一种基于LabVIEW平台的温湿度检测系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于LabVIEW平台的温湿度检测系统。包括：数据采集模块(1)，作用是采集环境的温/湿度数据，并对该温/湿度数据创建原始温/湿度数据数组；无效数据删除模块(2)，作用是对上述的原始温/湿度数据数组中的温/湿度数据进行无效数据删除，无效数据删除后将剩余的温/湿度数据构成有效温/湿度数据数组；数据融合模块(3)，作用是将有效温/湿度数据数组进行融合计算，得到融合后温/湿度数据；数据记录模块(4)，作用是将融合后温/湿度数据存入数据记录模块(4)指定位置。本发明具有提高可靠性和精确度、减小温/湿度测量误差和开发灵活、周期短的特点。
【专利说明】
-种基于LabV IEW平台的溫湿度检测系统
技术领域
[0001] 本发明设及一种溫/湿度检测用的系统，特别是一种基于LabVIEW平台的溫湿度检 测系统。
【背景技术】
[0002] 溫/湿度是仓库管理、生产制造、气象观测、科学研究W及日常生活等领域的一个 重要参数，因此，溫/湿度检测系统经历了从无到有，从简单到复杂的发展历程，其智能化程 度也越来越高。然而，目前的溫/湿度检测系统中，普遍采用溫/湿度传感器在某时刻采集的 单一数据作为该时刻的检测数据，存在精确度低、误差偏大、可靠性差等不足问题。为了提 高溫/湿度检测的精度，传统的方法是采用算术平均值方法去处理传感器获取的数据信息， 虽具有一定的抗干扰能力，但运种方法无法消除测量环境的突然变化而产生的无效数据对 测量误差的影响。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于，提供一种基于LabVIEW平台的溫湿度检测系统。本发明具有提 高可靠性和精确度、减小溫/湿度测量误差和开发灵活、周期短的特点。
[0004] 本发明的技术方案:一种基于LabVIEW平台的溫湿度检测系统，包括：
[0005] 数据采集模块，作用是采集环境的溫/湿度数据，并对该溫/湿度数据创建原始溫/ 湿度数据数组；
[0006] 无效数据删除模块，作用是对上述的原始溫/湿度数据数组中的溫/湿度数据进行 无效数据删除，无效数据删除后将剩余的溫/湿度数据构成有效溫/湿度数据数组；
[0007] 数据融合模块，作用是将有效溫/湿度数据数组进行融合计算，得到融合后溫/湿 度数据；
[000引数据记录模块，作用是将融合后溫/湿度数据存入数据记录模块指定位置。
[0009] 前述的基于LabVIEW平台的溫湿度检测系统中，所述的无效数据删除具体为:无效 数据删除模块对原始溫/湿度数据数组Zl = Xl, X2,……，Xn，按下述公式分别进行原始溫/湿 度数据的平均值;之、残差A Xi和标准差O的计算：
[0010]
[0011]
[0012]
[OOU]计算后，I Axil >30的溫/湿度数据为无效数据，予W删除。
[0014]前述的基于LabVIEW平台的溫湿度检测系统中，所述的融合计算具体为，数据融合 模块将有效溫/湿度数据数组Z2 = Xl，X2，……，Xm，Xm+1，Xm+2，……，Xn分为y 1和y2两组，并按下
[0015] 述公式分别计算溫/湿度平均值,另和标准差Si，扣：
[0016]
[0017]
[001 引
[0019]之后，再将上述的万，瓦和Si, S2代入下述式中计算得出融合后溫/湿度数据数据
XJ
[0020；
[0021J刖还护」虽于LabV化W干百WM7显度检测系统中，所述的数据记录模块将融合后溫/ 湿度数据转换为字符串并创建成数组，将该数组与时间字符串数组一起构成一个二维数 组，最后通过写入电子表格函数节点将该二维数组存入数据记录模块指定位置。
[0022] 前述的基于LabVIEW平台的溫湿度检测系统中，所述的数据采集模块包括溫/湿度 传感器和数据采集卡;所述的溫/湿度传感器的作用是将环境的溫度/湿度信号转换为模拟 电压信号，并将该模拟电压信号传到数据采集卡;所述的数据采集卡的作用是将上述的模 拟电压信号进行放大处理并将其转换为计算机能够识别的数字电压信号，之后再在 LabVIEW平台中实现电压信号转换为环境溫/湿度数据，并创建原始溫/湿度数据数组。
[0023] 前述的基于LabVIEW平台的溫湿度检测系统中，所述的无效数据增多时，通过批量 删除无效溫/湿度数据，其方法如下：
[0024] 按照下式构建一个只含0、1元素的数组R:
[0025；
[0026J 4、佩/ Y心叉m組>1 -IV巾以，TT删巧0兀素，剩余的数组兀素构成有效溫/湿度数据数 组Z2。
[0027]有益效果:与现有技术相比，本发明在基于LabVIEW的平台上，将检测系统分为数 据采集模块、无效数据删除模块、数据融合模块和数据记录模块的模块化设计;通过该结 构，数据采集模块连续地采集溫/湿度数据并传到无效数据删除模块进行数据处理;通过该 结构，替代了传统溫/湿度传感器在某时刻采集的单一数据作为该时刻的检测数据，有效提 高了检测精度和减小了测量误差，提高了测量可靠性;且由于LabVIEW平台的前面板和测试 功能能够由用户自定义，继而使得开发更加灵活，进一步缩短了研发周期。本发明在处理采 集到的溫/湿度数据时，在无效数据删除模块中通过原始平均值之、残差A Xi和原始标准差曰 的计算，将I Axil >30的无效数据删除;通过该方式，有效明确了因检测环境突变或传感器 失效而存在的无效数据，删除该无效数据后，有效避免了其对测量结果的影响，使得本发明 的抗干扰性更强，进一步提高了本发明的测量精度。除此外，本发明对溫/湿度数据的处理 并非简单地求算术平均值，而是将原始溫/湿度数据数组内的无效数据删除后，利用剩余的 原始溫/湿度数据组建有效溫/湿度数据数组，再对该数组进行分组数据融合后而最终得到 融合后溫/湿度数据X(即测量时刻的溫度数据或湿度数据）；通过该方法，得到的融合后溫/ 湿度数据X更加精确，误差更小，进而进一步提高了本发明的测量精度，使得本发明的可靠 性更高。
[002引为了证明本发明有益效果，
【申请人】进行如下实验：
[0029] 实验1。在2016年4月11日的12:06分采集一组原始溫度测量实验数据，如表1所示：
[0030] 表1原始溫度测量实验数据 [0mi 1
[0032] 由表1可知，根据
7作Ij计算融合前溫度平均值 之为19.43 °C、标准差。为0.2065 °C。
[0033] 将融合前溫度平均值和标准差代入ATi = jl'i -于|>3町；计算得出当Ti< 18.81 TC 或Ti>20.050°C时，该数据即为无效数据。表1中18.57°C<18.8irC，因此该数据为无效数 据。删除该无效无数据后，将有效溫度数据分为两组：各为：19.53 °C，19.32°C，19.48°C， 19.38°C , 19.44°C , 19.46°C ,19.57°C , 19.61°C , 19.55°C , 19.32°C , 19.59°C , 19.36°C , 19.28 °C ,19.36°C ,19.50°C和 19.57°C，19.32°C，19.:34°C，19.50°C，19.59°C，19.59°C，19.57°C, 19.53。(：，19.19。(：，19.25。(：，19.26。(：，19.53。(：，19.65。(：，19.57。(：。将其代，
算得到，融合后溫度数据X为19.45°C、标准差多为0.0080°C。
[0034] 实验结论:通过无效数据删除模块的计算能够实现无效数据的判断与删除；并且 通过对比融合前标准差O和融合后标准差寒'可知，融合计算后的溫度数据的精度更高。
[0035] 实验2。表2为系统溫/湿度测量实验数据。
[0036] 表2系统溫/湿度测量实验数据
[00；3 引
[0039] 图2、图3分别是表2溫度和湿度融合前及有效融合的标准差对比图，由图可知，融 合前溫度、湿度的标准差变化比较大，且分别超过〇.l〇°C和0.15%畑，有效融合后标准差变 化很平缓;从表2溫/湿度测量实验数据可W看出，有效融合后溫度的最大误差为0.0135°C、 湿度的最大误差为0. 〇228%WL
[0040] 结论:本发明的溫湿度检测系统，可靠性和精确度得到了大幅度的提高，减小了测 量误差。
【附图说明】
[0041] 图1是本发明的系统结构示意图；
[0042] 图2是溫度融合前和有效融合标准差对比图；
[0043] 图3是湿度融合前和有效融合标准差对比图。
[0044] 附图标记：1-数据采集模块，2-无效数据删除模块，3-数据融合模块，4-数据记录 模块，5-溫/湿度传感器，6-数据采集卡。
【具体实施方式】
[0045] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依 据。
[0046] 实施例1。一种基于LabVIEW平台的溫湿度检测系统，其构成如图1所示，包括：
[0047] 数据采集模块1，作用是采集环境的溫/湿度数据，并对该溫/湿度数据创建原始 溫/湿度数据数组；
[004引无效数据删除模块2,作用是对上述的原始溫/湿度数据数组中的溫/湿度数据(数 组元素)进行无效数据删除，无效数据删除后将剩余的溫/湿度数据构成有效溫/湿度数据 数组；
[0049] 数据融合模块3，作用是将有效溫/湿度数据数组进行融合计算，得到融合后溫/湿 度数据；
[0050] 数据记录模块4,作用是将融合后溫/湿度数据存入数据记录模块4指定位置。
[0051] 前述的无效数据删除具体为:无效数据删除模块2对原始溫/湿度数据数组Zi = Xi, X2,……，Xn，按下述公式分别进行原始溫/湿度数据的平均值之、残差A Xi和标准差O的计 算：
[0化2]
[0化3]
[0化4]
[00对计算后，I Axil >30的溫/湿度数据为无效数据，予W删除。
[0056] 前述的无效数据删除在LabVIEW平台中的实现过程如下：
[0057] ①数据采集模块1分别输出原始溫度数据数组和原始湿度数据数组；
[005引②利用"数组元素相加"函数节点计算原始溫/湿度数据数组元素之和；
[0059] ③利用"数组大小"函数节点计算溫/湿度数据数组元数个数；
[0060] ④利用"除法"函数节点计算溫/湿度数据数组平均值X I
[006。 ⑤利用"减法"函数节点计算溫/湿度数据残差A Xi;
[0062] ⑥利用"平方"、"数组元素相加"、"减r、"除法V平方根"函数节点计算原始溫/ 湿度数据标准差曰。
[0063] 具体地，所述的融合计算为，数据融合模块3将有效溫/湿度数据数组Z2 = xi， X2，......，:Xm，Xm+1，Xm+2，......，:Xn分为Yl和Y2两组，并按下述公式分别计算溫/湿度平均值, 5?巧柄准差Si，82:
[0064
[00化
[0066
[0067
[006引之后，再将上述的六，万和Si,S2代入下述式中计算得出融合后溫/湿度数据数据X (融合后溫/湿度数据完就是测量时刻的溫度数据或湿度数据)和标准差多(标准差多越小测 量精度越高）：
[0069]
[0070]
[0071 ]前述的融合计算在LabVIEW平台中实现过程如下：
[0072] ①利用"拆分一维数组"函数节点将有效溫度数据数组分为前后两组数据；
[0073] ②利用"数组元数相加"、"数组大小"、"除法"函数节点分别计算前后两组溫度数 据的平均值齐、万:|
[0074] ③利用"减法"、"减r、"数组元素相加"、"平方"、"除法"函数节点分别计算前后两 组数据的标准差的平方SN契。
[007引④利用"加法'、"乘法V'除法"函数节点计算融合后溫度数掠;fJ
[0076] ⑤融合后湿度数据同理按上述的①~④进行计算。
[0077] 前述的数据记录模块4将融合后溫/湿度数据转换为字符串并创建成数组，将该数 组与时间字符串数组一起构成一个二维数组，最后通过写入电子表格函数节点将该二维数 组存入数据记录模块4指定位置，便于用户进行历史数据查询或者进行其他分析研究。
[0078] 前述的数据采集模块1包括溫/湿度传感器5和数据采集卡6;所述的溫/湿度传感 器5的作用是将环境的溫/湿度信号转换为模拟电压信号，并将该模拟电压信号传到数据采 集卡6;所述的数据采集卡6的作用是将上述的模拟电压信号进行放大处理并将其转换为计 算机能够识别的数字电压信号，之后再在LabVIEW平台中实现电压信号转换为环境溫/湿度 数据，并创建原始溫/湿度数据数组。
[0079] 前述的无效数据增多时，通过批量删除，其步骤如下：
[0080] 首先，创建原始溫/湿度数据数组Zi;
[0081] 其次，计算原始平均值X、残差A Xi和原始标准差曰；
[0082] 再次，按照下式构建一个只含0、1元素的数组R:
[0083]
[0084] 最后，求溫/湿度数组Y = R*Zi，并删除0元素，剩余的数组元素构成有效溫/湿度数 据数组Z2。在测量数据中，随着独立测量次数的增多，无效数据的数量也会随之增加，通过 批量删除无效数据，使得系统的运行效率更高。
[0085] 上述的无效数据的批量删除在LabVIEW平台中的实现过程如下：
[0086] ①利用"乘法"函数节点计算溫度数据数组的30;
[0087] ②利用"绝对值"函数节点计算溫度残差的绝对值I A Xi I ;
[008引③利用"小于"、"布尔值至(0，1)转换"函数节点构建只含0、1元素的数组R;
[0089] ④利用"乘法"函数节点将原始溫度数据数组Zi与R相乘，无效数据对应的元素变 为0,得到新的数组Y;
[0090] ⑤利用"条件结构"、"等于"函数节点判断数组Y的元素是否为0,当元素为加寸删除 零元素，否则创建数组；
[OOW]⑥利用"For"循环结构、"删除数组元素"函数节点创建有效溫度数据数组；
[0092] ⑦删除无效湿度数据并创建有效湿度数据数组同理按上述①~⑤进行。
[0093] 前述的LabVIEW中文名称为虚拟仪器图形化编程软件。
【主权项】
1. 一种基于LabVIEW平台的温湿度检测系统，其特征在于，包括： 数据采集模块（1)，作用是采集环境的温/湿度数据，并对该温/湿度数据创建原始温/ 湿度数据数组； 无效数据删除模块(2)，作用是对上述的原始温/湿度数据数组中的温/湿度数据进行 无效数据删除，无效数据删除后将剩余的温/湿度数据构成有效温/湿度数据数组； 数据融合模块(3)，作用是将有效温/湿度数据数组进行融合计算，得到融合后温/湿度 数据； 数据记录模块(4)，作用是将融合后温/湿度数据存入数据记录模块(4)指定位置。2. 如权利要求1所述的基于LabVIEW平台的温湿度检测系统，其特征在于，所述的无效 数据删除具体为:无效数据删除模块(2)对原始温/湿度数据数组……，χ η，按下 述公式分别进行原始温/湿度数据的平均值?、残差A Xl和标准差〇的计算：计算后，I A Xl | >3〇的温/湿度数据为无效数据，予以删除。3. 如权利要求1或2所述的基于LabVIEW平台的温湿度检测系统，其特征在于，所述的融 合计算具体为，数据融合模块（3)将有效温/湿度数据数组Z 2 = X1，X2,……，Xm，Xm+1， xm+2，……，χη分为ydPy2两组，并按下述公式分别计算温/湿度平均值f[和标准差心， δ2：之后，再将上述的i,冗和~，心代入下述式中计算得出融合后温/湿度数据数据X:4. 如权利要求1或2所述的基于LabVIEW平台的温湿度检测系统，其特征在于:所述的数 据记录模块(4)将融合后温/湿度数据转换为字符串并创建成数组，将该数组与时间字符串 数组一起构成一个二维数组，最后通过写入电子表格函数节点将该二维数组存入数据记录 模块(4)指定位置。5. 如权利要求1或2所述的基于LabVIEW平台的温湿度检测系统，其特征在于:所述的数 据采集模块(1)包括温/湿度传感器(5)和数据采集卡(6);所述的温/湿度传感器(5)的作用 是将环境的温度/湿度信号转换为模拟电压信号，并将该模拟电压信号传到数据采集卡 (6);所述的数据采集卡(6)的作用是将上述的模拟电压信号进行放大处理并将其转换为计 算机能够识别的数字电压信号，之后再在LabVIEW平台中实现电压信号转换为环境温/湿度 数据，并创建原始温/湿度数据数组。6. 如权利要求2所述的基于LabVIEW平台的温湿度检测系统，其特征在于:所述的无效 数据增多时，通过批量删除无效温/湿度数据，其方法如下： 按照下式构建一个只含〇、1元素的数组R:求温/湿度数组Y=R*Zi，并删除0元素，剩余的数组元素构成有效温/湿度数据数组Z2。
【文档编号】G01D21/02GK105953841SQ201610479158
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】吴勇灵, 杨娜, 潘晓慧, 王文江
【申请人】黔南民族师范学院