信号对应的电平值不同，则确定存在拐点。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤103中，根据是否存在所述拐点识别所述天然气泄漏传感器的状态，包括：
若确认存在拐点，则记录拐点对应的时刻；
根据所述时刻确定信号周期频率，若所述周期频率处于预设频率范围之间，则启动正常状态计数器；
若所述正常状态计数器的计数值大于预设值，则确定所述天然气泄漏传感器的状态为正常状态。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤103中，根据是否存在所述拐点识别所述天然气泄漏传感器的状态，还包括：
若确认不存在拐点，则获取无拐点状态的持续时长；
若所述持续时长大于预设时长，则确定所述天然气泄漏传感器的状态为异常状态。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，确定所述天然气泄漏传感器的状态为异常状态，包括：
若当前时刻对应的电平为低电平，则确定所述天然气泄漏传感器的状态为燃气泄漏状态；
若当前时刻对应的电平为高电平，则确定所述天然气泄漏传感器的状态为天然气传感器故障状态。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤103之后，所述方法还包括：
反馈所述天然气泄漏传感器的状态。
8.一种天然气泄漏传感器状态识别系统，其特征在于，包括：
检测模块，用于检测天然气泄漏传感器输出的信号值；
确定模块，用于根据所述信号值确定是否存在信号值高低变化的拐点；
识别模块，用于根据是否存在所述拐点识别所述天然气泄漏传感器的状态。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述天然气泄漏传感器状态识别方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述天然气泄漏传感器状态识别方法的步骤。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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