CN115144097A - 一种线状传感器采集与显示方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及线状传感器采集与显示方法及装置，包括温度探测器，温度探测器的探针上设置刻度，并在探针内沿线状排列分布设置有多个传感器；采集与显示实现方法如下：将探针插入被探测物体内部，依据刻度记录各个传感器的插入深度，读取各传感器的温度读数；在分别以插入深度和温度为横轴和纵轴的坐标系中标识各传感器；对每一组相邻的传感器之间进行曲线平滑处理，获得连续的温度曲线；对温度探测器进行改进，在探头内布置沿线状排列的多个传感器，并将个传感器的插入深度和检测温度进行对应在坐标系中显示，再进行相邻传感器之间间隙的平滑化处理，这样能够大幅的提升温度检测的精度与准度，同时能够较真实的反映深度与温度的连续变化状态。

Description

一种线状传感器采集与显示方法及装置

技术领域

本发明涉及温度传感设备技术领域，更具体地说，涉及一种线状传感器采集与显示方法及装置。

背景技术

现有的食品温度计、土壤探测温度计等测温设备，通常都是采用的在温度计的顶端设置一个传感器，通过调节插入被测物体的深度来获取温度数据，该种方式存在插入深浅不易掌握，误差较大等缺陷，需要一种能够解决该种问题的线状传感器采集与显示方法及装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种线状传感器采集与显示方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

构造一种线状传感器采集与显示方法，其中，包括温度探测器，所述温度探测器的探针上设置刻度，并在探针内沿线状排列分布设置有多个传感器；采集与显示实现方法如下：

将探针插入被探测物体内部，依据所述刻度记录各个传感器的插入深度，读取各传感器的温度读数；

在分别以插入深度和温度为横轴和纵轴的坐标系中标识各传感器；

对每一组相邻的传感器之间进行曲线平滑处理，获得连续的温度曲线。

本发明所述的线状传感器采集与显示方法，其中，所述曲线平滑处理包括方法：

将相邻的传感器之间温度差值进行n等分，计算各等分点的温度数值；

依据权重算法获取当前相邻的传感器之间温度权重变量；

将各等分点的温度数值与权重变量的值相加后获得调整后温度数据；

在坐标系中将各调整后温度数据所对应的坐标点相连接。

本发明所述的线状传感器采集与显示方法，其中，所述权重算法包括方法：

获取设定数量的位于待平滑处理的两个传感器两侧的传感器；

将获取的所有传感器和待平滑处理的两个传感器进行两两分组，重新分组的两个传感器之间间距大于待平滑处理的两个传感器之间间距；

对每个重新分组中两个传感器进行进行温度数据差值计算；

将获得的多个温度数据差值求平均计算，获得温度权重变量。

本发明所述的线状传感器采集与显示方法，其中，还包括方法：

将多个温度探测器所对应的温度曲线在同一坐标中进行显示。

一种线状传感器采集与显示装置，其中，包括：温度探测器、数据处理单元、显示单元和输入单元；

所述温度探测器的探针上设置刻度，并在探针内沿线状排列分布设置有多个传感器；

所述输入单元，用于输入探针插入的深度；

所述数据处理单元，用于依据探针插入的深度计算各传感器的插入深度位置，接收各传感器的温度读数，在分别以插入深度和温度为横轴和纵轴的坐标系中标识各传感器，对每一组相邻的传感器之间进行曲线平滑处理，获得连续的温度曲线并在所述显示单元进行显示。

本发明所述的线状传感器采集与显示装置，其中，所述数据处理单元进行曲线平滑处理方法为：

将相邻的传感器之间温度差值进行n等分，计算各等分点的温度数值；

依据权重算法获取当前相邻的传感器之间温度权重变量；

将各等分点的温度数值与权重变量的值相加后获得调整后温度数据；

在坐标系中将各调整后温度数据所对应的坐标点相连接。

本发明所述的线状传感器采集与显示装置，其中，所述数据处理单元进行权重计算方法为：

获取设定数量的位于待平滑处理的两个传感器两侧的传感器；

将获取的所有传感器和待平滑处理的两个传感器进行两两分组，重新分组的两个传感器之间间距大于待平滑处理的两个传感器之间间距；

对每个重新分组中两个传感器进行进行温度数据差值计算；

将获得的多个温度数据差值求平均计算，获得温度权重变量。

本发明所述的线状传感器采集与显示装置，其中，所述温度探测器设置有多个且各温度探测器的温度曲线均在所述显示单元进行显示。

本发明所述的线状传感器采集与显示装置，其中，所述数据处理单元通过点对点连接、矩阵连接、级联串接或总线连接的方式与多个所述传感器连接。

本发明所述的线状传感器采集与显示装置，其中，所述装置还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块用于将采集的温度数据发送至外部设备。

本发明的有益效果在于：对温度探测器进行改进，在探头内布置沿线状排列的多个传感器，并将个传感器的插入深度和检测温度进行对应在坐标系中显示，再进行相邻传感器之间间隙的平滑化处理，这样能够大幅的提升温度检测的精度与准度，同时能够较真实的反映深度与温度的连续变化状态，对于未设置传感器的位置也可以获得相对可靠的温度数据，从而能够大幅提升设备的温度探测性能。

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，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，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附图：

图1是本发明较佳实施例的线状传感器采集与显示方法流程图；

图2是本发明较佳实施例的线状传感器采集与显示方法曲线平滑处理流程图；

图3是本发明较佳实施例的线状传感器采集与显示方法权重算法流程图；

图4是本发明较佳实施例的线状传感器采集与显示方法多个温度探测器同屏显示示意图；

图5是本发明较佳实施例的线状传感器采集与显示装置原理框图；

图6是本发明较佳实施例的线状传感器采集与显示装置结构示意图。

具体实施方式

为了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技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明较佳实施例的线状传感器采集与显示方法，如图1所示，同时参阅图2-4，包括温度探测器，温度探测器的探针上设置刻度，并在探针内沿线状排列分布设置有多个传感器；采集与显示实现方法如下：

S01：将探针插入被探测物体内部，依据刻度记录各个传感器的插入深度，读取各传感器的温度读数；

S02：在分别以插入深度和温度为横轴和纵轴的坐标系中标识各传感器；

S03：对每一组相邻的传感器之间进行曲线平滑处理，获得连续的温度曲线；

对温度探测器进行改进，在探头内布置沿线状排列的多个传感器，并将个传感器的插入深度和检测温度进行对应在坐标系中显示，再进行相邻传感器之间间隙的平滑化处理，这样能够大幅的提升温度检测的精度与准度，同时能够较真实的反映深度与温度的连续变化状态，对于未设置传感器的位置也可以获得相对可靠的温度数据，从而能够大幅提升设备的温度探测性能。

优选的，曲线平滑处理包括方法：

S11：将相邻的传感器之间温度差值进行n等分，计算各等分点的温度数值；

S12：依据权重算法获取当前相邻的传感器之间温度权重变量；

S13：将各等分点的温度数值与权重变量的值相加后获得调整后温度数据；

S14：在坐标系中将各调整后温度数据所对应的坐标点相连接。

优选的，权重算法包括方法：

S21：获取设定数量的位于待平滑处理的两个传感器两侧的传感器；

S22：将获取的所有传感器和待平滑处理的两个传感器进行两两分组，重新分组的两个传感器之间间距大于待平滑处理的两个传感器之间间距；

S23：对每个重新分组中两个传感器进行进行温度数据差值计算；

S24：将获得的多个温度数据差值求平均计算，获得温度权重变量。

算法示例如下：

假定一组传感器依A点向后无限延伸，

A/B/C/D/E/F/G/………………………无限延伸方向

其中每一个字母代表一颗传感器，每一颗传感器存在物理距离，最小距离由该传感器体积所决定。本发明能弥补传感器体积带来的限制，如当需要展现传感器C与传感器D之间的信息时，在设备显示器上操作拉开C与D之间的距离，并引入A/B/E/F传感器变量，这里有可能A/B变化权重大，也可以是E/F传感器权重少或者是多数值，按照下列公式插入计算：

当C值＜D值时，如果将其曲线数值扩展10倍，则C和D中间9个点对应的温度值为：

(D-C)/10*9+C+i、(D-C)/10*8+C+i、(D-C)/10*7+C+i、(D-C)/10*6+C+i、(D-C)/10*5+C+i、(D-C)/10*4+C+i、(D-C)/10*3+C+i、(D-C)/10*2+C+i、(D-C)/10*1+C+i；

反之如果C值＞D值时，则相应的是(C-D)/10*9，依此类推；

这里增加了权重变量i，因此变量的引入，数值曲线更接近被测产品实际值。这个变量包含了不同应用中的可预见性，因产品不同而设置。

对于权重i的计算说明如下：

A…B…C(c1…c2…c3………)D…E…F…G…………

假定现在计算C2值，

当这里有3个传感器排列B/C/D，B和D传感器位置计算与C和D计算的差值变量i；

当这里有4个传感器排列B/C/D/E，B和D、C和E、B和E分别与C和D计算的差值，均值变量为i；

当这里有5个传感器排列A/B/C/D/E，A和D、A和E、B和D、C和E、A和E、B和E分别与C和D计算的差值，均值变量为i；

依此类推。

i值与C/D计算的均值相加，即为C2实际值

优选的，还包括方法：

如图4中所示，将多个温度探测器所对应的温度曲线在同一坐标中进行显示；

本发明能有效的显示整个区域内的整段数值，直观显示整个区域内的变化情况，云端能录制保存曲线随着时间变化的立体曲线值。这条曲线行列坐标位置对应的是该传感器值和位置。曲线上可以增设数字显示点，多点，这个点可以增加和取消，点可以在这条曲线上左右拖动、停留，阿拉伯数字显示的是该对应的数值，方便视角观察。这个点能有效的设置属性，比如预设值、时间的累计值、函数计算因子，因产品需要的启停关联设备等等属性；

当这是一个集中的显示终端设备时，例如电脑。需要集中的显示众多传感器线条曲线，能通过编辑线条属性a、b、d或1、2、3同时显示多终端信息，编辑不同颜色线条，同理能录制随着时间变化的立体曲线值，单独或者集中分析数据。

一种线状传感器采集与显示装置，如图5所示，同时参阅图6，包括：温度探测器1、数据处理单元2、显示单元3和输入单元4；

温度探测器1的探针10上设置刻度，并在探针10内沿线状排列分布设置有多个传感器11；

输入单元4，用于输入探针插入的深度；

数据处理单元2，用于依据探针插入的深度计算各传感器的插入深度位置，接收各传感器的温度读数，在分别以插入深度和温度为横轴和纵轴的坐标系中标识各传感器，对每一组相邻的传感器之间进行曲线平滑处理，获得连续的温度曲线并在显示单元3进行显示；

本发明将在测试针内部，沿着顶端向上整个分布传感器阵列，采集整个长度范围内的数据。测试针长度标刻在管壁外部，能很好的了解测试针深入长度。

举例一个土壤温度测试应用：

当一个长度合适的温度测试设备，现有的产品只能测试探针最顶端的一个温度点。而本发明的温度测试设备可以测量土壤整个深度范围内的温度，探针外壁标尺给定了被测深度坐标，从被测的最深开始，不同土层温度，土壤表面温度，在到土壤以上空气间温度均被采集，同样适用于含水量，湿度，相对湿度等等以外的应用。

本发明有一个对应的显示部分，横向对应的是被测量的长度，纵向对应的是实测值，横向与纵向坐标对应的是该采集点的值，整体显示呈现一条曲线，形象的表述着整个范围内的测试值，这个显示可以是在设备一体，也可以与之相连的设备，或者网络连接的电脑、手机等终端设备。

本申请的应用场景可以是：

各种食品烘烤过程中均匀度把握；

农业土壤深浅温湿度，空气相对湿度，温度采集；

鱼塘大面积温度，含氧量情况采集，一条几十米长度的采集线，能将整个鱼塘数据监控起来；

粮食存储整个厂库的温湿度采集；

河流浅滩深浅流速物质检测；

烧水液体物质温度分布采集等等。

数据处理单元通过点对点连接、矩阵连接、级联串接或总线连接的方式与多个传感器连接；

点对点，一对一采集

点对点，一个I/O口对应一个传感器，在数量不是很多，面对2个以上传感器，几个或者十几个传感器，主控制器件接口能满足的情况下，直接采集数据，按线状距离排列，满足最低的产品需求。优点是简单实用，缺点就是占用接口资源多。

矩阵采集

矩阵扫描在按键领域使用较多，通过阵列扫描能采集到传感器的数据。这种方式能增加采集传感器数量，有效的降低采集I/O口数量。缺点是连线复杂，PCB板载设计方便有效，几十个传感器采集的应用中。

级联串接数据

在养殖场，粮食存储需要探测整个体积面积较大时，需要几百、上千个传感器，可以采用串行数据方式，D是传感器，按照特定的速率将数据一个个的推送出去，主控端一两个I/O口可以接收所有的传感器数据，地址位能准确的表述具体位置性息。数据一直发送，主控一直接收。通常除去电源供电线外，1根或者2根数据线。好处是排队序列正好是该传感器位置序列，1根数据线单向传输，主控不需要向传感器发送指令。固定频率下1根数据线即可满足需求，要提高采集速度需要在增加一根时钟线，有了时钟线不需要约定速率，可变化采集速度。缺点是速度慢。

总线模式

把所有的传感器悬挂在一个总线上，TXD发送端，RXD为接收端。几百上千个传感器分布在被测试领域，每个传感器有编号，主控通过编号能寻找该传感器，同时能接收来至所有该传感器信息。通常除去电源供电线外，2根数据线，一个收一个发。好处是主控能迅速读取任何一个传感器数据，指令直达。缺点是需要对传感器编号，确定位置信息；

优选的，数据处理单元进行曲线平滑处理方法为：

将相邻的传感器之间温度差值进行n等分，计算各等分点的温度数值；

依据权重算法获取当前相邻的传感器之间温度权重变量；

将各等分点的温度数值与权重变量的值相加后获得调整后温度数据；

在坐标系中将各调整后温度数据所对应的坐标点相连接。

优选的，数据处理单元进行权重计算方法为：

获取设定数量的位于待平滑处理的两个传感器两侧的传感器；

将获取的所有传感器和待平滑处理的两个传感器进行两两分组，重新分组的两个传感器之间间距大于待平滑处理的两个传感器之间间距；

对每个重新分组中两个传感器进行进行温度数据差值计算；

将获得的多个温度数据差值求平均计算，获得温度权重变量。

优选的，温度探测器设置有多个且各温度探测器的温度曲线均在显示单元进行显示。

优选的，装置还包括无线通讯模块5，无线通讯模块5用于将采集的温度数据发送至外部设备；无线通讯模块可以采用红外、蓝牙、WIFI、4G、5G等等方式。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种线状传感器采集与显示方法，其特征在于，包括温度探测器，所述温度探测器的探针上设置刻度，并在探针内沿线状排列分布设置有多个传感器；采集与显示实现方法如下：

将探针插入被探测物体内部，依据所述刻度记录各个传感器的插入深度，读取各传感器的温度读数；

在分别以插入深度和温度为横轴和纵轴的坐标系中标识各传感器；

对每一组相邻的传感器之间进行曲线平滑处理，获得连续的温度曲线。

2.根据权利要求1所述的线状传感器采集与显示方法，其特征在于，所述曲线平滑处理包括方法：

将相邻的传感器之间温度差值进行n等分，计算各等分点的温度数值；

依据权重算法获取当前相邻的传感器之间温度权重变量；

将各等分点的温度数值与权重变量的值相加后获得调整后温度数据；

在坐标系中将各调整后温度数据所对应的坐标点相连接。

3.根据权利要求2所述的线状传感器采集与显示方法，其特征在于，所述权重算法包括方法：

获取设定数量的位于待平滑处理的两个传感器两侧的传感器；

将获取的所有传感器和待平滑处理的两个传感器进行两两分组，重新分组的两个传感器之间间距大于待平滑处理的两个传感器之间间距；

对每个重新分组中两个传感器进行进行温度数据差值计算；

将获得的多个温度数据差值求平均计算，获得温度权重变量。

4.根据权利要求1-3任一所述的线状传感器采集与显示方法，其特征在于，还包括方法：

将多个温度探测器所对应的温度曲线在同一坐标中进行显示。

5.一种线状传感器采集与显示装置，其特征在于，包括：温度探测器、数据处理单元、显示单元和输入单元；

所述温度探测器的探针上设置刻度，并在探针内沿线状排列分布设置有多个传感器；

所述输入单元，用于输入探针插入的深度；

所述数据处理单元，用于依据探针插入的深度计算各传感器的插入深度位置，接收各传感器的温度读数，在分别以插入深度和温度为横轴和纵轴的坐标系中标识各传感器，对每一组相邻的传感器之间进行曲线平滑处理，获得连续的温度曲线并在所述显示单元进行显示。

6.根据权利要求5所述的线状传感器采集与显示装置，其特征在于，所述数据处理单元进行曲线平滑处理方法为：

将相邻的传感器之间温度差值进行n等分，计算各等分点的温度数值；

依据权重算法获取当前相邻的传感器之间温度权重变量；

将各等分点的温度数值与权重变量的值相加后获得调整后温度数据；

在坐标系中将各调整后温度数据所对应的坐标点相连接。

7.根据权利要求6所述的线状传感器采集与显示装置，其特征在于，所述数据处理单元进行权重计算方法为：

获取设定数量的位于待平滑处理的两个传感器两侧的传感器；

将获取的所有传感器和待平滑处理的两个传感器进行两两分组，重新分组的两个传感器之间间距大于待平滑处理的两个传感器之间间距；

对每个重新分组中两个传感器进行进行温度数据差值计算；

将获得的多个温度数据差值求平均计算，获得温度权重变量。

8.根据权利要求5-7任一所述的线状传感器采集与显示装置，其特征在于，所述温度探测器设置有多个且各温度探测器的温度曲线均在所述显示单元进行显示。

9.根据权利要求5-7任一所述的线状传感器采集与显示装置，其特征在于，所述数据处理单元通过点对点连接、矩阵连接、级联串接或总线连接的方式与多个所述传感器连接。

10.根据权利要求5-7任一所述的线状传感器采集与显示装置，其特征在于，所述装置还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块用于将采集的温度数据发送至外部设备。

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