一种用于在线柜的环境监测显示方法及系统

1.本发明涉及在轨监测技术领域，尤其涉及一种用于在线柜的环境监测显示方法及系统。


背景技术：

2.在线维修装调操作柜(简称“在线柜”)是一种空间站应用系统规划的科学和技术实验平台，主要为空间站有效载荷提供一个进行在轨故障诊断、中继级维修和手工或机械操作的工作场所。
3.在现有技术中，对于在轨环境监测，缺乏提供用户直观、可操作的显示方式，无法保障在轨操作和实验的安全进行。因此，亟需提供一种技术方案解决现有技术中存在的问题。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于在线柜的环境监测显示方法及系统。
5.本发明的一种用于在线柜的环境监测显示方法的技术方案如下：
6.s1、获取在线柜中的每个用于控制目标区域中的不同气体的控制阀的开关状态信息和每个环境传感器所采集的所述目标区域的模拟量数据；
7.s2、基于目标显示模式，在所有的开关状态信息中确定至少一个目标开关状态信息，并在所有的模拟量数据中确定至少一个目标模拟量数据；
8.s3、将每个目标开关状态信息和每个目标模拟量数据发送至目标显示装置进行显示。
9.本发明的一种用于在线柜的环境监测显示方法的有益效果如下：
10.本发明的方法通过将在轨区域中的所采集环境参数进行显示，能够便于用户实时观测在轨维修操作时的内部环境状态，从而保障在轨操作和实验的顺利和安全进行。
11.在上述方案的基础上，本发明的一种用于在线柜的环境监测显示方法还可以做如下改进。
12.进一步，任一控制阀的类型为：氮气阀、废气阀或空气阀；任一环境传感器的类型为：湿度传感器、温度传感器或压差传感器。
13.进一步，所述目标显示模式为：在轨显示模式或地面显示模式；
14.当所述目标显示模式为所述地面显示模式时，所述至少一个目标开关状态信息为：所述氮气阀的开关状态信息、所述废气阀的开关状态信息和所述空气阀的开关状态信息，所述至少一个目标模拟量数据为：所述压差传感器采集的模拟量数据；
15.当所述目标显示模式为所述在轨显示模式时，所述至少一个目标开关状态信息为：所述氮气阀的开关状态信息，所述至少一个目标模拟量数据为：所述压差传感器采集的模拟量数据、所述温度传感器采集的模拟量数据和所述湿度传感器采集的模拟量数据。
16.进一步，所述s3包括：
17.s31、采用ascii编码点阵字库和hzk16点阵字库，分别对所述每个目标开关状态信息和每个目标模拟量数据进行映射，得到每个映射后的目标开关状态信息和每个映射后的目标模拟量数据；
18.s32、通过spi接口，将每个映射后的目标开关状态信息和每个映射后的目标模拟量数据发送至所述目标显示模式对应的目标显示装置进行显示。
19.进一步，还包括：当所述目标显示模式为所述在轨显示模式时，获取所述在线柜的工作模式信息，并将所述工作模式信息发送至所述目标显示装置进行显示。
20.进一步，所述目标显示装置为：lcd显示屏。
21.本发明的一种用于在线柜的环境监测显示系统的技术方案如下：
22.包括：采集模块、处理模块和显示模块；
23.所述采集模块用于：获取在线柜中的每个用于控制目标区域中的不同气体的控制阀的开关状态信息和每个环境传感器所采集的所述目标区域的模拟量数据；
24.所述处理模块用于：基于目标显示模式，在所有的开关状态信息中确定至少一个目标开关状态信息，并在所有的模拟量数据中确定至少一个目标模拟量数据；
25.所述显示模块用于：将每个目标开关状态信息和每个目标模拟量数据发送至目标显示装置进行显示。
26.本发明的一种用于在线柜的环境监测显示系统的有益效果如下：
27.本发明的系统通过将在轨区域中的所采集环境参数进行显示，能够便于用户实时观测在轨维修操作时的内部环境状态，从而保障在轨操作和实验的顺利和安全进行。
28.在上述方案的基础上，本发明的一种用于在线柜的环境监测显示系统还可以做如下改进。
29.进一步，任一控制阀的类型为：氮气阀、废气阀或空气阀；任一环境传感器的类型为：湿度传感器、温度传感器或压差传感器。
30.进一步，所述目标显示模式为：在轨显示模式或地面显示模式；
31.当所述目标显示模式为所述地面显示模式时，所述至少一个目标开关状态信息为：所述氮气阀的开关状态信息、所述废气阀的开关状态信息和所述空气阀的开关状态信息，所述至少一个目标模拟量数据为：所述压差传感器采集的模拟量数据；
32.当所述目标显示模式为所述在轨显示模式时，所述至少一个目标开关状态信息为：所述氮气阀的开关状态信息，所述至少一个目标模拟量数据为：所述压差传感器采集的模拟量数据、所述温度传感器采集的模拟量数据和所述湿度传感器采集的模拟量数据。
33.进一步，所述显示模块具体用于：
34.采用ascii编码点阵字库和hzk16点阵字库，分别对所述每个目标开关状态信息和每个目标模拟量数据进行映射，得到每个映射后的目标开关状态信息和每个映射后的目标模拟量数据；
35.通过spi接口，将每个映射后的目标开关状态信息和每个映射后的目标模拟量数据发送至所述目标显示装置进行显示。
附图说明
36.图1为本发明实施例的一种用于在线柜的环境监测显示方法的流程示意图；
37.图2为本发明实施例的一种用于在线柜的环境监测显示方法的工作原理图；
38.图3为本发明实施例的一种用于在线柜的环境监测显示方法中的lcd显示屏的示意图；
39.图4为本发明实施例的一种用于在线柜的环境监测显示方法中的地面显示模式的显示示意图；
40.图5为本发明实施例的一种用于在线柜的环境监测显示方法中的地面显示模式的实际显示效果图；
41.图6为本发明实施例的一种用于在线柜的环境监测显示方法中的地面显示模式的显示处理流程图；
42.图7为本发明实施例的一种用于在线柜的环境监测显示方法中的在轨显示模式的显示示意图；
43.图8为本发明实施例的一种用于在线柜的环境监测显示方法中的在轨显示模式的实际显示效果图；
44.图9为本发明实施例的一种用于在线柜的环境监测显示方法中的在轨显示模式的实际显示效果图；
45.图10为本发明实施例的一种用于在线柜的环境监测显示系统的结构示意图。
具体实施方式
46.如图1所示，本发明实施例的一种用于在线柜的环境监测显示方法，包括如下步骤：
47.s1、获取在线柜中的每个用于控制目标区域中的不同气体的控制阀的开关状态信息和每个环境传感器所采集的所述目标区域的模拟量数据。
48.其中，在线柜是一种空间站应用系统规划的科学和技术实验平台，主要为空间站有效载荷提供一个进行在轨故障诊断、中继级维修和手工或机械操作的工作场所。目标区域为：在线柜中的在线维修操作支持单元所对应的密闭空间，相当于在线柜所位于的工作场所。每个控制阀均设置与在线柜的在线维修操作支持单元中，用于向目标区域进行充放气。控制阀包括：氮气阀、废气阀和空气阀；环境传感器包括：压差传感器、温度传感器和湿度传感器。控制阀的开关状态信息包括：开启和关闭。
49.如图2所示，在线柜中的电控箱中包含有处理器。具体地，采用处理器获取每个控制阀的开关状态信息和每个环境传感器所采集的目标区域的模拟量数据。
50.具体地，控制阀和环境传感器均设置于在线柜的采集模块中。处理器通过spi接口与采集模块连接，用于获取各项数据。处理器采用arm+fpga架构芯片，具体型号为xilinx的soc xc7z045-2ff676i处理芯片。主频最高可达666.6mhz；处理器具有丰富的扩展接口，包含uart、iic、spi、千兆以太网等功能。
51.需要说明的是，处理器采用arm+fpga架构芯片，具体型号为xilinx的soc xc7z045-2ff676i处理芯片。主频最高可达666.6mhz；处理器具有丰富的扩展接口，包含uart、iic、spi、千兆以太网等功能。处理器也可采用其他型号的嵌入式处理器，在此不设限
制。
52.s2、基于目标显示模式，在所有的开关状态信息中确定至少一个目标开关状态信息，并在所有的模拟量数据中确定至少一个目标模拟量数据。
53.其中，目标显示模式为：在轨显示模式或地面显示模式。在轨显示模式为：通过lcd显示屏显示在轨观测相关的环境监测数据；地面显示模式为：通过lcd显示屏显示地面观测相关的环境监测数据。
54.具体地，处理器根据目标显示模式，在获取到的所有的开关状态信息中确定与目标显示模式对应的至少一个目标开关状态信息，并在获取到的所有的模拟量数据中确定与目标显示模式对应的至少一个目标模拟量数据。
55.s3、将每个目标开关状态信息和每个目标模拟量数据发送至目标显示装置进行显示。
56.其中，当所述目标显示模式为所述在轨显示模式时，目标显示装置显示在轨显示内容；当所述目标显示模式为所述地面显示模式时，目标显示装置显示地面显示内容。
57.具体地，处理器通过spi接口将每个目标开关状态信息和每个目标模拟量数据发送至目标显示装置进行显示，以实现本实施例中的环境监测的目的。
58.需要说明的是，如图3所示，lcd显示屏采用型号为：lumineq的el160.80.50-et spi图形显示器。lcd显示屏包括以下特点：1)特性：分辨率160
×
80pixels，刷新频率最大240hz；2)图像：tfel-yellow(tfel:thin film electroluminescence，薄膜电致发光)，自动刷新保持显示图像；3)供电：数字供电为5v
±
0.25v，模拟供电12v
±
2v；4)通信：spi，进行参数显示和亮度控制，响应时间＜1ms。
59.较优地，所述目标显示模式为：在轨显示模式或地面显示模式；
60.当所述目标显示模式为所述地面显示模式时，所述至少一个目标开关状态信息为：所述氮气阀的开关状态信息、所述废气阀的开关状态信息和所述空气阀的开关状态信息，所述至少一个目标模拟量数据为：所述压差传感器采集的模拟量数据。
61.其中，地面显示模式中显示氮气阀、废气阀和空气阀的开关状态信息，以及压差传感器所采集的当前压差值。
62.当所述目标显示模式为所述在轨显示模式时，所述至少一个目标开关状态信息为：所述氮气阀的开关状态信息，所述至少一个目标模拟量数据为：所述压差传感器采集的模拟量数据、所述温度传感器采集的模拟量数据和所述湿度传感器采集的模拟量数据。
63.其中，在轨显示模式中显示氮气阀的开关状态信息，以及压差传感器采集的当前压差值、温度传感器采集的当前温度值和湿度传感器采集的当前湿度值。
64.在本实施例中，为保证数据采集的实时性，将数据采集和显示分为两个线程并行处理，以保证采集的实时性和显示的稳定性。具体地，采集线程的具体流程为：
①
采集控制阀的gpio状态，即氮气阀、废气阀和空气阀的开关状态信息；
②
发送数据采集指令至对应的传感器(一个湿度传感器、两个压差传感器(第一压差传感器和第二压差传感器)和两个温度传感器(第一温度传感器和第二温度传感器))；
③
读取返回的数据，即传感器的模拟量数据；
④
对数据通道号进行判断；
⑤
如果为1通道，则返回的数据为当前湿度值，如果为2通道，则返回的数据为第一压差传感器所采集的第一压差值，如果为3通道，则返回的数据为第二压差传感器所采集的第二压差值，如果为4通道，则返回的数据为第一温度传感器所采集的
第一温度值，如果为5通道，则返回的数据为第二温度传感器所采集的第二温度值；
⑥
延时50ms(采集频率20hz)，返回到
①
继续进行。其中，延时50ms是为了给其他线程留出时间片，防止线程阻塞，既保证数据采集的实时性，又保证其他线程的数据处理。
65.显示线程的具体流程为：
①
判断是否进行显示界面切换，如需要则进入
②
，否则进入
③
；
②
显示屏清屏；
③
判断当前显示内容，若为在轨则进入
④
，若为地面测试则进入
⑤
；
④
显示在轨界面；
⑤
显示地面测试界面；
⑥
根据指令进行显示亮度调节；
⑦
延时1s(显示刷新频率1hz)，返回到
①
继续进行。
66.其中“显示屏清屏”是在界面切换时将显示屏置全黑，防止上一界面字体在当前界面留有残影，影响显示效果。“在轨界面”是根据人机工效学要求，在轨展示给航天员观测的界面，对字体间隔，显示内容有明确规定。“地面测试界面”是为了地面测试时便于研发人员实时观测环境具体数据的界面。lcd显示屏具备自动刷新和图像保持功能，当需要改变内容时再进行spi的数据传输即可，延时1s可以保证数据显示的有效性和准确性，同时减少显示线程的资源占用率。
67.较优地，所述s3包括：
68.s31、采用ascii编码点阵字库和hzk16点阵字库，分别对所述每个目标开关状态信息和每个目标模拟量数据进行映射，得到每个映射后的目标开关状态信息和每个映射后的目标模拟量数据。
69.其中，ascii编码点阵字库是16
×
8字库，使用16个字节(一个字节8bit)显示一个符号，如数字、大写字母、小写字母、英文符号等。hzk16点阵字库是符合gb2312标准的16
×
16点阵字库，使用32个字节(一个字节8bit)显示一个符号，如汉字、汉字符号等。在本实施例中，型号为：el160.80.50-et lcd的显示屏的像素为160
×
80，因此最多可显示80/16＝5行，汉字库可显示160/16＝10列，ascii字库可显示160/8＝20列。
70.s32、通过spi接口，将每个映射后的目标开关状态信息和每个映射后的目标模拟量数据发送至所述目标显示模式对应的目标显示装置进行显示。
71.较优地，还包括：当所述目标显示模式为所述在轨显示模式时，获取所述在线柜的工作模式信息，并将所述工作模式信息发送至所述在轨显示模式对应的目标显示装置进行显示。
72.具体地，如图4所示，地面测试界面(地面显示模式)共5行。第一行显示5个汉字、7个ascii字符，为第一压差值，包含符号位、十位、个位、小数点、小数点后一位、小数点后二位；第二行显示第二压差值，内容与第一行相同；第三、四、五行显示4个汉字、1个ascii字符，分别显示氮气阀、废气阀、空气阀的开关状态信息。其中，地面测试界面的显示效果如图5所示。
73.需要说明的是，1)“压差一”显示第一压差值，数值范围为[-99.99，99.99]，包含符号且精确到小数点后2位方便地面测试观察环境状态。2)“压差二”显示第二压差值，具体的数值范围同第一压差值。3)“氮气阀”、“废气阀”、“空气阀”的开关状态信息包含“开”与“关”。此外，具体的地面测试界面(地面显示模式)的软件实现方法如图6所示。
[0074]
如图7所示，在轨界面(在轨显示模式)显示3行，行间隔8个像素。第一行显示不超过9个汉字、1个ascii字符，为工作模式；第二行显示8个汉字、2个ascii字符，为压差状态和氮气阀的开关状态信息；第三行显示4个汉字、2个汉字符号(即℃和％)、6个ascii字符，为
当前温度值和当前湿度值。其中，在轨界面的显示效果如图8所示。
[0075]
需要说明的是，压差传感器故障的判断方式为以下几种方式：1)传感器失效，包括无法采集到模拟量数据，或者两个压差值差别过大；2)在线柜的箱体压力过高；3)在线柜的箱体压力过低；4)对于无法采集到模拟量，只要有一个异常便显示故障；5)对于压力差过大，取两个压差值的差值；6)对于箱体压力过高、箱体压力过低，取两个压差值的平均值。
[0076]
需要说明的是，1)工作模式后面显示的值为：在线柜当前处在何种模式下(如：待机、氮气吹扫等。最多能显示5个汉字)；2)压差后面显示的值为：正常/异常。正常或异常状态由压差传感器是否出现故障来判断，出现故障时显示异常；3)氮气后面显示的值为：打开/关闭。表示当前氮气阀的开关状态信息；4)温度后面显示的值为：第一温度传感器所采集的第一温度值；(其中，第一温度传感器位于在线维修操作支持单元的内部，此区域箱体结构会与航天员发生接触，显示此温度，便于航天员观察是否可触摸；而第二温度传感器所处位置箱体结构不与航天员接触)；5)湿度后面显示的值为：湿度传感器所采集的当前湿度值，单位为％。此外，具体的在轨界面(在轨显示模式)的软件实现方法如图9所示。
[0077]
需要说明的是，上述显示内容、控制阀的类型以及环境传感器的类型也可根据需求进行调整，在此不设限制。
[0078]
本实施例的技术方案通过将在轨区域中的所采集环境参数进行显示，能够便于用户实时观测在轨维修操作时的内部环境状态，从而保障在轨操作和实验的顺利和安全进行。
[0079]
如图10所示，本发明实施例的一种用于在线柜的环境监测显示系统200，包括：采集模块210、处理模块220和显示模块230；
[0080]
所述采集模块210用于：获取在线柜中的每个用于控制目标区域中的不同气体的控制阀的开关状态信息和每个环境传感器所采集的所述目标区域的模拟量数据；
[0081]
所述处理模块220用于：基于目标显示模式，在所有的开关状态信息中确定至少一个目标开关状态信息，并在所有的模拟量数据中确定至少一个目标模拟量数据；
[0082]
所述显示模块230用于：将每个目标开关状态信息和每个目标模拟量数据发送至目标显示装置进行显示。
[0083]
较优地，任一控制阀的类型为：氮气阀、废气阀或空气阀；任一环境传感器的类型为：湿度传感器、温度传感器或压差传感器。
[0084]
较优地，所述目标显示模式为：在轨显示模式或地面显示模式；
[0085]
当所述目标显示模式为所述地面显示模式时，所述至少一个目标开关状态信息为：所述氮气阀的开关状态信息、所述废气阀的开关状态信息和所述空气阀的开关状态信息，所述至少一个目标模拟量数据为：所述压差传感器采集的模拟量数据；
[0086]
当所述目标显示模式为所述在轨显示模式时，所述至少一个目标开关状态信息为：所述氮气阀的开关状态信息，所述至少一个目标模拟量数据为：所述压差传感器采集的模拟量数据、所述温度传感器采集的模拟量数据和所述湿度传感器采集的模拟量数据。
[0087]
较优地，所述显示模块具体用于：
[0088]
采用ascii编码点阵字库和hzk16点阵字库，分别对所述每个目标开关状态信息和每个目标模拟量数据进行映射，得到每个映射后的目标开关状态信息和每个映射后的目标模拟量数据；
[0089]
通过spi接口，将每个映射后的目标开关状态信息和每个映射后的目标模拟量数据发送至所述目标显示装置进行显示。
[0090]
本实施例的技术方案通过将在轨区域中的所采集环境参数进行显示，能够便于用户实时观测在轨维修操作时的内部环境状态，从而保障在轨操作和实验的顺利和安全进行。
[0091]
上述关于本实施例的一种用于在线柜的环境监测显示系统200中的各参数和各个模块实现相应功能的步骤，可参考上文中关于一种用于在线柜的环境监测显示方法的实施例中的各参数和步骤，在此不做赘述。
[0092]
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。类似地，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。其中，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
[0093]
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤，除有特殊说明外，不应理解为对执行顺序的限定。