CN117782289B - 基于物联网的数字称重系统及其称重方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的数字称重系统及其称重方法，所述系统包括秤台、物联网数字称重仪表（以下简称数字仪表）、外部设备以及多个数字传感器，数字仪表每隔预设的同步时间T给所有数字传感器发送同步指令；各数字传感器收到同步指令后，立即进行AD采样，滤波得到AD数据并缓存；数字仪表轮询读取每个数字传感器的同一时刻的AD数据，计算得到滤波后的重量数据。本发明可根据现场秤台安装结构、数字传感器通讯总线的拓扑类型和实际通讯效果，自动选择最佳的称重效果，有效提高现场称重数据的响应速度，并且确保称重系统的称量精度。

Description

基于物联网的数字称重系统及其称重方法

技术领域

本发明涉及称重计量与物联网技术领域，尤其涉及一种基于物联网的数字称重系统及其称重方法。

背景技术

称重传感器是一种将质量信号转变为可测量的电信号并输出的装置，在物联网在线测量、工业测量、商用测量及实验测量等诸多应用场合中发挥着重要的作用。

称重传感器包括模拟式称重传感器和数字式称重传感器两大类。常用的模拟式称重传感器主要为应变式压力传感器，由弹性体、应变片、补偿电路、线缆等部分组成。数字式称重传感器是在普通模拟式称重传感器的基础上，内嵌了A/D处理模块（包含了电源电路、A/D电路、滤波电路、MCU处理器、通信接口电路等），直接将内部的模拟电信号转换成特定的数字通信信号输出，常见的输出接口有RS485、RS422及CAN总线等。

模拟式称重传感器需要将微弱的电信号通过传感器连接线传输给称重仪表，传输线通常长度3m-100m，会受到温度变化影响、周边强电设备的电磁干扰等诸多干扰因素，使得传感器信号叠加了许多复杂干扰信号，影响实际输出精度。而数字式称重传感器直接在传感器内部短线连接应变片对应补偿电路的输出端，由A/D电路及滤波电路直接处理传感器内部模拟输出信号，规避了传输线引入的干扰信号，从而能有效提高输出精度。

现有的数字式称重传感器，由于受成本及现场布线效果的影响，大多数采用RS485通信接口，通信波特率9600-115200 bit/s。在复杂现场环境的长距离布线（≥100m）或者非总线型拓扑结构下，通常波特率只能到9600-19200 bit/s。内部A/D电路的转换速率通常为10次/s～20次/s。为避免网络拥塞，串口通道利用率按80%换算。

按数字传感器轮询指令，以常用的通讯采集指令为例：

① 仪表给传感器发送指令，查询1号称重传感器重量，发送9字节（ASCII）：

S01;MSV?;

② 1号称重传感器回复指令，返回重量值（500），发送6字节：

01 00 01 F4 0D 0A

③ 仪表给传感器发送指令，查询2号称重传感器重量，发送9字节：

S02;MSV?;

④ 2号称重传感器回复指令，返回重量值（502），发送6字节：

02 00 01 F6 0D 0A

以此类推，进行所有传感器的轮询。每轮询一个传感器，需要进行9+6=15个字节的交互。

以波特率=9600bit/s为例，约定串口数据格式为数据位8位，起始位1位，停止位1位，无校验。每发送1个字节需要的码元（bit）数 = 8bit(数据位)+1bit(起始位)+1bit（停止位）=10 bit。每秒传输字节数=960 bytes，按80%通道利用率，9600 * 0.8=768 字节/s，按常用通讯采集指令轮询，轮询一个传感器需要15个字节，最多51次轮询采集。每个秤台按8个传感器计算，每秒最多轮询6圈，实现每秒6次的完整重量采集。以波特率=19200bit/s为例，每秒传输字节数=1920 bytes，按80%通道利用率，1920 * 0.8=1536 字节/s，按常用通讯采集指令轮询，轮询一个传感器需要15个字节，最多102次轮询采集。每个秤台按8个传感器计算，每秒最多轮询12圈，实现每秒12次的完整重量采集。

由于数字传感器内部的AD模块需定时采集传感器信号，并转换成数字信号高速输出，还需要监听通讯总线的信号，因此会产生一定的时间开销。通常每个数字传感器的响应时间不低于20ms，从而总线数据的采集上限为50次/s。当AD采样速率高于轮询速度时，不但引入了高速采集带来的额外噪声，提高AD的误码率，同时也因为无法及时将采集的数据传输给称重仪表，降低采集效率。

以上原因，为了满足AD采集的动态性能，虽然内部A/D电路的转换速率可以设置到很高，可设范围10次/s～960次/s，但由于常规RS485通讯瓶颈及数字模块响应速度的限制，通常只能设置到10次/s～20次/s。

由上可知，如何在现有硬件条件及现场网络布线情况下，提升称重数据采集的反应速度和称量精度，是个需要突破的技术难点。

称重用的秤台是依靠各支点称重传感器的平衡受力，各传感器称重受力的合力等于整秤的重量。刚加载重量时，秤台抖动，处于非平衡状态，此时各传感器受力不平衡，传感器的重量输出跳动比较大。当仪表轮询整秤的各个传感器重量数据时，该重量数据并不是同一时刻产生的，很多是多个不同时间点采集的重量，所计算得的整秤重量跳动比较大，很长时间才会达到稳定状态，同时，由于重量通讯数据的刷新较慢，更加延长了整秤重量的稳定时间，使得在一些对称重响应时间要求比较高的场合，该称重系统出现了明显的短板。如何在确保称量精度的前提下，提高称重响应速度，也是个需要突破的技术难点。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于物联网的数字称重系统及其称重方法，以提高现场对重量的响应速度，提高称量精度。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种基于物联网的数字称重系统，包括秤台、数字仪表、外部设备以及分别安装在秤台下的各个承重点的多个数字传感器，所述称重系统根据预设的滤波参数组合进行称重，其中，预设的滤波参数组合包括AD采样频率、通讯波特率、第一次滤波参数、第二次滤波参数，数字仪表每隔预设的同步时间T给所有数字传感器发送同步指令；各数字传感器收到同步指令后，立即进行AD采样，根据第一次滤波参数将AD采样的值进行第一次滤波，滤波得到AD数据并缓存；数字仪表轮询读取每个数字传感器的同一时刻的AD数据，根据获得的AD数据计算出该时刻的整秤的重量数据，再根据第二次滤波参数将整秤的重量数据进行第二次滤波，得到滤波后的重量数据。

进一步地，所述预设的滤波参数组合初始有n组，所述称重系统进行自适应滤波调试，从中选择对应的一组预设的滤波参数组合作为数字称重系统正常称重时所采用的滤波参数组合，自适应滤波调试过程如下：

数字仪表选取其中一组预设的滤波参数组合来获得滤波后的重量数据；并根据预设的判稳参数判断得到的滤波后的重量数据是否稳定，当重量数据稳定后，若存在连续3次同方向的重量变化，且总变化量超出预设的稳定阈值W1，使重量进入不稳定状态，则进行自适应滤波，并记录该时刻到稳定时的时间，即稳定时长WT1，同时，实时记录和更新重量的波动范围值FV1，当重量稳定后，结束本次自适应滤波；

再选取下一组预设的滤波参数组合来重新获得滤波后的重量数据，再次进行自适应滤波，并记录该时刻到下一次稳定时的时间，即稳定时长WT2，同时，实时记录和更新重量的波动范围值FV2，当重量稳定后，结束本次自适应滤波；

依次得到第n组预设的滤波参数组合对应的稳定时长WTn以及重量的波动范围值FVn；

当获取完n组稳定时长以及重量的波动范围值后，则判断选择一组预设的滤波参数组合作为数字称重系统正常称重时所采用的滤波参数组合，判断过程如下：

数字仪表从WT1～WTn中计算最小值WTmin和次小值WTmin2，及分别与最小值WTmin和次小值WTmin2对应的FVn1和FVn2；

当|WTmin - WTmin2|＜0.1s时，选择FVn1和FVn2中的最小值对应的该组预设的滤波参数组合作为数字称重系统正常称重时采用的滤波参数组合；

当|WTmin - WTmin2|≥0.1s时，选择最小值WTmin对应的该组预设的滤波参数组合作为数字称重系统正常称重时采用的滤波参数组合。

进一步地，重量的波动范围值为预设时间内的重量最大值和最小值的差值。

进一步地，所述AD数据包括数字传感器输出的AD码以及与AD码对应的重量值。

相应地，本发明实施例还提供了一种基于物联网的数字称重系统的称重方法，包括：

步骤1：所述称重系统根据预设的滤波参数组合进行称重，其中，预设的滤波参数组合包括AD采样频率、通讯波特率、第一次滤波参数、第二次滤波参数，数字仪表每隔预设的同步时间T给所有数字传感器发送同步指令；

步骤2：各数字传感器收到同步指令后，立即进行AD采样，根据第一次滤波参数将AD采样的值进行第一次滤波，滤波得到AD数据并缓存；

步骤3：数字仪表轮询读取每个数字传感器的同一时刻的AD数据，根据获得的AD数据计算出该时刻的整秤的重量数据，再根据第二次滤波参数将整秤的重量数据进行第二次滤波，得到滤波后的重量数据。

进一步地，步骤3之后还包括自适应滤波调试步骤：

所述预设的滤波参数组合初始有n组；数字仪表选取其中一组预设的滤波参数组合，循环步骤1-步骤3，获得滤波后的重量数据；并根据预设的判稳参数判断得到的滤波后的重量数据是否稳定，当重量数据稳定后，若存在连续3次同方向的重量变化，且总变化量超出预设的稳定阈值W1，使重量进入不稳定状态，则进行自适应滤波，记录该时刻到稳定时的时间，即稳定时长WT1，同时，实时记录和更新重量的波动范围值FV1，当重量稳定后，结束本次自适应滤波；

选取下一组预设的滤波参数组合，循环步骤1-步骤3，来重新获得滤波后的重量数据，再次进行自适应滤波，记录稳定时长WT2，同时，实时记录和更新重量的波动范围值FV2，当重量稳定后，结束本次自适应滤波；

依次得到第n组预设的滤波参数组合对应的稳定时长WTn以及重量的波动范围值FVn；

当获取完n组稳定时长以及重量的波动范围值后，则根据以下步骤判断选择一组预设的滤波参数组合作为数字称重系统正常称重时所采用的滤波参数组合：

数字仪表从WT1～WTn中计算最小值WTmin和次小值WTmin2，及分别与最小值WTmin和次小值WTmin2对应的FVn1和FVn2；

当|WTmin - WTmin2|＜0.1s时，选择FVn1和FVn2中的最小值对应的该组预设的滤波参数组合作为数字称重系统正常称重时采用的滤波参数组合；

当|WTmin - WTmin2|≥0.1s时，选择最小值WTmin对应的该组预设的滤波参数组合作为数字称重系统正常称重时采用的滤波参数组合。

进一步地，重量的波动范围值为预设时间内的重量最大值和最小值的差值。

进一步地，所述AD数据包括数字传感器输出的AD码以及与AD码对应的重量值。

本发明的有益效果为：本发明能够快速且可靠处理重量数据，有效消除或降低干扰信号和数据；本发明采用同步采样，捕捉整秤每个传感器在指定时刻的真实受力情况，并将该时刻的所有受力数据反馈到仪表处理，滤除无效的过程数据的干扰，提高称量精度及缩短稳定时间；本发明可以结合现场总线的通讯网络带宽情况，自适应的配置调节滤波相关参数，根据现场称重数据跳动及稳定情况，自行匹配最佳滤波相关参数，也可以由用户根据滤波效果自行选择不同滤波参数组合，满足现场对重量响应速度及称量精度的要求。

附图说明

图1是本发明实施例的基于物联网的数字称重系统的结构示意图。

图2是本发明实施例的基于物联网的数字称重系统的称重方法的流程示意图。

图3是本发明实施例的自适应滤波调试步骤的流程示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例中若有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中若涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

请参照图1，本发明实施例的基于物联网的数字称重系统包括秤台、数字仪表、外部设备、云服务端以及多个数字传感器。

数字传感器主要包括传感器模拟部件（含弹性体、应变片、补偿电路）、数字处理模块两部分。数字传感器通过数字通讯总线（如RS485通讯等）与数字仪表连接。

数字传感器的测量采用应变式原理，应变片固定在弹性体上。每个数字传感器至少4个应变片被连接在一起组成一个惠斯通电桥。多个数字传感器安装在秤台下的各个承重点。当秤台放置重物后，安装在秤台下的传感器弹性体在外力作用下产生弹性形变，弹性体上的应变片随之产生形变，从而因应变片电阻变化使电桥不平衡，产生电压信号输出。激励电压不变时，电桥电压输出信号的大小与传感器受力成正比。

数字处理模块由滤波电路、A/D转换电路，核心处理器及通讯电路组成。电桥电压输出信号经过滤波电路滤除一定频段的干扰信号后，传递给A/D转换电路输出AD码，在经过核心处理器进行数字滤波后，再由通讯电路（如RS485通讯等）发送给数字仪表。

数字仪表（即物联网数字称重仪表，简称数字仪表）提供人机交互界面、参数设定、整秤重量计算、报表记录、云服务端同步交互及在线通讯控制处理。

数字仪表处理各个数字传感器的重量数据并计算整秤重量，提供人机交互界面、设置各类参数、生成报表记录等，与云服务端同步交互称重信息和控制信息并快速响应远端用户操控指令，并根据重量信息来控制或传递到外部设备来进行关联操作，如打印称重记录、远程显示重量、PLC流程控制等。

云服务端用有线方式（标准网口）或无线方式（4G或Wifi等）与数字仪表通讯，同步称重数据、记录信息及用户控制信息，建立和维护称重记录数据库，提供远端查询、检索、统计和界面展示功能。同时可以快速响应远端用户的操控指令（如打印、置零等），并控制数字仪表或外部设备执行。

外部设备与数字仪表交互信息，提供打印、显示、控制等特定功能。外部设备主要有打印机、外部大显示屏、PLC、电机等，具体按用户实际需求来配置。部分外部设备具有云服务端连接功能，执行云服务端远端用户的操控指令，如打印、外部大显示屏显示等。

本发明实施例的基于物联网的数字称重系统的称重流程如下，请参照图2：

（1）首先设定数字仪表的同步时间T、初始滤波参数（AD采样频率、通讯波特率、第一次滤波参数、第二次滤波参数）及判稳参数（包括稳定范围、稳定时间），或直接使用数字仪表默认值。滤波参数均通过仪表自适应滤波模式匹配后获得，自适应滤波模式流程如图3。

AD采样频率越高，传感器对重量变化的响应越快，但采集到的AD数据干扰噪声越大，滤波前的数据跳变越明显。

通讯波特率越高，数字仪表采集到的AD数据越多，对应的整秤重量数据也越多，对整秤重量变化的响应也越快，但受网络拓扑结构和现场布线的影响，通讯波特率太高容易造成通讯不稳定，并且通讯波特率需要和AD采样频率相匹配，确保每次AD采样数据都能被读取到数字仪表，否则过高的AD采样反而增加了噪声干扰，使采样值不稳定。数字传感器与数字仪表的通讯波特率的改变，是通过交互特定通讯协议后，各自修改通讯配置来完成的。

第一次滤波参数属于数字传感器端的滤波，是对AD数据的直接滤波，包括滤波队列长度、滤波等级参数。采用滑动滤波、均值滤波、卡尔曼滤波等多种组合滤波方式。根据滤波等级的不同和滤波队列长度的不同，会有不同的滤波效果和响应速度。

第二次滤波参数属于数字仪表端的滤波，是对计算生成的整秤重量数据的滤波，包括滤波队列长度、滤波等级参数。采用滑动滤波、均值滤波、卡尔曼滤波等多种组合滤波方式。根据滤波等级的不同和滤波队列长度的不同，会有不同的滤波效果和响应速度。

（2）通过按键或通讯方式，开启数字仪表的自适应滤波调试功能。

（3）数字仪表轮询数字传感器，根据获得的AD数据计算整秤重量数据。此处的AD数据是数字传感器输出测量值的统称，既包括每个数字传感器AD电路输出的AD码，也包括与AD码对应的重量值。AD码与重量值成正比例关系，两种类型由数字传感器数据输出类型的设定来确定。

数字仪表根据以下流程计算整秤重量数据：

① 数字仪表每隔预设的同步时间T（该时间用来给数字传感器指定采样的时刻，确保每个间隔同步时间T内的首次数字传感器采样都是同时发生的，后面的自行采样也都是同步同频率进行的）给所有数字传感器发送同步指令，所有数字传感器收到同步指令后，立即进行AD采样，并将AD采样值输入第一级滤波器的队列Q1，队列长度为L1。将滤波后的AD数据放进输出缓存区。此后，按照预先设定的AD采样频率F1，定时采样传感器信号获得AD数据、滤波器滤波、输出缓存区待发送（AD数据包括AD电路输出的AD码，也包括与AD码所对应的单个传感器测得的重量值）。

② 数字仪表轮询读取每个数字传感器，获取一次AD数据。数字传感器收到读取指令后，输出缓冲区的AD数据。数字仪表轮询全部数字传感器AD数据后，按照所获得的这些特定时刻的传感器AD数据，计算出该时刻的整秤重量数据，再将整秤重量数据输入第二级滤波器的队列Q2，队列长度为L2，将滤波后的重量数据输出送显示、通讯及进行控制信号处理。

例如，例如同步时间T可以设置为5秒才进行一次，发送一次同步信号；但AD采样频率必须是高频的，必须至少10-20次/秒。若每个AD采样时间有偏差，最迟5秒就可以靠同步信号纠正过来。

（4）当重量稳定后，存在连续3次同方向的重量变化（连续增加或连续减少），且总变化量超出稳定阈值W1，使重量进入不稳定状态，启动一次自适应滤波流程（当整秤加载或卸载重量时，会出现该类型的重量变化，会启动自适应滤波），并开启稳定判断定时器WT，记录到下一次稳定时的时长。同时，实时记录和更新重量的波动范围值FV，该值定义为预设时间内（优选为1秒内）的重量最大值和最小值的差值。

（5）仪表按照预设的第n组滤波参数组合（每次启动自适应滤波流程时，n值依次递增，直至最大）进行重量数据的采集和滤波处理，当重量第1次稳定后，结束本次自适应滤波流程，等待下一次的启动。同时，记录稳定判断定时器WT的值作为WTn，记录波动范围值FV作为FVn。

预设的滤波参数组合有n组。预设的滤波参数组合包括AD采样频率、通讯波特率、第一次滤波参数、第二次滤波参数。第一次滤波参数包括第一级滤波器的队列长度L1、滤波等级F1；第二次滤波参数包括第二级滤波器的队列长度为L2、滤波等级F2。例如，以n=8为例，即根据经验数据，预先设定了8组滤波参数组合（包括AD采样频率F1、第一级滤波器的队列长度L1、第二级滤波器的队列长度L2、滤波等级F1/F2、通讯波特率这些参数。该参数组合也可以用户预先自定义设定）。

（6）整秤反复加载或者卸载重量，循环（4）～(5)的步骤，仪表将记录多组滤波结果数据（例如，稳定判断时长WT1～WT8，波动范围值FV1～FV8）。

（7）通过按键或通讯方式，可关闭数字仪表的自适应滤波调试功能。

仪表自适应滤波模式，预设了参数——匹配次数n。当获取完n组稳定时长WTn以及重量的波动范围值FVn后，自动判断和选择最佳的滤波参数作为数字称重系统正常称重时采用的滤波参数组合。判断过程如下：

仪表从WT1～WT8中计算最小值WTmin和次小值WTmin2，及对应的FVn1及FVn2。

当|WTmin - WTmin2|＜0.1s时，选择FVn1和FVn2中的最小值对应的滤波参数组合作为正常称重时采用的滤波参数组合。

当|WTmin - WTmin2|≥0.1s时，选择最小值WTmin对应的该组预设的滤波参数组合值作为数字称重系统正常称重时采用的滤波参数组合。

用户也可以自行根据最终的滤波结果数据（稳定判断时长WT1～WT8，波动范围值FV1～FV8）来设定最终的参数组合。

（8）数字仪表将按照最终自适应滤波匹配参数或者用户设定的滤波参数组合来进行后续的正常称重计算过程。从而实现了在自适应滤波调试模式下，自动判断重量加载过程的稳定状态和称量精度范围，仪表自动确认或者用户根据效果确认不同的称量稳定效果，从而满足不同现场的要求。

本发明的数字仪表每隔时间T给所有数字传感器发送同步指令，所有传感器收到同步指令后，立即进行AD采样，数字仪表轮询获得的是传感器同步数据，计算的是完整的特定时刻的整秤数据，而不是当前采样的数据。当秤台趋近平衡稳定时，整秤数据将很快稳定下来，从而缩短整体稳定时间。而现有的非同步采样的称重数据，由于出现很多非同一时刻的称重数据干扰，整秤数据稳定较慢，本发明捕捉整秤每个传感器在指定时刻的真实受力情况，并将该时刻的所有受力数据反馈到仪表处理，滤除无效的过程数据的干扰，提高称量精度及缩短稳定时间，能够很好地解决该问题。

本发明可以在不改变现有RS485通讯形式及现场布线拓扑结构的情况下，充分利用现场总线的通讯网络带宽资源，将数据采集的速度与滤波处理算力平衡到数字传感器和数字仪表两端，实现称重数据的快速反应及平衡稳定。本发明可确保数字传感器重量采集能够及时输出到数字仪表，数字仪表对数字传感器的重量跳变能够及时响应。同时又可以在保证称量精度的前提下，最大限度提升数字传感器的AD采集速率，保持AD码的实时刷新，让真实重量的变化细节更突出。

请参照图2，本发明实施例的基于物联网的数字称重系统的称重方法包括步骤1～步骤3。

步骤1：数字仪表每隔预设的同步时间T给所有数字传感器发送同步指令。

步骤2：各数字传感器收到同步指令后，立即进行AD采样，根据第一次滤波参数将AD采样的值进行第一次滤波，滤波得到AD数据并缓存。

步骤3：数字仪表轮询读取每个数字传感器的AD数据，根据获得的AD数据计算出该时刻的整秤的重量数据，再根据第二次滤波参数将整秤的重量数据进行第二次滤波，得到滤波后的重量数据。具体实施时，第一次滤波和第二次滤波可综合用到几种滤波，滑动滤波、均值滤波、卡尔曼滤波等多种组合滤波方式。可根据实际滤波效果来选择，都需要用到队列数组。

作为一种实施方式，步骤3之后还包括自适应滤波调试步骤，自适应滤波调试步骤流程如图3所示：

数字仪表选取n组预设的滤波参数组合其中一组滤波参数组合，循环步骤1-步骤3，获得滤波后的重量数据；并根据预设的判稳参数判断得到的滤波后的重量数据是否稳定，当重量数据稳定后，若存在连续3次同方向的重量变化，且总变化量超出预设的稳定阈值W1，使重量进入不稳定状态，则进行自适应滤波，记录该时刻到稳定时的时间，即稳定时长WT1，同时，实时记录和更新重量的波动范围值FV1, 当重量稳定后，结束本次自适应滤波；

选取下一组滤波参数组合，循环步骤1-步骤3，来重新获得滤波后的重量数据，再次进行自适应滤波，记录到稳定时长WT2，同时，实时记录和更新重量的波动范围值FV2, 当重量稳定后，结束本次自适应滤波；

依次得到第n组预设的滤波参数组合对应的到稳定时长WTn以及重量的波动范围值FVn；

当获取完n组稳定时长以及重量的波动范围值后，则根据以下步骤判断选择一组预设的滤波参数组合作为数字称重系统正常称重时所采用的滤波参数组合：

数字仪表从WT1～WTn中计算最小值WTmin和次小值WTmin2，及分别与最小值WTmin和次小值WTmin2对应的FVn1和FVn2；

当|WTmin - WTmin2|＜0.1s时，选择FVn1和FVn2中的最小值对应的该组预设的滤波参数组合作为数字称重系统正常称重时采用的参数组合。

当|WTmin - WTmin2|≥0.1s时，选择最小值WTmin对应的该组预设的滤波参数组合值作为数字称重系统正常称重时采用的参数组合。

作为一种实施方式，重量的波动范围值为预设时间内的重量最大值和最小值的差值。

作为一种实施方式，所述AD数据包括数字传感器输出的AD码以及与AD码对应的重量值。

通过本发明技术方案，基于物联网的数字称重系统的数字仪表配合数字传感器，可根据现场秤台安装结构、数字传感器通讯总线的拓扑类型和实际通讯效果选择最佳的称重效果，有效提高现场称重数据的响应速度，并且确保称重系统的称量精度。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (7)

1.一种基于物联网的数字称重系统，包括秤台、数字仪表、外部设备以及分别安装在秤台下的各个承重点的多个数字传感器，其特征在于，所述称重系统根据预设的滤波参数组合进行称重，其中，预设的滤波参数组合包括AD采样频率、通讯波特率、第一次滤波参数、第二次滤波参数，数字仪表每隔预设的同步时间T给所有数字传感器发送同步指令；各数字传感器收到同步指令后，立即进行AD采样，根据第一次滤波参数将AD采样的值进行第一次滤波，滤波得到AD数据并缓存；数字仪表轮询读取每个数字传感器的同一时刻的AD数据，根据获得的AD数据计算出该时刻的整秤的重量数据，再根据第二次滤波参数将整秤的重量数据进行第二次滤波，得到滤波后的重量数据；

所述预设的滤波参数组合初始有n组，所述称重系统进行自适应滤波调试，从中选择对应的一组预设的滤波参数组合作为数字称重系统正常称重时所采用的滤波参数组合，自适应滤波调试过程如下：

数字仪表选取其中一组预设的滤波参数组合来获得滤波后的重量数据；并根据预设的判稳参数判断得到的滤波后的重量数据是否稳定，当重量数据稳定后，若存在连续3次同方向的重量变化，且总变化量超出预设的稳定阈值W1，使重量进入不稳定状态，则进行自适应滤波，并记录该时刻到下一次稳定时的时间，即稳定时长WT1，同时，实时记录和更新重量的波动范围值FV1，当重量稳定后，结束本次自适应滤波；

再选取下一组预设的滤波参数组合来重新获得滤波后的重量数据，再次进行自适应滤波，并记录该时刻到下一次稳定时的时间，即稳定时长WT2，同时，实时记录和更新重量的波动范围值FV2，当重量稳定后，结束本次自适应滤波；

依次得到第n组预设的滤波参数组合对应的稳定时长WTn以及重量的波动范围值FVn；

当获取完n组稳定时长以及重量的波动范围值后，则判断选择一组预设的滤波参数组合作为数字称重系统正常称重时所采用的滤波参数组合，判断过程如下：

数字仪表从WT1～WTn中计算最小值WTmin和次小值WTmin2，及分别与最小值WTmin和次小值WTmin2对应的FVn1和FVn2；

当|WTmin - WTmin2|＜0.1s时，选择FVn1和FVn2中的最小值对应的该组预设的滤波参数组合作为数字称重系统正常称重时采用的滤波参数组合；

当|WTmin - WTmin2|≥0.1s时，选择最小值WTmin对应的该组预设的滤波参数组合作为数字称重系统正常称重时采用的滤波参数组合。

2.如权利要求1所述的基于物联网的数字称重系统，其特征在于，重量的波动范围值为预设时间内的重量最大值和最小值的差值。

3.如权利要求1所述的基于物联网的数字称重系统，其特征在于，所述AD数据包括数字传感器输出的AD码以及与AD码对应的重量值。

4.一种如权利要求1-3中任一项所述的基于物联网的数字称重系统的称重方法，其特征在于，包括：

步骤1：所述称重系统根据预设的滤波参数组合进行称重，其中，预设的滤波参数组合包括AD采样频率、通讯波特率、第一次滤波参数、第二次滤波参数，数字仪表每隔预设的同步时间T给所有数字传感器发送同步指令；

步骤2：各数字传感器收到同步指令后，立即进行AD采样，根据第一次滤波参数将AD采样的值进行第一次滤波，滤波得到AD数据并缓存；

步骤3：数字仪表轮询读取每个数字传感器的同一时刻的AD数据，根据获得的AD数据计算出该时刻的整秤的重量数据，再根据第二次滤波参数将整秤的重量数据进行第二次滤波，得到滤波后的重量数据。

5.如权利要求4所述的基于物联网的数字称重系统的称重方法，其特征在于，步骤3之后还包括自适应滤波调试步骤：

所述预设的滤波参数组合初始有n组；数字仪表选取其中一组预设的滤波参数组合，循环步骤1-步骤3，获得滤波后的重量数据；并根据预设的判稳参数判断得到的滤波后的重量数据是否稳定，当重量数据稳定后，若存在连续3次同方向的重量变化，且总变化量超出预设的稳定阈值W1，使重量进入不稳定状态，则进行自适应滤波，记录该时刻到稳定时的时间，即稳定时长WT1，同时，实时记录和更新重量的波动范围值FV1, 当重量稳定后，结束本次自适应滤波；

选取下一组预设的滤波参数组合，循环步骤1-步骤3，来重新获得滤波后的重量数据，再次进行自适应滤波，记录稳定时长WT2，同时，实时记录和更新重量的波动范围值FV2, 当重量稳定后，结束本次自适应滤波；

依次得到第n组预设的滤波参数组合对应的稳定时长WTn以及重量的波动范围值FVn；

当获取完n组稳定时长以及重量的波动范围值后，则根据以下步骤判断选择一组预设的滤波参数组合作为数字称重系统正常称重时所采用的滤波参数组合：

数字仪表从WT1～WTn中计算最小值WTmin和次小值WTmin2，及分别与最小值WTmin和次小值WTmin2对应的FVn1和FVn2；

当|WTmin - WTmin2|＜0.1s时，选择FVn1和FVn2中的最小值对应的该组预设的滤波参数组合作为数字称重系统正常称重时采用的滤波参数组合；

当|WTmin - WTmin2|≥0.1s时，选择最小值WTmin对应的该组预设的滤波参数组合作为数字称重系统正常称重时采用的滤波参数组合。

6.如权利要求5所述的基于物联网的数字称重系统的称重方法，其特征在于，重量的波动范围值为预设时间内的重量最大值和最小值的差值。

7.如权利要求4所述的基于物联网的数字称重系统的称重方法，其特征在于，所述AD数据包括数字传感器输出的AD码以及与AD码对应的重量值。