专利名称：运输安全记录仪数据分析方法
技术领域：
本发明属于物流运输监控的技术数据分析领域，尤其是振动信号功率谱密度分析、冲击信号速度变化量统计，具体涉及一种运输安全记录仪数据分析方法。
背景技术：
国家的运输环境数据是一个国家的基础数据，与地理、水文数据具有同等重要的地位，各国都非常重视该数据的采集与整理。该数据对于提高运输效率、较少资源浪费、降低货损率等都将起到重要的作用。按照运输包装过程的需求，进行产品运输环境试验以及展开有关参数测量一直是非常复杂和繁重的一项工作。随着电子技术和电脑技术等高新技术的发展，这项工作状况大有改观，运输环境的试验及测量变得比过去简便多了。主要原因在于轻便的小型现场参数测量记录装置已经问世，这种记录仪可以独立使用并且可监 控产品物流运输中动力状态。为实现运输安全记录仪的有效利用，高效统计记录仪的采集数据，汇总分析记录仪的采集数据就显得十分必要与迫切。
发明内容
本发明的目的在于解决运输安全监控数据汇总及分析方法的不足，提供一种运输安全记录仪数据分析方法。本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的一种运输安全记录仪数据分析方法，该方法运行的硬件系统包括安全记录仪及分析主机，安全记录仪通过USB端口将采集到的加速度数据传送给分析主机，分析主机对采集数据的分析方法步骤如下⑴将安全记录仪数据线插入运行分析主机USB端口，将安全记录仪采集的数据导入分析主机；⑵采集数据的时域预处理，剔除数据野点，零均值处理；⑶低通滤波采用巴特沃思低通滤波器滤除对货物损害极小的高频信号；⑷计算加速度均方根；(5)得出功率谱密度运用周期图法得出振动加速度信号的功率谱密度；(6)计算冲击持续时间取加速度信号冲击响应峰值的第一个5%_20%信号所对应的时间为冲击计时的起点，取加速度信号冲击响应峰值的第二个5%-20%信号所对应的时间为冲击计时的终点，计算出冲击持续时间；(7)得出冲击持续时间速度变化量 加速度峰值统计点散图以冲击持续时间内速度变化量为横轴、冲击峰值即每个加速度信号的最大值为纵轴统计出点散图；(8)数据结果应用包括加速度均方根分析、功率谱密度应用及冲击持续时间速度变化量 加速度峰值统计点散图的应用。而且，所述步骤⑵采集数据的时域预处理，剔除数据野点，零均值处理的具体步骤是
①根据带限比较法，将安全记录仪加速度采集的数据依时间顺序设置采样值时间序列{Xi}，i = 1，2，3，. . .，N，计算采样值时间序列的方均与均方差值s,2 =P-P ；②数据野点判断:如果,Xi-kS^Xi+^Xi+kSi贝丨J xi+1是正常点，否则，xi+1为野点，对于判定为野点的数据将其从采集数据中剔除，系数k值在3至5之间取值；③零均值处理均值即采集信号的直流干扰项，根据信号的均值估计，在进行统计量计算之前，将均值去除。设{Xi}，i = 1，2，3，…，N，为加速度的采样值时间序列，记采样值均值为 ，有
权利要求
1.一种运输安全记录仪数据分析方法，该方法运行的硬件系统包括安全记录仪及分析主机，安全记录仪通过USB端口将采集到的加速度数据传送给分析主机，其特征在于分析主机对采集数据的分析方法步骤如下 ⑴将安全记录仪数据线插入运行分析主机USB端口，将安全记录仪采集的数据导入分析主机； ⑵采集数据的时域预处理，剔除数据野点，零均值处理； ⑶低通滤波采用巴特沃思低通滤波器滤除对货物损害极小的高频信号； ⑷计算加速度均方根； (5)得出功率谱密度运用周期图法得出振动加速度信号的功率谱密度； (6)计算冲击持续时间取加速度信号冲击响应峰值的第一个5%-20%信号所对应的时间为冲击计时的起点，取加速度信号冲击响应峰值的第二个5%-20%信号所对应的时间为冲击计时的终点，计算出冲击持续时间； (7)得出冲击持续时间速度变化量 加速度峰值统计点散图以冲击持续时间内速度变化量为横轴、冲击峰值即每个加速度信号的最大值为纵轴统计出点散图； (8)数据结果应用包括加速度均方根分析、功率谱密度应用及冲击持续时间速度变化量 加速度峰值统计点散图的应用。
2.根据权利要求I所述的运输安全记录仪数据分析方法，其特征在于所述步骤⑵采集数据的时域预处理，剔除数据野点，零均值处理的具体步骤是 ①根据带限比较法，将安全记录仪加速度采集的数据依时间顺序设置采样值时间序列{xj, i = I, 2, 3,. . .，N,计算采样值时间序列的方均与均方差值A2=Xf-T ； ②数据野点判断如果，Χ「1^〈Χ +1〈Χ +1^则xi+1是正常点，否则，xi+1为野点，对于判定为野点的数据将其从采集数据中剔除，系数k值在3至5之间取值； ③零均值处理均值即采集信号的直流干扰项，根据信号的均值估计，在进行统计量计算之前，将均值去除。设{Xi}，i = 1，2，3，...，N，为加速度的采样值时间序列，记采样值均值为 ，有
3.根据权利要求I所述的运输安全记录仪数据分析方法，其特征在于所述步骤(3)滤除对货物损害极小的高频信号为50ΗΖ以上的信号。
4.根据权利要求I所述的运输安全记录仪数据分析方法，其特征在于所述步骤⑷计算加速度均方根为运用时域求采集到加速度信号的均方根
5.根据权利要求I所述的运输安全记录仪数据分析方法，其特征在于所述步骤(5)运用周期图法得出振动加速度信号的功率谱密度为 ①加窗处理为抑制功率泄漏，采用汉宁窗对采集的加速度时域信号进行采样截断； ②傅立叶变换将加窗后的加速度信号进行傅立叶变换，得到幅值谱； ③得出功率谱密度将傅立叶变换后幅值谱中的每个幅值数据平方后除以频率变换量，既得出最终的功率谱密度结果。
6.根据权利要求I所述的运输安全记录仪数据分析方法，其特征在于所述步骤(6)中取冲击响应信号峰值的第一个5%，或10%，或15%，或20%信号所对应的时间为冲击计时的起点，取冲击响应信号峰值的第二个5%，或10%，或15%，或20%信号所对应的时间为冲击计时的终点。
7.根据权利要求I所述的运输安全记录仪数据分析方法，其特征在于所述步骤⑴中的冲击持续时间内速度变化量为，从冲击脉冲开始前O. 4D到冲击脉冲后O. ID之间的积分量，其中，D是步骤(6)中计算出的冲击持续时间。
8.根据权利要求I所述的运输安全记录仪数据分析方法，其特征在于所述步骤⑶的加速度均方根分析、功率谱密度应用及冲击持续时间速度变化量 加速度峰值统计点散图的应用为 ①加速度均方根分析通过加速度均方根数值的大小判断货物的损坏程度； ②功率谱密度应用将功率谱密度值输入实验室振动台的程序控制计算机，实现等效路试的实验室随机振动试验，达到准确模拟测试的目的； ③冲击持续时间速度变化量 加速度峰值统计点散图的应用对比冲击持续时间速度变化量 加速度峰值统计点散图与产品的破损边界曲线图，如果点散图中的统计点大量落在产品的破损边界曲线的破损区域内，那么产品就会受到损害，如果点散图中的统计点几乎落在产品的破损边界曲线的破损区域外，则产品状态良好。
全文摘要
本发明涉及一种运输安全记录仪数据分析方法，其方法的步骤主要包括采集数据导入、采集数据的时域预处理，剔除数据野点，去除均值、低通滤波滤掉高频信号、计算加速度均方根、计算冲击持续时间、得出功率谱密度、得出冲击持续时间速度变化量～加速度峰值统计点散图及数据结果应用。本发明方法对采集的时域信号首先进行时域预处理，低通滤波处理，为采集数据的分析打下了基础，本发明方法全面分析运输过程中货物的动态状况，及时判断货物的受损情况，为提高物流管理水平的提高打下了基础。
文档编号G06F19/00GK102890750SQ201210333408
公开日2013年1月23日 申请日期2012年9月11日 优先权日2012年9月11日
发明者韩雪山, 王刚, 张子汉, 许萍萍, 李宇杰, 何渊井, 陈志强, 陈振强, 张卫红 申请人:中国包装科研测试中心