CN117481629A - 一种多功能胶体渗透压仪及其测定方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能胶体渗透压仪及其测定方法和应用，属于渗透压测定技术领域，包括以下步骤：连续获取多个实时渗透压值；基于所述多个实时渗透压值，获取滑动窗口内渗透压平均值；基于所述渗透压平均值，判断渗透压值是否达到稳定状态；确定渗透压测定值。本发明解决了渗透压仪测定渗透压可靠性和精度低，容易导致误判的技术问题，实现了提高胶体渗透压测定过程中的精准性，减小误差的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及渗透压测定技术领域，具体涉及一种多功能胶体渗透压仪及其测定方法和应用。
背景技术
胶体渗透压测定仪主要用于临床上测定人体溶液中的胶体渗透压，以协助医护人员进行临床判断，胶体渗透压通常占人体内渗透压的0.5%，虽然占比很小，但是对于维持人体内足够的血浆容量十分重要。
现有的胶体渗透压仪通常是通过半透膜的渗透作用，将渗透压的压力传递到压力传感器上，通过压力传感器将物理信号转化成电信号，后续经过系列的信号转化，转换成直观的渗透压数值进行显示，医护人员可根据渗透压数值进行相应的治疗和判断。现有的渗透压仪测定渗透压，可靠性和精度低，容易导致医护人员在治疗和判断时产生误判，另一方面，现有的胶体渗透压仪通常只具备渗透压测定功能，功能较为单一。
发明内容
为解决上述问题，本发明第一方面提供了一种胶体渗透压测定方法，包括以下步骤：
连续获取多个实时渗透压值；
基于所述多个实时渗透压值，获取滑动窗口内渗透压平均值；
基于所述渗透压平均值，判断渗透压值是否达到稳定状态；
确定渗透压测定值。
在一些实施例中，所述判断渗透压值是否达到稳定状态包括：
若所述渗透压平均值与各个实时渗透压值之间差值小于等于第一阈值，则判断所述渗透压值达到稳定状态；
所述渗透压测定值等于稳定状态时滑动窗口内渗透压平均值。
在一些实施例中，所述胶体渗透压测定方法，还包括：
基于渗透压测定值，获取渗透压测定值的测定时刻；
基于所述测定时刻及预设传感器特性曲线函数，获取测定时刻的传感器偏移量，所述预设传感器特性曲线函数为传感器偏移量与测定时间的曲线函数；
基于渗透压测定值及传感器偏移量，获取渗透压修正值；
其中，所述预设传感器特性曲线函数包括以下步骤：
预设第一传感器特性曲线函数；
获取传感器工作但未处于渗透压测定状态时的多个传感器测定数据；
基于第一传感器特性曲线函数以及传感器工作但未处于渗透压测定状态时的多个传感器测定数据，判断第一传感器特性曲线函数的偏差值是否在偏差范围内；
当所述偏差值在所述偏差范围内时，将第一传感器特性曲线函数作为预设传感器特性曲线函数；
当所述偏差值不在所述偏差范围内时，构建第二传感器特性曲线函数作为预设传感器特性曲线函数。
在一些实施例中，所述构建第二传感器特性曲线函数包括以下步骤：
基于所述传感器工作但未处于渗透压测定状态时的多个传感器测定数据，进行一阶低通滤波算法处理，获取修正后的传感器测定数据；
所述一阶低通滤波算法公式为：
；
其中，其中α为滤波系数；
Vin为本次滤波的输入值；
Vlast为上一次滤波的输出值；
Vout为本次滤波的输出值；
基于修正后的传感器测定数据，进行五次多项式曲线拟合，获取第二传感器特性曲线函数；
设第二传感器特性曲线函数为:
（1）
其中，a0、a1、a2、a3、a4以及a5分别为曲线常数项到五次项的系数；t为时间变量；y(t)为传感器偏移值；
基于修正后的传感器测定数据求解式（1）获取第二传感器特性曲线函数。
本发明第二方面提供了一种多功能胶体渗透压仪，采用上述方案中任一项所述胶体渗透压测定方法进行测定，包括：采集模块，用于获取测定对象的实时数据；控制模块，所述控制模块与采集模块电性连接，用于处理采集模块获取的实时数据。
在一些实施例中，所述多功能胶体渗透压仪还包括：
监测模块，用于监测采集模块所处环境的温度；
温度控制模块，所述温度控制模块与监测模块电性连接，通过PID算法控制采集模块所处环境的温度；
加热模块，所述加热模块与温度控制模块电性连接，用于对采集模块进行加热处理；
降温模块，所述降温模块与温度控制模块电性连接，用于对采集模块进行降温处理；
其中，所述通过PID算法控制采集模块所处环境的温度包括：
获取采集模块所处环境的实时温度；
根据所述采集模块所处环境的实时温度计算加热电阻的功率和散热风扇的转速；
其中，所述加热模块包括：加热电阻；所述降温模块包括：散热风扇；
其中，所述加热电阻的功率和散热风扇的转速计算公式为：
；
其中，KP、KI、KD分别为比例项、积分项、微分项的系数；
表示/>时刻的温度偏差值；/>表示/>时刻的上一时刻的温度偏差值；/>表示第0到/>时刻所有温度偏差值的和；T为采样周期；/>表示输出的加热电阻的功率和散热风扇的转速；温度偏差值=预设温度-实时温度；
根据计算得到的加热电阻的功率和散热风扇的转速调节加热电阻的功率和散热风扇的转速。
本发明第三方面提供了一种多功能胶体渗透压仪的应用，采用上述方案中任一项所述的多功能胶体渗透压仪，包括以下步骤：
采集同一用户的测定记录，所述测定记录包括渗透压测定值，以及与所述渗透压测定值相对应的测定时刻；
将所述测定记录进行插值处理，获取多组渗透压测定值，以及与所述渗透压测定值相对应的测定时刻；
根据多组渗透压测定值，以及与所述渗透压测定值相对应的测定时刻，进行渗透压值预测。
在一些实施例中，在对所述测定记录进行插值处理，获取多组渗透压测定值，以及与所述渗透压测定值相对应的测定时刻之前，还包括：
判断测定记录中，渗透压测定值的数量是否大于预设值；
（1）若所述测定记录中渗透压测定值的数量大于等于预设值，则进入对所述测定记录进行插值处理，获取多组渗透压测定值，以及与所述渗透压测定值相对应的测定时刻步骤；
（2）若所述测定记录中渗透压测定值的数量小于预设值，则输出同一用户测定记录中最近一次测定的渗透压测定值。
在一些实施例中，所述将所述测定记录进行插值处理，获取多组渗透压测定值，以及与所述渗透压测定值相对应的测定时刻，包括：
输入插值时刻；
从所述测定记录中获取第一渗透压测定值，与所述第一渗透压测定值相对应的第一测定时刻；以及获取第二渗透压测定值，与所述第二渗透压测定值相对应的第二测定时刻，其中，所述插值时刻位于第一测定时刻及第二测定时刻之间；
基于所述插值时刻，第一渗透压测定值，第一测定时刻，第二渗透压测定值，第二测定时刻计算插值渗透压测定值；
其中，所述插值渗透压测定值的计算方式为：
；
其中，为插值渗透压测定值，/>为插值时刻；/>为第一测定时刻，/>为第一渗透压测定值；/>为第二测定时刻，/>为第二渗透压测定值。
在一些实施例中，所述根据多组渗透压测定值，以及与所述渗透压测定值相对应的测定时刻，进行渗透压值预测包括：
将多组渗透压测定值，以及与所述渗透压测定值相对应的测定时刻进行拟合，获取渗透压测定值拟合函数；
输入预测时刻，获取渗透压值预测；
所述获取渗透压测定值拟合函数包括：
设渗透压测定值拟合函数为：
（4）
其中，多组渗透压测定值的点集为：
（5）
与所述渗透压测定值相对应的测定时刻的点集为：
（6）
有方程：
（7）
令：
（8）
（9）
（10）
则式（7）为：
（11）
求解式（11）获取渗透压测定值拟合函数。
通过采用上述技术方案，本发明主要具有以下技术效果：
1、通过将稳定状态时滑动窗口内各个实时渗透压值的均值作为渗透压测定值，解决了渗透压仪测定渗透压可靠性和精度低，容易导致误判的技术问题，实现了提高胶体渗透压测定过程中的精准性，减小误差的技术效果。
2、通过在温度过高自动调节散热风扇转速进行降温，在温度过低自动调节加热电阻功率进行升温，将压力传感器所处的环境温度控制在一定范围内，以消除传感器的温度漂移，进一步提高了多功能胶体渗透压仪的测定精度。
3、通过渗透压值测定函数获得下次或者未来多次的渗透压测定预测值，从而在分析后给出未来可能出现的情况，进而做出相应的意见和建议，以起到预防作用。
附图说明
图1为本发明一种胶体渗透压测定方法中确定渗透压测定值的流程图；
图2为本发明一种胶体渗透压测定方法中获取渗透压修正值的流程图；
图3为本发明一种多功能胶体渗透压仪的结构框图；
图4为本发明一种多功能胶体渗透压仪的部分结构示意图；
图5为本发明一种多功能胶体渗透压仪主板的结构示意图；
图6为本发明一种多功能胶体渗透压仪调节加热电阻功率和散热风扇转速的流程图；
图7为本发明一种多功能胶体渗透压仪的应用中进行渗透压值预测的流程图。
其中，附图标记的含义如下：
1、采集模块；11、压力传感器；
2、控制模块；21、主控制器；22、差分放大电路；23、滤波电路；24、采集电路；
3、监测模块；31、温度传感器；
4、温度控制模块；
5、加热模块；51、加热电阻；
6、降温模块；61、散热风扇。
实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明中的说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
实施例一：请参阅图1-图2，本发明第一方面提供了一种胶体渗透压测定方法，包括以下步骤：
S1、获取测定对象的实时数据；
在一些实施方式中，可通过传感器等检测设备来获取测定对象的实时数据；进一步地，所述测定对象的实时数据可以是测定对象的实时渗透压、测定环境温度以及测定环境湿度等数据。
进一步地，通过传感器来获取测定对象的实时数据，一方面能够提供高精度测量，实时检测测定对象的变化；另一方面，还可以避免破坏性取样，从而降低对检测对象产生的影响。
S2、连续获取多个实时渗透压值；
在一些优选地实施方式中，可以是通过将测定对象渗透压的压力传递到压力传感器上来连续获取多个实时渗透压值，利用压力传感器将物理信号转化成电信号，然后经过系列信号转化，最后以直观的渗透压数值进行显示。
S3、基于所述多个实时渗透压值，获取滑动窗口内渗透压平均值；
可以理解的是，胶体渗透压值的测量过程为一个渐变的过程，因此，测定对象的实时渗透压值将会是一个逐渐上升，之后逐渐趋于稳定的变化值。
在一些优选地实施方式中，通过在所述多个实时渗透压值中逐个移动滑动窗口，并根据滑动窗口内各个实时渗透压值计算渗透压平均值。
在一些更加优选地实施方式中，所述滑动窗口的大小为5秒内获得的实时渗透压值。
S4、基于所述渗透压平均值，判断渗透压值是否达到稳定状态；
在一些实施方式中，判断渗透压值是否达到稳定状态包括：
若所述渗透压平均值与各个实时渗透压值之间差值小于等于第一阈值，则判断所述渗透压值达到稳定状态。
进一步地，测定对象的实时渗透压值是一个逐渐上升，之后逐渐趋于稳定的变化值，因此滑动窗口内各个实时渗透压值的均值与各个实时渗透压值差值的绝对值小于等于第一阈值，则视为实时渗透压值达到了稳定状态。
S5、确定渗透压测定值。
在一些优选地实施方式中，所述渗透压测定值等于稳定状态时滑动窗口内渗透压平均值。
进一步地，在实时渗透压达到了稳定状态以后再确定渗透压测定值，并且将渗透压测定值作为测定结果，能够提升渗透压测定过程中的准确性，使测定结果更加准确和可靠。
在一些更加优选地实施方式中，所述胶体渗透压测定方法，还包括：
S6、基于渗透压测定值，获取渗透压测定值的测定时刻；
在一些实施方式中，将稳定状态时所述滑动窗口内各个渗透压平均值作为渗透压测定值以后，将滑动窗口中点的测定时间作为测定时刻。
作为一个示例，操作人员在渗透压值测定开始以后在15s-20s的滑动窗口内达到了稳定状态，则测定时刻为第17.5s。
S7、基于所述测定时刻及预设传感器特性曲线函数，获取测定时刻的传感器偏移量，所述预设传感器特性曲线函数为传感器偏移量与测定时间的曲线函数；
S8、基于渗透压测定值及传感器偏移量，获取渗透压修正值；
在一些实施方式中，所述渗透压修正值=渗透压测定值+传感器偏移量。
作为一个示例，测定胶体渗透压时，设渗透压测定值为，测定时刻为/>，根据传感器特性曲线函数计算得到/>时刻，传感器偏移量为/>，则/>时刻渗透压修正值=/>。
进一步地，传感器的零点通常是在特定环境下校准的，而在实际测定过程中，传感器内部元件的温度敏感性可能会导致零点发生偏移，通过计算传感器在测定过程中的偏移量，以补偿渗透压测定值，得到渗透压修正值，最后将渗透压修正值作为最终渗透压测定值输出，有效提高了渗透压测定过程中的测定精度，从而降低传感器零点偏移对测定结果的影响。
在一些优选地实施方式中，步骤S7中，预设传感器特性曲线函数包括以下步骤：
S701、预设第一传感器特性曲线函数；
在一些实施方式中，渗透压测定仪器组装完成后进行一次传感器特性曲线函数自测试，以此获取初始传感器特性曲线函数。
S702、获取传感器工作但未处于渗透压测定状态时的多个传感器测定数据；
在一些实施方式中，所述获取传感器工作但未处于渗透压测定状态时的多个传感器测定数据可在渗透压测定仪器开机以后静置一段时间的过程中进行，以此获取多个偏移量测定时刻，以及传感器偏移量。
S703、基于第一传感器特性曲线函数以及传感器工作但未处于渗透压测定状态时的多个传感器测定数据，判断第一传感器特性曲线函数的偏差值是否在偏差范围内；
S704、当所述偏差值在所述偏差范围内时，将第一传感器特性曲线函数作为预设传感器特性曲线函数；
S705、当所述偏差值不在所述偏差范围内时，构建第二传感器特性曲线函数作为预设传感器特性曲线函数；
在一些实施方式中，所述判断第一传感器特性曲线函数的偏差值是否在偏差范围内包括：
S7031、根据偏移量测定时刻，确定第一传感器特性曲线函数上与所述偏移量测定时刻对应的计算偏移量；
S7032、判断计算偏移量与传感器偏移量的之间偏差值是否在偏差范围内；
在一些优选地实施方式中，当所述计算偏移量与传感器偏移量的偏差值在所述偏差范围内时，将第一传感器特性曲线函数作为预设传感器特性曲线函数；当所述偏差值不在所述偏差范围内时，构建第二传感器特性曲线函数作为预设传感器特性曲线函数包括：
当所述计算偏移量与传感器偏移量的偏差值不在所述偏差范围内时，构建第二传感器特性曲线函数作为预设传感器特性曲线函数。
作为一个示例，渗透压测定仪器在开机静置时，设偏移量测定时刻为，传感器偏移量为/>，根据第一传感器特性曲线函数计算得到偏移量测定时刻为/>时，计算偏移量为，若/>与/>之间的差值小于等于第二阈值，则计算偏移量与传感器偏移量的偏差值在偏差范围内。
其中，所述构建第二传感器特性曲线函数包括以下步骤：
S7051、基于所述传感器工作但未处于渗透压测定状态时的多个传感器测定数据，进行一阶低通滤波算法处理，获取修正后的传感器测定数据；
所述一阶低通滤波算法公式为：；
其中，其中α为滤波系数；
Vin为本次滤波的输入值；
Vlast为上一次滤波的输出值；
Vout为本次滤波的输出值。
可以理解的是，传感器的测量值可能会受到噪声的影响，通过一阶低通滤波算法对传感器的测量值进行处理，能够更加平滑和稳定的输出。
S7052、基于修正后的传感器测定数据，进行五次多项式曲线拟合，获取第二传感器特性曲线函数；
设第二传感器特性曲线函数为:
（1）
其中，a0、a1、a2、a3、a4以及a5分别为曲线常数项到五次项的系数；t为时间变量；y(t)为传感器偏移值；
基于修正后的传感器测定数据求解式（1）获取第二传感器特性曲线函数。
在一些实施方式中，为将多个偏移量测定时刻，以及与偏移量测定时刻相对应的传感器偏移量在一阶低通滤波算法处理后进行五次多项式曲线拟合，求解曲线常数项到五次项的系数，获取第二传感器特性曲线函数。
当然，操作人员在进行传感器特性曲线函数自测试，以此得到初始传感器特性曲线函数时，也可通过构建第二传感器特性曲线函数的方式构建初始传感器特性曲线函数。
进一步地，传感器长时间运行和使用会导致传感器内部元件的老化和磨损，这可能会引起零点的漂移，另一方面，测定环境中的振动、震动、电磁干扰等因素均可能对传感器的零点产生影响，因此，针对测定环境对传感器特性曲线函数进行更新，使传感器在测试过程中的偏移量更加接近真实值，进一步提高了最终渗透压测定值的测定精度。
实施例二：请参阅图3-图5，本发明第二方面提供了一种多功能胶体渗透压仪，采用实施例一中所述的一种胶体渗透压测定方法进行测定，包括：采集模块1，用于获取测定对象的实时数据；控制模块2，所述控制模块2与采集模块1电性连接，用于处理采集模块1获取的实时数据。
进一步地，所述采集模块1包括：压力传感器11，用于获取检测对象的实时渗透压；具体地，所述压力传感器11通过感受压力信号，并将压力信号转换成可用的电信号输出至控制模块2中。
在一些优选地实施方式中，所述压力传感器11可以是电阻桥式压力传感器，电阻桥式压力传感器由多个电阻组成电桥，当外力作用于传感器时，电桥中的电阻值会发生变化，从而产生电压信号，通过放大电路和滤波电路处理后，可以得到与压力成正比的电信号，测量范围可以达到-300mmHg~300mmHg。
进一步地，所述控制模块2包括：主控制器21，用于接收实时数据并对实时数据进行处理，在一些实施方式中，所述主控制器21接收到压力传感器11获取的实时渗透压后，将获取到的实时渗透压进行处理，从而得到渗透压测定值，并作为测定的渗透压数值进行显示。
在一些实施方式中，所述控制模块2还包括：差分放大电路22，用于将所述压力传感器11传入的差分电压信号转换为电压信号，并将信号进行放大；滤波电路23，所述滤波电路23与差分放大电路22电性连接，用于对信号进行硬件滤波；采集电路24，所述采集电路24与滤波电路23电性连接，用于采集并发送数据。
在一些优选地实施方式中，所述采集电路24可以是AD采样芯片，具有24位采样率，理论精度可以达到0.000036mmHg。
进一步地，所述多功能胶体渗透压仪还包括：监测模块3，用于监测采集模块1所处环境的温度；温度控制模块4，所述温度控制模块4与监测模块3电性连接，通过PID算法控制采集模块1所处环境的温度；加热模块5，所述加热模块5与温度控制模块4电性连接，用于对采集模块1进行加热处理；降温模块6，所述降温模块6与温度控制模块4电性连接，用于对采集模块1进行降温处理。
在一些优选地实施方式中，所述监测模块3包括：温度传感器31，用于监测采集模块1所处环境的温度，进一步地，可将温度传感器31设于压力传感器11的附近，通过感受温度并转换成可用的信号输出至温度控制模块4中。
进一步地，所述加热模块5包括：加热电阻51，用于对采集模块1进行加热；在一些优选地实施方式中，可将所述加热电阻51设于压力传感器11的一侧，利用电流通过电阻体的热效应，对压力传感器11进行电加热，以起到提升压力传感器11所处环境温度的作用。
进一步地，所述降温模块6包括：散热风扇61，用于对采集模块1进行降温；在一些优选地实施方式中，所述散热风扇61设于压力传感器11远离加热电阻51的另一侧，通过产生气流来加速压力传感器11周围空气的流动，从而改变接触物体表面与空气的热传导效率。具体而言，当散热风扇61的扇叶旋转时，扇叶上的叶片将周围的空气带动，形成风流，这个风流经过压力传感器11表面时，与表面接触的空气通过对流传热，从而将物体表面的热量带走，以起到降低压力传感器11所处环境温度的作用。
进一步地，所述通过PID算法控制采集模块所处环境的温度包括：
S9、获取采集模块所处环境的实时温度；
在一些实施方式中，通过温度传感器31获取采集模块1所处环境的温度并将实时数据输出至温度控制模块4中。
S10、根据所述采集模块所处环境的实时温度计算加热电阻的功率和散热风扇的转速；
在一些实施方式中，步骤S10、根据所述采集模块所处环境的实时温度计算加热电阻的功率和散热风扇的转速包括：
S1001、根据温度传感器31获取的实时温度计算温度偏差值；
其中，温度偏差值=预设温度-实时温度；
在一些优选地实施方式中，所述预设温度为30℃，以保持压力传感器11所处环境的温度为30℃，提升传感器测定精度。
S1002、根据温度偏差值计算加热电阻的功率和散热风扇的转速；
其中，所述加热电阻的功率和散热风扇的转速计算公式为：
；
其中，KP、KI、KD分别为比例项、积分项、微分项的系数；表示/>时刻的温度偏差值；/>表示/>时刻的上一时刻的温度偏差值；/>表示第0到/>时刻所有温度偏差值的和；T为采样周期；/>表示输出的加热电阻的功率和散热风扇的转速。
S11、根据计算得到的加热电阻的功率和散热风扇的转速调节加热电阻的功率和散热风扇的转速。
在一些实施方式中，所述温度控制模块4根据计算得到的加热电阻的功率和散热风扇的转速来调节加热电阻51的功率和散热风扇61的转速。可以理解的是，通过温度传感器31采集压力传感器11所处环境的温度，温度控制电路25调节加热电阻的功率和散热风扇的转速，从而对压力传感器11的周围温度进行控制，在温度过高自动调节散热风扇转速进行降温，在温度过低自动调节加热电阻功率进行升温，将所述压力传感器11所处的环境温度控制在一定范围内，以消除传感器的温度漂移，进一步提升了传感器的精度，提高多功能胶体渗透压仪的测定精度。
实施例三：请参阅图6-图7，本发明第三方面提供了一种多功能胶体渗透压仪的应用，采用实施例二中所述的多功能胶体渗透压仪，包括以下步骤：
S12、采集同一用户的测定记录，所述测定记录包括渗透压测定值，以及与所述渗透压测定值相对应的测定时刻；
S13、将所述测定记录进行插值处理，获取多组渗透压测定值，以及与所述渗透压测定值相对应的测定时刻；
S14、根据多组渗透压测定值，以及与所述渗透压测定值相对应的测定时刻，进行渗透压值预测；
在一些优选实施方式中，在所述对所述测定记录进行插值处理，获取多组渗透压测定值，以及与所述渗透压测定值相对应的测定时刻之前，还包括：
判断测定记录中，渗透压测定值的数量是否大于预设值；
（1）若所述测定记录中渗透压测定值的数量大于等于预设值，则进入对所述测定记录进行插值处理，获取多组渗透压测定值，以及与所述渗透压测定值相对应的测定时刻步骤；
（2）若所述测定记录中渗透压测定值的数量小于预设值，则输出同一用户测定记录中最近一次测定的渗透压测定值。
如上原因在于，针对不同用户，存在多功能胶体渗透压仪测定次数不同的情况，当某一用户的测定样本较少时，针对该用户最近一次的渗透压测定值进行分析即可。
在一些优选地实施方式中，步骤S13、对所述测定记录进行插值处理，获取多组渗透压测定值，以及与所述渗透压测定值相对应的测定时刻，包括：
S1301、输入插值时刻；
S1302、从所述测定记录中获取第一渗透压测定值，与所述第一渗透压测定值相对应的第一测定时刻；以及获取第二渗透压测定值，与所述第二渗透压测定值相对应的第二测定时刻，其中，所述插值时刻位于第一测定时刻及第二测定时刻之间。
S1303、基于所述插值时刻，第一渗透压测定值，第一测定时刻，第二渗透压测定值，第二测定时刻计算插值渗透压测定值；
其中，所述插值渗透压测定值的计算方式为：
；
其中，为插值渗透压测定值，/>为插值时刻；/>为第一测定时刻，/>为第一渗透压测定值；/>为第二测定时刻，/>为第二渗透压测定值。
作为一个示例，设，，，…时刻，同一用户的测定记录中渗透压测定值分别为，，，…，对于其中两个时刻的数据和，设其中间时刻的插入数据为则：（2）
整理公式(2)得：
（3）
从而根据插值时刻，通过式（3）计算得到/>时刻的插值渗透压测定值/>，通过插值处理使数据集更加平滑；另一方面，也更适合机器学习算法的训练，有助于提高模型的性能和鲁棒性。
在一些实施方式中，步骤S14、根据多组渗透压测定值，以及与所述渗透压测定值相对应的测定时刻，进行渗透压值预测包括：
S1401、将多组渗透压测定值，以及与所述渗透压测定值相对应的测定时刻进行拟合，获取渗透压测定值拟合函数；
S1402、输入预测时刻，获取渗透压值预测值。
在一些优选地实施方式中，获取渗透压测定值拟合函数包括：
设渗透压测定值拟合函数为：
（4）
其中，多组渗透压测定值的点集为：
（5）
与所述渗透压测定值相对应的测定时刻的点集为：
（6）
有方程：
（7）
令：
（8）
（9）
（10）
则式（7）为：
（11）
求解式（11）获取渗透压测定值拟合函数。
进一步地，所述渗透压测定值拟合函数为渗透压测定值与测定时间的曲线函数，操作人员可通过输入预测时刻，获得下次或者未来多次的渗透压测定预测值，从而在分析后给出未来可能出现的情况，进而做出相应的意见和建议，以起到预防作用。
最后应说明的是：本发明实施例公开的仅为本发明较佳实施例而已，仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各项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；而这些修改或替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各项实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种胶体渗透压测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
连续获取多个实时渗透压值；
基于所述多个实时渗透压值，获取滑动窗口内渗透压平均值；
基于所述渗透压平均值，判断渗透压值是否达到稳定状态；
确定渗透压测定值。
2.根据权利要求1所述的一种胶体渗透压测定方法，其特征在于，所述判断渗透压值是否达到稳定状态包括：
若所述渗透压平均值与各个实时渗透压值之间差值小于等于第一阈值，则判断所述渗透压值达到稳定状态；
所述渗透压测定值等于稳定状态时滑动窗口内渗透压平均值。
3.根据权利要求2所述的一种胶体渗透压测定方法，其特征在于，还包括：
基于渗透压测定值，获取渗透压测定值的测定时刻；
基于所述测定时刻及预设传感器特性曲线函数，获取测定时刻的传感器偏移量，所述预设传感器特性曲线函数为传感器偏移量与测定时间的曲线函数；
基于渗透压测定值及传感器偏移量，获取渗透压修正值；
其中，所述预设传感器特性曲线函数包括以下步骤：
预设第一传感器特性曲线函数；
获取传感器工作但未处于渗透压测定状态时的多个传感器测定数据；
基于第一传感器特性曲线函数以及传感器工作但未处于渗透压测定状态时的多个传感器测定数据，判断第一传感器特性曲线函数的偏差值是否在偏差范围内；
当所述偏差值在所述偏差范围内时，将第一传感器特性曲线函数作为预设传感器特性曲线函数；
当所述偏差值不在所述偏差范围内时，构建第二传感器特性曲线函数作为预设传感器特性曲线函数。
4.根据权利要求3所述的一种胶体渗透压测定方法，其特征在于，所述构建第二传感器特性曲线函数包括以下步骤：
基于所述传感器工作但未处于渗透压测定状态时的多个传感器测定数据，进行一阶低通滤波算法处理，获取修正后的传感器测定数据；
所述一阶低通滤波算法公式为：
；
其中，其中α为滤波系数；Vin为本次滤波的输入值；Vlast为上一次滤波的输出值；Vout为本次滤波的输出值；基于修正后的传感器测定数据，进行五次多项式曲线拟合，获取第二传感器特性曲线函数；
设第二传感器特性曲线函数为:
（1）
其中，a0、a1、a2、a3、a4以及a5分别为曲线常数项到五次项的系数；t为时间变量；y(t)为传感器偏移值；
基于修正后的传感器测定数据求解式（1）获取第二传感器特性曲线函数。
5.一种多功能胶体渗透压仪，其特征在于，采用权利要求1-4中任一项所述胶体渗透压测定方法进行测定，包括：采集模块，用于获取测定对象的实时数据；控制模块，所述控制模块与采集模块电性连接，用于处理采集模块获取的实时数据。
6.根据权利要求5所述的一种多功能胶体渗透压仪，其特征在于，还包括：
监测模块，用于监测采集模块所处环境的温度；
温度控制模块，所述温度控制模块与监测模块电性连接，通过PID算法控制采集模块所处环境的温度；
加热模块，所述加热模块与温度控制模块电性连接，用于对采集模块进行加热处理；
降温模块，所述降温模块与温度控制模块电性连接，用于对采集模块进行降温处理；
其中，所述加热模块包括：加热电阻；所述降温模块包括：散热风扇；
其中，所述通过PID算法控制采集模块所处环境的温度包括：
获取采集模块所处环境的实时温度；
根据所述采集模块所处环境的实时温度计算加热电阻的功率和散热风扇的转速；
其中，所述加热电阻的功率和散热风扇的转速计算公式为：
；
其中，KP、KI、KD分别为比例项、积分项、微分项的系数；表示/>时刻的温度偏差值；表示/>时刻的上一时刻的温度偏差值；/>表示第0到/>时刻所有温度偏差值的和；T为采样周期；/>表示输出的加热电阻的功率和散热风扇的转速；温度偏差值=预设温度-实时温度；
根据计算得到的加热电阻的功率和散热风扇的转速调节加热电阻的功率和散热风扇的转速。
7.一种多功能胶体渗透压仪的应用，其特征在于，采用权利要求3-6中任一项所述的多功能胶体渗透压仪，包括以下步骤：
采集同一用户的测定记录，所述测定记录包括渗透压测定值，以及与所述渗透压测定值相对应的测定时刻；
将所述测定记录进行插值处理，获取多组渗透压测定值，以及与所述渗透压测定值相对应的测定时刻；
根据多组渗透压测定值，以及与所述渗透压测定值相对应的测定时刻，进行渗透压值预测。
8.根据权利要求7所述的一种多功能胶体渗透压仪的应用，其特征在于，在将所述测定记录进行插值处理，获取多组渗透压测定值，以及与所述渗透压测定值相对应的测定时刻，还包括：
判断测定记录中，渗透压测定值的数量是否大于预设值；
（1）若所述测定记录中渗透压测定值的数量大于等于预设值，则进入对所述测定记录进行插值处理，获取多组渗透压测定值，以及与所述渗透压测定值相对应的测定时刻步骤；
（2）若所述测定记录中渗透压测定值的数量小于预设值，则输出同一用户测定记录中最近一次测定的渗透压测定值。
9.根据权利要求7所述的一种多功能胶体渗透压仪的应用，其特征在于，所述将所述测定记录进行插值处理，获取多组渗透压测定值，以及与所述渗透压测定值相对应的测定时刻，包括：
输入插值时刻；
从所述测定记录中获取第一渗透压测定值，与所述第一渗透压测定值相对应的第一测定时刻；以及获取第二渗透压测定值，与所述第二渗透压测定值相对应的第二测定时刻，其中，所述插值时刻位于第一测定时刻及第二测定时刻之间；
基于所述插值时刻，第一渗透压测定值，第一测定时刻，第二渗透压测定值，第二测定时刻计算插值渗透压测定值；
其中，所述插值渗透压测定值的计算方式为：
；
其中，为插值渗透压测定值，/>为插值时刻；/>为第一测定时刻，/>为第一渗透压测定值；/>为第二测定时刻，/>为第二渗透压测定值。
10.根据权利要求7所述的一种多功能胶体渗透压仪的应用，其特征在于，所述根据多组渗透压测定值，以及与所述渗透压测定值相对应的测定时刻，进行渗透压值预测，包括：
将多组渗透压测定值，以及与所述渗透压测定值相对应的测定时刻进行拟合，获取渗透压测定值拟合函数；
输入预测时刻，获取渗透压值预测；
所述获取渗透压测定值拟合函数包括：
设渗透压测定值拟合函数为：
（4）
其中，多组渗透压测定值的点集为：
（5）
与所述渗透压测定值相对应的测定时刻的点集为：
（6）
有方程：
（7）
令：
（8）
（9）
（10）
则式（7）为：
（11）
求解式（11）获取渗透压测定值拟合函数。
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117481629B (zh) | 2024-03-26 |
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