基于物联网电力测温设备的标签带宽扩展测量分析方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于物联网电力测温设备的标签带宽扩展测量分析方法。首先测量并采集标签带宽范围内所有频点的能量值，使用平滑算法对能量值曲线进行平滑处理；通过对曲线峰峰值是否在带宽边缘范围内的判断，两次扩展标签带宽频点范围，测量并采集扩展后的标签带宽频点范围内所有频点的能量值，分别对两次扩展标签带宽频点范围测量得到的新曲线进行整体平滑处理，并分别在标签带宽范围内重新查找曲线峰峰值，查找到的曲线峰峰值即为准确的曲线峰峰值。采用本方法，避免了因相邻标签干扰造成曲线峰峰值判断出现偏差，最终造成温度判断错误的问题。可以令电力运营部门预测故障，提前解决问题，避免了故障发生时带来的巨额经济损失以及人员伤亡。
【专利说明】基于物联网电力测温设备的标签带宽扩展测量分析方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及物联网中利用声表面波射频识别技术(SAW-RFID)对电力系统相关设备进行温度测量的一种数字信号处理的方法，特别是涉及一种基于物联网电力测温设备的标签带宽扩展测量分析方法。
【背景技术】
[0002]随着物联网技术的深入发展，物品管理、设备运行监控等成为物联网的重要前端技术。利用SAW-RFID实现设备运行时的时时监控，可令电力运营部门预测故障，提前解决问题，避免了故障发生时带来的巨额经济损失以及人员伤亡。
[0003]利用SAW-RFID测温设备进行测温的原理是:随着标签温度的改变，标签的响应频点也会按一定规律变化。首先测温设备向标签发射射频信号，接下来测量标签返回的射频信号，然后对接收到的射频信号进行分析处理，得到标签的响应频点。最终将标签的响应频点转换为对应的温度。
[0004]具体的温度测量的过程如下:首先测温设备向标签发射固定频率的射频信号，持续一段时间后停止发射，测温设备再对标签返回的射频信号进行能量检测，记录此频点的能量值。之后测温设备进行频率递进，再次测量该标签在其它频点下返回的射频信号的能量值。按上述方法扫描标签的整个带宽。利用以上采集到的所有数据绘制出该标签的“频率——能量”曲线(频谱曲线)。分析该曲线，找到曲线的峰峰值。峰峰值所在的频点即为该标签的响应频点。将响应频点代入公式进行计算，即可得到标签的温度值。
[0005]测温设备以频分复用的方式支持多个标签。每个标签的带宽是固定且相邻的。相邻标签间保留了一定的保护带宽，以避免标签相互间的干扰。但是，由于标签的个体差异、信号强度等原因，造成相邻标签的返回能量差异比较大时，即使存在保护带宽，干扰也是不可避免的。干扰造成曲线峰峰值判断出现偏差，最终造成温度判断错误。
【发明内容】
[0006]鉴于上述技术现状，本发明提供一种基于物联网电力测温设备的标签带宽扩展测量分析方法。本方法优化设计之后，应用于物联网电力测温设备中，可以有效解决在频分复用型射频系统中常见的相邻频段间标签相互影响的问题。采用扩展测量分析法，在相邻标签间存在干扰，不能正确判断标签的回波能量时，通过扩展测量标签带宽外的能量值数据，对能量值曲线进行三次平滑处理，得到标签回波的准确数据，最终达到有效抗干扰的目的。
[0007]本发明采取的技术方案是:一种基于物联网电力测温设备的标签带宽扩展测量分析方法，其特征在于，包括如下步骤:
步骤一:设标签带宽被平均分成M个频点，设两侧带宽边缘各包含N个频点，首先测量并采集标签带宽范围内的所有M个频点的能量值数据，获得能量值曲线，然后使用五点三次平滑算法对能量值曲线进行平滑处理，以消除锯齿状曲线出现的多个峰值。
[0008]步骤二:经平滑处理后的能量值曲线，在标签带宽M个频点范围内查找曲线峰峰值，并判断峰峰值是否出现在标签带宽左侧边缘的N个频点范围内，如果曲线峰峰值未出现在标签带宽左侧边缘的N个频点范围内，则直接执行下一步骤，如果曲线峰峰值出现在标签带宽左侧边缘的N个频点范围内，则测量范围由标签带宽内的M个频点向标签带宽外左侧扩展N个频点，然后对扩展后的标签带宽(N+M)范围内的所有频点进行整合，测量并采集扩展后的标签带宽(N+M)范围内所有频点的能量值数据，获得新的能量值曲线，再次使用五点三次平滑算法对新的能量值曲线进行整体平滑处理。
[0009]步骤三:经步骤二平滑处理后的能量值曲线，再次在标签带宽M个频点范围内查找曲线峰峰值，并判断峰峰值是否出现在标签带宽右侧边缘的N个频点范围内，如果曲线峰峰值未出现在标签带宽右侧边缘的N个频点范围内，则判断当前查找到的曲线峰峰值即为准确的曲线峰峰值，如果曲线峰峰值出现在标签带宽右侧边缘的N个频点范围内，则测量范围由标签带宽(N+M)向标签带宽外右侧扩展N个频点，然后对扩展后的标签带宽(N+M+N)范围内的所有频点进行整合，测量并采集扩展后的标签带宽(N+M+ N)范围内所有频点的能量值数据，获得新的能量值曲线，再次使用五点三次平滑算法对新的能量值曲线进行整体平滑处理。
[0010]步骤四:经步骤三平滑处理后的能量值曲线，继续再次在标签带宽M个频点范围内查找曲线峰峰值,查找到的曲线峰峰值即为准确的曲线峰峰值。
[0011]本发明所产生的有益效果是:采用本方法，可有效避免因频分复用型射频系统中相邻标签的干扰造成频谱曲线峰峰值判断出现偏差，最终造成温度判断错误的问题。可以令电力运营部门预测故障，提前解决问题，避免了故障发生时带来的巨额经济损失以及人员伤亡。当无法消除频谱曲线边缘附近的波动时，本方法通过扩展标签的带宽，测量标签带外的频点，然后对扩展后的所有频点的频谱曲线做整体平滑处理，可有效消除频谱曲线边缘附近的波动，达到正确判断频谱曲线峰峰值的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是实现本发明的流程图；
图2是是理论上的标签回波能量值曲线图；
图3是实际的标签回波能量值曲线图；
图4是本发明步骤一进行一次平滑处理后的能量值曲线图；
图5是本发明进行带宽扩展后，再进行平滑处理的能量值曲线图。
【具体实施方式】
[0013]以下结合附图和实例对本发明作进一步说明:在电力测温设备测量过程中，需要得到标签的响应频点。首先将标签带宽平均分成若干个频点，通过测量每个频点对应的能量值，绘制出该标签的“频率——能量”曲线(频谱曲线)。通过查找该曲线的峰峰值，得到能量最大的频点，作为该标签的响应频点。
[0014]参考图2的理论曲线，粗虚线标定了该标签的带宽范围。细虚线所在的横坐标(、f2)表不标签的响应频点。所在标签定乂为I号标签。所在标签定乂为2号标签。受I号标签的影响，2号标签带宽左侧边缘处的能量值已超过其响应频点f2的能量值。
[0015]在实际测量中，受噪声影响，采集到的能量曲线是不规则的，如图3所示。此曲线中2号标签左侧带宽边缘附近的若干个波动均可认为是峰值，且这些峰值大于真正响应频点处的峰值。若不处理这些错误的峰值，就会造成真正的峰峰值判断错误。
[0016]参照图1，基于物联网电力测温设备(WL-002)的标签带宽扩展测量分析方法包括如下步骤:
步骤一:设标签带宽被平均分成M个频点(宽带内频点)，M=60，两侧带宽边缘各包含N个频点，N=5。首先测量并采集标签带宽O?59频点的所有能量值数据，获得能量值曲线。然后使用五点三次平滑算法对能量值曲线进行平滑处理，消除锯齿状曲线中的多个峰值(见图3)。图4为本步骤平滑处理后的回波能量曲线。由于平滑算法无法消除边缘处(f3)的锯齿，所以此时还不能准确判断曲线的峰峰值。
[0017]步骤二:经平滑处理后的能量值曲线(见图4)，在标签带宽O?59频点范围内查找曲线峰峰值，并判断峰峰值是否出现在标签带宽左侧边缘的第O?4个频点范围内。如果判断曲线峰峰值未出现在标签带宽左侧边缘的O?4个频点范围内，则直接执行下一步骤；如果曲线峰峰值出现在标签带宽左侧边缘的第O?4个频点范围内，则测量范围由标签第O?59个频点向标签带宽外左侧边缘扩展5个频点(带宽外左侧频点:-1?_5)，然后对扩展后的标签第-5?59频点范围内的所有频点进行整合，测量并采集扩展后的标签第-5?59频点范围内所有频点的能量值数据，获得新的能量值曲线，然后使用五点三次平滑算法对新的能量值曲线进行整体平滑处理。
[0018]步骤三:经步骤二平滑处理后的能量值曲线，再次在标签带宽O?59个频点范围内查找曲线峰峰值。此时，标签带宽左侧边缘内的峰峰值移到了标签带宽外的&处(见图5)，不再影响标签带宽内峰峰值的判断。接下来，继续判断峰峰值是否出现在标签带宽右侧边缘第55?59个频点范围内。如果曲线峰峰值未出现在标签带宽右侧边缘第55?59个频点范围内，则判断当前查找到的曲线峰峰值即为准确的曲线峰峰值；如果曲线峰峰值出现在标签带宽右侧边缘第55?59个频点范围内，则测量范围由标签第-5?59个频点向标签带宽外右侧边缘扩展5个频点(带宽外右侧频点:60?64)，然后对扩展后的标签第-5?64范围内的所有频点进行整合，测量并采集扩展后的标签第-5?64范围内所有频点的能量值数据，获得新的能量值曲线，然后使用五点三次平滑算法对新的能量值曲线进行整体平滑处理。
[0019]步骤四:经步骤三平滑处理后的能量值曲线，继续再次在标签带宽O?59频点范围内查找曲线峰峰值。经过两次扩展测量，这时查找到的曲线峰峰值即为准确的曲线峰峰值。峰峰值所在的频点即为该标签的响应频点。将响应频点代入公式进行计算，即可得到标签的温度值。
[0020]以上涉及的平滑算法为业内公知技术，在此不需要赘述。结合以上说明，即可实现本发明。
【权利要求】
1.一种基于物联网电力测温设备的标签带宽扩展测量分析方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一:设标签带宽被平均分成M个频点，设两侧带宽边缘各包含N个频点，首先测量并采集标签带宽范围内的所有M个频点的能量值数据，获得能量值曲线，然后使用五点三次平滑算法对能量值曲线进行平滑处理，以消除锯齿状曲线出现的多个峰值； 步骤二:经平滑处理后的能量值曲线，在标签带宽M个频点范围内查找曲线峰峰值，并判断峰峰值是否出现在标签带宽左侧边缘的N个频点范围内，如果曲线峰峰值未出现在标签带宽左侧边缘的N个频点范围内，则直接执行下一步骤，如果曲线峰峰值出现在标签带宽左侧边缘的N个频点范围内，则测量范围由标签带宽内的M个频点向标签带宽外左侧扩展N个频点，然后对扩展后的标签带宽(N+M)范围内的所有频点进行整合，测量并采集扩展后的标签带宽(N+M)范围内所有频点的能量值数据，获得新的能量值曲线，再次使用五点三次平滑算法对新的能量值曲线进行整体平滑处理； 步骤三:经步骤二平滑处理后的能量值曲线，再次在标签带宽M个频点范围内查找曲线峰峰值，并判断峰峰值是否出现在标签带宽右侧边缘的N个频点范围内，如果曲线峰峰值未出现在标签带宽右侧边缘的N个频点范围内，则判断当前查找到的曲线峰峰值即为准确的曲线峰峰值，如果曲线峰峰值出现在标签带宽右侧边缘的N个频点范围内，则测量范围由标签带宽(N+M)向标签带宽外右侧扩展N个频点，然后对扩展后的标签带宽(N+M+ N)范围内的所有频点进行整合，测量并采集扩展后的标签带宽(N+M+ N)范围内所有频点的能量值数据，获得新的能量值曲线，再次使用五点三次平滑算法对新的能量值曲线进行整体平滑处理； 步骤四:经步骤三平滑处理后的能量值曲线，继续再次在标签带宽M个频点范围内查找曲线峰峰值,查找到的曲线峰峰值即为准确的曲线峰峰值。
【文档编号】G01K11/22GK103528711SQ201310498277
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2013年10月22日
【发明者】李鸿儒, 吴昊, 王飞 申请人:天津七一二通信广播有限公司, 北京华龙通科技有限公司