專利名稱：一種?；愤\(yùn)輸智能罐箱運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種?；愤\(yùn)輸智能罐箱運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測方法 ，由信號預(yù)處理模塊和運(yùn)行狀態(tài)判決模塊組成，實(shí)現(xiàn)對危化品運(yùn)輸智能罐箱的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行 實(shí)時遠(yuǎn)程智能監(jiān)測。
背景技術(shù)：
危化品行業(yè)已經(jīng)成為我國國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展中一個重要的產(chǎn)業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著越 來越重要的作用。由于?；沸袠I(yè)自身的特殊性，對其有效的監(jiān)管尤其運(yùn)輸過程中的監(jiān)管方 法是相關(guān)政府部門、企業(yè)和科研單位關(guān)心的問題，危化品運(yùn)輸智能罐箱也應(yīng)運(yùn)而生。這種危 化品運(yùn)輸智能罐箱上安裝了氣壓變送器、液位變送器、氣體變送器、門開關(guān)、以及GPS定位 系統(tǒng)等電子裝置，通過GPRS系統(tǒng)將這些電子裝置采集的氣壓、液位、氣體濃度、門開關(guān)、速 度和位置等信號傳送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。遠(yuǎn)程監(jiān)控中心一般采用閾值比較法來判斷危化品運(yùn)輸 智能罐箱的危險(xiǎn)狀態(tài)，其實(shí)現(xiàn)原理為根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別確定各物理量的比較閾值，當(dāng)危化 品運(yùn)輸智能罐箱上的某電子裝置實(shí)際測得數(shù)據(jù)超過相應(yīng)物理量的設(shè)定閾值則發(fā)出相應(yīng)的危險(xiǎn) 報(bào)警。但是，?；愤\(yùn)輸智能罐箱所處的運(yùn)行狀態(tài)復(fù)雜，包括空載、充裝、滿載、卸料狀態(tài) ，并且靜止和運(yùn)動情況下某些電子裝置的信號也有較大差異，實(shí)際使用中，在不同運(yùn)行狀態(tài) 下的危險(xiǎn)報(bào)警機(jī)制和危險(xiǎn)程度都有所不同。例如，正常卸料過程中液位變送器給出的液位信 號必然超過報(bào)警閾值，但此時不應(yīng)報(bào)警；運(yùn)輸過程中液位變送器給出的液位信號超過報(bào)警閾 值則可能是發(fā)生了泄漏事故，必須立即報(bào)警。實(shí)際上，?；愤\(yùn)輸智能罐箱有嚴(yán)格的運(yùn)行管 理機(jī)制，因此其狀態(tài)轉(zhuǎn)化有確定的運(yùn)行邏輯?；谖；愤\(yùn)輸智能罐箱自身的運(yùn)行邏輯，聯(lián) 合?；愤\(yùn)輸智能罐箱的氣壓、液位、氣體濃度、門開關(guān)、速度和位置等多種信號，通過多 傳感器信息融合的方法區(qū)分?；愤\(yùn)輸智能罐箱的運(yùn)行狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上針對不同的運(yùn)行狀 態(tài)設(shè)計(jì)相應(yīng)的報(bào)警機(jī)制，才能有效的實(shí)現(xiàn)對?；愤\(yùn)輸智能罐箱狀態(tài)的實(shí)時遠(yuǎn)程智能監(jiān)測。
有限狀態(tài)機(jī)(FSM)，是一個特殊的有向圖，它包含一些節(jié)點(diǎn)和連接節(jié)點(diǎn)的有向弧。每一 條弧上都帶有從一個節(jié)點(diǎn)進(jìn)入下一個節(jié)點(diǎn)的條件。鑒于有限狀態(tài)機(jī)的靈活性，因此可以在危 化品運(yùn)輸智能罐箱運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測中使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，根據(jù)?；愤\(yùn)輸智能罐箱(以下簡稱為智能罐 箱)有確定的運(yùn)行邏輯的特點(diǎn)，提出一種智能罐箱運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測方法。該方法應(yīng)用在智能罐 箱遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，能夠?qū)崟r智能監(jiān)測智能罐箱的運(yùn)行狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上針對不同的狀態(tài)設(shè)計(jì) 相應(yīng)的信號后處理機(jī)制和報(bào)警機(jī)制，可實(shí)現(xiàn)對危化品運(yùn)輸危險(xiǎn)狀況的快速反應(yīng)。
本發(fā)明提出的一種智能罐箱運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測方法，包括信號預(yù)處理模塊和運(yùn)行狀態(tài)判決模 塊。具體步驟如下
步驟l:預(yù)先根據(jù)智能罐箱的運(yùn)行邏輯建立有限狀態(tài)機(jī)，確定有限狀態(tài)機(jī)中的節(jié)點(diǎn)以及 節(jié)點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。
步驟2:當(dāng)遠(yuǎn)程監(jiān)控中心接收到智能罐箱的特征信號，如氣壓、液位、門開關(guān)、速度等 信號時，進(jìn)入如下步驟
(l)信號首先送入信號預(yù)處理模塊，信號預(yù)處理模塊根據(jù)信號性質(zhì)不同，對各種信 號進(jìn)行濾波和特征信息提取，構(gòu)成反映各信號幅度和變化趨勢的特征向量，作為運(yùn)行狀態(tài)判 決模塊的輸入。
(2)運(yùn)行狀態(tài)判決模塊的每個節(jié)點(diǎn)對應(yīng)智能罐箱的一種運(yùn)行狀態(tài)，由信號預(yù)處理模塊得 到的特征向量觸發(fā)有限狀態(tài)機(jī)的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換，確定當(dāng)前所處的節(jié)點(diǎn)從而判定智能罐箱的當(dāng)前運(yùn) 行狀態(tài)
A、 確定起始狀態(tài)標(biāo)志當(dāng)遠(yuǎn)程監(jiān)控中心首次接到新加入的智能罐箱信號、或者遠(yuǎn)程監(jiān) 控中心中已有智能罐箱的數(shù)據(jù)接收超時、或者遠(yuǎn)程監(jiān)控中心將已有智能罐箱的狀態(tài)復(fù)位，以 上三種情況的任一情況發(fā)生時，屬于未確定智能罐箱起始狀態(tài)并進(jìn)入步驟B，否則屬于已確 定智能罐箱起始狀態(tài)并進(jìn)入步驟C。
B、 未確定智能罐箱起始狀態(tài)，判斷智能罐箱起始狀態(tài)根據(jù)特征向量判斷有限狀態(tài)機(jī) 的當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)對應(yīng)智能罐箱所處的初始狀態(tài)。同時建立智能罐箱初始狀態(tài)已經(jīng)確定標(biāo)志。
C、 已確定智能罐箱起始狀態(tài)，判斷智能罐箱的當(dāng)前狀態(tài)根據(jù)前一時刻有限狀態(tài)機(jī)的 節(jié)點(diǎn)以及當(dāng)前時刻的特征向量，按照步驟l中確定的有限狀態(tài)機(jī)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換關(guān)系，得到當(dāng)前時 刻有限狀態(tài)機(jī)的節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)對應(yīng)智能罐箱當(dāng)前時刻的運(yùn)行狀態(tài)。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明智能罐箱運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測方法，智能罐箱狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖2是本發(fā)明的確定智能罐箱起始狀態(tài)流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖并通過實(shí)例對本發(fā)明提出的一種智能罐箱運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測方法進(jìn)行詳細(xì)說明 。本例中，以LNG智能罐箱為例，該智能罐箱安裝了氣壓變送器、液位變送器、氣體變送器 、門開關(guān)、以及GPS定位系統(tǒng)五種電子裝置，通過GPRS系統(tǒng)將這些電子裝置采集的氣壓、液 位、氣體濃度、門開關(guān)和速度信號傳送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。
如圖1所示根據(jù)LNG智能罐箱的運(yùn)行邏輯，建立的有限狀態(tài)機(jī)的節(jié)點(diǎn)如下
Sl空載運(yùn)動；
S2空載靜止；
S3空載査看；
S4裝液過程；
S5滿載運(yùn)動；
S6滿載靜止；
S7滿載査看；
S8卸液過程。
如圖一所示，根據(jù)LNG智能罐箱的運(yùn)行邏輯建立的有限狀態(tài)機(jī)的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換關(guān)系如下 當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是S1空載運(yùn)動，當(dāng)無速度、門關(guān)條件發(fā)生時，轉(zhuǎn)換到S2空載靜止節(jié)點(diǎn)。 當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是S1空載運(yùn)動，當(dāng)無速度、門開條件發(fā)生時，轉(zhuǎn)換到S3空載査看節(jié)點(diǎn)。 當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是S2空載靜止，當(dāng)有速度、門關(guān)條件發(fā)生時，轉(zhuǎn)換到S1空載運(yùn)動節(jié)點(diǎn)。 當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是S2空載靜止，當(dāng)門開條件發(fā)生時，轉(zhuǎn)換到S3空載査看節(jié)點(diǎn)。 當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是S3空載査看節(jié)點(diǎn)，當(dāng)門關(guān)條件發(fā)生時，轉(zhuǎn)換到S2空載靜止節(jié)點(diǎn)。 當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是S3空載査看節(jié)點(diǎn)，當(dāng)壓力下降趨勢、液位上升趨勢條件發(fā)生時，轉(zhuǎn)換到S4裝 液過程節(jié)點(diǎn)。
當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是S4裝液過程節(jié)點(diǎn)，當(dāng)有速度、門關(guān)條件發(fā)生時，轉(zhuǎn)換到S5滿載運(yùn)動節(jié)點(diǎn)。 當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是S4裝液過程節(jié)點(diǎn)，當(dāng)無速度、門關(guān)條件發(fā)生時，轉(zhuǎn)換到S6滿載靜止節(jié)點(diǎn)。 當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是S5滿載運(yùn)動節(jié)點(diǎn)，當(dāng)無速度、門關(guān)條件發(fā)生時，轉(zhuǎn)換到S6滿載靜止節(jié)點(diǎn)。 當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是S5滿載運(yùn)動節(jié)點(diǎn)，當(dāng)無速度、門開條件發(fā)生時，轉(zhuǎn)換到S7滿載査看節(jié)點(diǎn)。
5當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是S6滿載靜止節(jié)點(diǎn)，當(dāng)門開條件發(fā)生時，轉(zhuǎn)換到S7滿載査看節(jié)點(diǎn)。 當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是S6滿載靜止節(jié)點(diǎn)，當(dāng)有速度、門關(guān)條件發(fā)生時，轉(zhuǎn)換到S5滿載運(yùn)動節(jié)點(diǎn)。 當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是S7滿載査看節(jié)點(diǎn)，當(dāng)門關(guān)條件發(fā)生時，轉(zhuǎn)換到S6滿載靜止節(jié)點(diǎn)。 當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是S7滿載査看節(jié)點(diǎn)，當(dāng)壓力上升趨勢、液位下降趨勢條件發(fā)生時，轉(zhuǎn)換到S8卸 液過程節(jié)點(diǎn)。
當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是S8卸液過程節(jié)點(diǎn)，當(dāng)有速度、門關(guān)條件發(fā)生時，轉(zhuǎn)換到S1空載運(yùn)動節(jié)點(diǎn)。 當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是S8卸液過程節(jié)點(diǎn)，當(dāng)無速度、門關(guān)條件發(fā)生時，轉(zhuǎn)換到S2空載靜止節(jié)點(diǎn)。 當(dāng)遠(yuǎn)程監(jiān)控中心接收到智能罐箱的氣壓、液位、門開關(guān)、速度等信號，信號預(yù)處理模塊 對信號進(jìn)行處理，根據(jù)信號性質(zhì)不同，對各種信號進(jìn)行濾波和特征信息提取，構(gòu)成反映各信 號幅度和變化趨勢的特征向量。將門開關(guān)信號的門開、門關(guān)信號進(jìn)行二值化處理(例如0， 1 兩個值)。速度信號易受環(huán)境和測試手段的影響，采用加權(quán)平均法平滑處理。液位信號受環(huán) 境影響較大，采用卡爾曼濾波方法進(jìn)行平滑處理。將氣壓信號按時間進(jìn)行差分，得到氣壓變 化趨勢。將液位信號按時間進(jìn)行差分，得到液位變化趨勢。將經(jīng)過處理的氣壓信號、液位信 號、門開關(guān)信號、速度信號、氣壓變化趨勢和液位變化趨勢構(gòu)成特征向量，作為運(yùn)行狀態(tài)判 決模塊的輸入。
運(yùn)行狀態(tài)判決模塊根據(jù)特征向量判定智能罐箱的運(yùn)行狀態(tài)。
(I) 確定起始狀態(tài)標(biāo)志當(dāng)遠(yuǎn)程監(jiān)控中心首次接到新加入的智能罐箱信號、或者遠(yuǎn)程監(jiān) 控中心中已有智能罐箱的數(shù)據(jù)接收超時、或者遠(yuǎn)程監(jiān)控中心將已有智能罐箱的狀態(tài)復(fù)位，以 上三種情況的任一情況發(fā)生時，屬于未確定智能罐箱起始狀態(tài)并進(jìn)入步驟(II )，否則屬于 已確定智能罐箱起始狀態(tài)并進(jìn)入步驟(III)。
(II) 未確定智能罐箱起始狀態(tài)，判斷智能罐箱起始狀態(tài)根據(jù)特征向量判斷有限狀態(tài)機(jī) 的當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，如圖2所示，其中S1、 S2、 S3、 S4、 S5、 S6、 S7、 S8對應(yīng)于圖l中的有限狀態(tài)機(jī) 節(jié)點(diǎn)S1、 S2、 S3、 S4、 S5、 S6、 S7、 S8。判斷智能罐箱起始狀態(tài)包括如下步驟
Tl、根據(jù)特征向量中的速度，如果無速度則執(zhí)行步驟T2，否則執(zhí)行步驟T7。
T2、根據(jù)特征向量中的門開關(guān)，如果門開，則執(zhí)行步驟T3，否則執(zhí)行步驟T4。
T3、根據(jù)特征向量中的液位變化趨勢，如果是升液趨勢則執(zhí)行步驟T5，否則執(zhí)行步驟T6
T4、根據(jù)特征向量中的液位信號，如果是空載液位則智能罐箱起始狀態(tài)為空載靜止(S2)，否則智能罐箱起始狀態(tài)為滿載靜止(S6)。
T5、根據(jù)特征向量中的液位變化趨勢，如果是升液趨勢則智能罐箱起始狀態(tài)為裝液過程 (S4)，否則智能罐箱起始狀態(tài)為卸液過程(S8)。
T6、根據(jù)特征向量中的液位信號，如果是空載液位則智能罐箱起始狀態(tài)為空載査看(S3 )，否則智能罐箱起始狀態(tài)為滿載査看(S7)。
T7、根據(jù)特征向量中的液位信號，如果是空載液位則智能罐箱起始狀態(tài)為空載運(yùn)動(Sl )，否則智能罐箱起始狀態(tài)為滿載運(yùn)動(S5)。
完成以上步驟，建立智能罐箱"起始狀態(tài)已經(jīng)確定"標(biāo)志。
(III)已確定智能罐箱起始狀態(tài)，判斷智能罐箱的當(dāng)前狀態(tài)根據(jù)前一時刻有限狀態(tài)機(jī)的 節(jié)點(diǎn)以及當(dāng)前時刻的特征向量，按照前述的有限狀態(tài)機(jī)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換關(guān)系，得到當(dāng)前時刻有限狀 態(tài)機(jī)的節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)對應(yīng)智能罐箱當(dāng)前時刻的運(yùn)行狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種危化品運(yùn)輸智能罐箱運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于該智能罐箱運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測方法，包括信號預(yù)處理模塊和運(yùn)行狀態(tài)判決模塊；具體步驟如下步驟1預(yù)先根據(jù)智能罐箱的運(yùn)行邏輯建立有限狀態(tài)機(jī)，確定有限狀態(tài)機(jī)中的節(jié)點(diǎn)以及節(jié)點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系；步驟2當(dāng)遠(yuǎn)程監(jiān)控中心接收到智能罐箱的特征信號時，進(jìn)入如下步驟(1)信號首先送入信號預(yù)處理模塊，信號預(yù)處理模塊根據(jù)信號性質(zhì)不同，對各種信號進(jìn)行濾波和特征信息提取，構(gòu)成反映各信號幅度和變化趨勢的特征向量，作為運(yùn)行狀態(tài)判決模塊的輸入；(2)運(yùn)行狀態(tài)判決模塊的每個節(jié)點(diǎn)對應(yīng)智能罐箱的一種運(yùn)行狀態(tài)，由信號預(yù)處理模塊得到的特征向量觸發(fā)有限狀態(tài)機(jī)的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換，確定當(dāng)前所處的節(jié)點(diǎn)從而判定智能罐箱的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)A、確定起始狀態(tài)標(biāo)志當(dāng)遠(yuǎn)程監(jiān)控中心首次接到新加入的智能罐箱信號、或者遠(yuǎn)程監(jiān)控中心中已有智能罐箱的數(shù)據(jù)接收超時、或者遠(yuǎn)程監(jiān)控中心將已有智能罐箱的狀態(tài)復(fù)位，以上三種情況的任一情況發(fā)生時，屬于未確定智能罐箱起始狀態(tài)并進(jìn)入步驟B，否則屬于已確定智能罐箱起始狀態(tài)并進(jìn)入步驟C；B、未確定智能罐箱起始狀態(tài)，判斷智能罐箱起始狀態(tài)根據(jù)特征向量判斷有限狀態(tài)機(jī)的當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)對應(yīng)智能罐箱所處的初始狀態(tài)；同時建立智能罐箱初始狀態(tài)已經(jīng)確定標(biāo)志；C、已確定智能罐箱起始狀態(tài)，判斷智能罐箱的當(dāng)前狀態(tài)根據(jù)前一時刻有限狀態(tài)機(jī)的節(jié)點(diǎn)以及當(dāng)前時刻的特征向量，按照步驟1中確定的有限狀態(tài)機(jī)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換關(guān)系，得到當(dāng)前時刻有限狀態(tài)機(jī)的節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)對應(yīng)智能罐箱當(dāng)前時刻的運(yùn)行狀態(tài)。
全文摘要
一種?；愤\(yùn)輸智能罐箱運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測方法屬于遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域。公開了一種用于?；愤\(yùn)輸智能罐箱運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測方法。它由信號預(yù)處理模塊和運(yùn)行狀態(tài)判決模塊組成。信號預(yù)處理模塊包括信號的濾波和特征信息提取，運(yùn)行狀態(tài)判決模塊采用有限狀態(tài)機(jī)的方法對特征信息進(jìn)行融合，從而判定?；返倪\(yùn)行狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上針對不同的狀態(tài)設(shè)計(jì)相應(yīng)的信號后處理機(jī)制和報(bào)警機(jī)制，可實(shí)現(xiàn)對?；愤\(yùn)輸危險(xiǎn)狀況的快速反應(yīng)。
文檔編號G07C11/00GK101615313SQ20091030465
公開日2009年12月30日 申請日期2009年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月22日
發(fā)明者雋 余, 唐禎安, 崔遠(yuǎn)慧, 毅 陳, 魏廣芬, 黃正興 申請人:大連理工大學(xué)