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    重庆时时彩龙虎分析: 雨量检测系统及雨量状态检测方法和装置.pdf

    关 键 词:
    雨量 检测 系统 状态 方法 装置
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    摘要
    申请专利号:

    CN201611259774.1

    申请日:

    2016.12.30

    公开号:

    CN106772699A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01W 1/14申请日:20161230|||公开
    IPC分类号: G01W1/14 主分类号: G01W1/14
    申请人: 广州周立功单片机科技有限公司
    发明人: 周立功
    地址: 510660 广东省广州市天河区龙怡路117号1603-1607房
    优先权:
    专利代理机构: 广州华进联合专利商标代理有限公司 44224 代理人: 黄晓庆
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611259774.1

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种雨量检测系统及雨量状态检测方法和装置,其中包括雨量检测???、单片机和光学系统;光学系统包括红外发射管和光电二极管;红外发射管的数量为2个,光电二极管的数量为1个,红外发射管与光电二极管以等边三角形三个顶点的位置布局形式构成光学系统;光电二极管接收挡雨玻璃反射的光强信号,并根据光强信号向雨量检测??槭涑龅缧藕?;雨量检测??楦萁邮盏降牡缧藕?,生成原始雨量数据;单片机读取原始雨量数据,并根据原始雨量数据获取雨量状态数据。本发明可以有效降低成本、减小体积、增强抗干扰能力并增加可靠性。

    权利要求书

    1.一种雨量检测系统,其特征在于,包括雨量检测???、单片机和光学系统;所述光学
    系统包括红外发射管和光电二极管;所述红外发射管的数量为2个,所述光电二极管的数量
    为1个,所述红外发射管与所述光电二极管以等边三角形三个顶点的位置布局形式构成所
    述光学系统;
    所述光电二极管接收挡雨玻璃反射的光强信号,并根据所述光强信号向所述雨量检测
    ??槭涑龅缧藕?;所述光强信号为所述挡雨玻璃反射所述红外发射管发出的光线产生的光
    信号;
    所述雨量检测??楦萁邮盏降乃龅缧藕?,生成原始雨量数据;
    所述单片机读取所述原始雨量数据,并根据所述原始雨量数据获取雨量状态数据;所
    述雨量状态数据包括无雨或有雨的判断结果以及雨量大小数据。
    2.根据权利要求1所述的雨量检测系统,其特征在于,所述雨量检测??榘傻缏?br />式雨量传感器芯片。
    3.根据权利要求2所述的雨量检测系统,其特征在于,所述集成电路式雨量传感器芯片
    为E527.05型雨量传感器芯片。
    4.根据权利要求1至3任意一项所述的雨量检测系统,其特征在于,所述单片机通过串
    行外设接口从所述雨量检测??橹卸寥∷鲈加炅渴?。
    5.根据权利要求1至3任意一项所述的雨量检测系统,其特征在于,所述单片机通过通
    用异步收发器将所述雨量状态数据发送给外部设备。
    6.一种基于权利要求1至5任意一项所述的雨量检测系统的雨量状态检测方法,其特征
    在于,包括以下步骤:
    读取所述雨量检测??楦菰ど杵德什杉傻乃鲈加炅渴?;
    根据无水雨量值,获取所述原始雨量数据的方差数据和累加和数据;所述无水雨量值
    为所述玻璃表面没有水滴保持干燥时的原始雨量数据;
    根据所述方差数据和所述累加和数据,获取所述雨量状态数据。
    7.根据权利要求6所述的雨量状态检测方法,其特征在于,根据无水雨量值,获取所述
    原始雨量数据的方差数据和累加和数据的步骤包括:
    根据所述原始雨量数据中各数据,通过计算获取所述方差数据;
    分别获取所述原始雨量数据中各数据与所述无水雨量值的差值的绝对值,将各所述绝
    对值的和确定为所述累加和数据。
    8.根据权利要求6或7所述的雨量状态检测方法,其特征在于,根据所述方差数据和所
    述累加和数据,获取所述雨量状态数据的步骤包括:
    根据所述方差数据与预设方差阈值的比较结果,获取所述雨量大小数据;
    根据所述累加和数据与预设累加和阈值的比较结果,获取所述无雨或有雨的判断结
    果。
    9.一种雨量状态检测装置,其特征在于,包括:
    读取单元,用于读取所述雨量检测??楦菰ど杵德什杉傻乃鲈加炅渴?;
    处理单元,用于根据无水雨量值,获取所述原始雨量数据的方差数据和累加和数据;所
    述无水雨量值为所述玻璃表面没有水滴保持干燥时的原始雨量数据;
    状态数据单元,用于根据所述方差数据和所述累加和数据,获取所述雨量状态数据。
    10.根据权利要求9所述的雨量状态检测装置,其特征在于,所述处理单元包括:
    获取方差数据???,用于根据所述原始雨量数据中各数据,通过计算获取所述方差数
    据;
    获取累加和数据???,用于分别获取所述原始雨量数据中各数据与所述无水雨量值的
    差值的绝对值,将各所述绝对值的和确定为所述累加和数据。

    说明书

    雨量检测系统及雨量状态检测方法和装置

    技术领域

    本发明涉及智能传感器技术领域,特别是涉及一种雨量检测系统及雨量状态检测
    方法和装置。

    背景技术

    智能传感器作为物联网的感知层,是物联网技术的核心。无论是从智能手机到智
    能家居,还是从可穿戴设备和应用物联网的汽车到工业自动化以及所有涉及物联网的设备
    都离不开传感器。目前,雨量检测系统(例如智能雨刮???作为一种高端智能传感器,只在
    部分高档汽车上有应用,但因其成本高、体积较大等原因,没有得到更加广泛的应用。

    在实现过程中,发明人发现传统技术中至少存在如下问题:传统采用分立元器件
    搭建传感器(即使用晶体管、电阻、电容等基本电子元器件搭建电路)的雨量检测系统,成本
    高、体积大;且传统的雨量检测系统对雨量的检测过程易受干扰,导致检测结果不准确、可
    靠性低。

    发明内容

    基于此,有必要针对上述问题,提供一种雨量检测系统及雨量状态检测方法和装
    置。

    为了实现上述目的,本发明技术方案的实施例为:

    一方面,提供了一种雨量检测系统,包括雨量检测???、单片机和光学系统;光学
    系统包括红外发射管和光电二极管;红外发射管的数量为2个,光电二极管的数量为1个,红
    外发射管与光电二极管以等边三角形三个顶点的位置布局形式构成光学系统;

    光电二极管接收挡雨玻璃反射的光强信号,并根据光强信号向雨量检测??槭涑?br />电信号;光强信号为挡雨玻璃反射红外发射管发出的光线产生的光信号;

    雨量检测??楦萁邮盏降牡缧藕?,生成原始雨量数据;

    单片机读取原始雨量数据,并根据原始雨量数据获取雨量状态数据;雨量状态数
    据包括无雨或有雨的判断结果以及雨量大小数据。

    一方面,提供了一种基于上述雨量检测系统的雨量状态检测方法,单片机被配置
    为基于以下步骤来进行雨量状态检测:

    读取雨量检测??楦菰ど杵德什杉傻脑加炅渴?;

    根据无水雨量值,获取原始雨量数据的方差数据和累加和数据;无水雨量值为玻
    璃表面没有水滴保持干燥时的原始雨量数据;

    根据方差数据和累加和数据,获取雨量状态数据。

    另一方面,还提供了一种雨量状态检测装置,包括:

    读取单元,用于读取雨量检测??楦菰ど杵德什杉傻脑加炅渴?;

    处理单元,用于根据无水雨量值,获取原始雨量数据的方差数据和累加和数据;无
    水雨量值为玻璃表面没有水滴保持干燥时的原始雨量数据;

    状态数据单元,用于根据方差数据和累加和数据,获取雨量状态数据。

    上述技术方案具有如下有益效果:

    本发明雨量检测系统及雨量状态检测方法和装置,其中,雨量检测系统采用基于
    光学原理的雨量检测??槔瓷杓朴炅考觳庀低?,可以有效降低成本、减小体积、增强抗干扰
    能力并增加可靠性;进一步采用两个红外发射管、一个光电二极管,三者分布在等边三角形
    三个顶点的简化光学系统,可以有效降低成本,大大减小雨量检测系统的体积。而基于上述
    雨量检测系统的雨量状态检测方法采用“累加和”与“方差”的处理方式,可以精准判断雨量
    状态,减少因太阳光等环境干扰造成的误判,可靠性强。

    附图说明

    图1为本发明雨量检测系统实施例1的结构示意图;

    图2为E527.05内部结构框图;

    图3为本发明雨量检测系统的测量原理示意图;

    图4为本发明雨量检测系统中光学系统结构示意图;

    图5为本发明雨量检测系统的系统框架结构示意图;

    图6为应用本发明雨量检测系统的外部设备的安装示意图;

    图7为应用本发明雨量检测系统的雨量状态检测方法实施例1的流程示意图;

    图8为应用本发明雨量检测系统的雨量状态检测方法的软件实现整体流程示意
    图;

    图9为应用本发明雨量检测系统的雨量状态检测方法中无水雨量值曲线示意图;

    图10为应用本发明雨量检测系统的雨量状态检测方法中玻璃表面有流动雨滴的
    原始雨量数据曲线示意图;

    图11为应用本发明雨量检测系统的雨量状态检测方法中玻璃表面有静止雨滴的
    原始雨量数据曲线示意图;

    图12为本发明雨量状态检测装置实施例1的结构示意图。

    具体实施方式

    为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中
    给出了本发明的首选实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所
    描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

    除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的
    技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具
    体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相
    关的所列项目的任意的和所有的组合。

    本发明雨量检测系统实施例1:

    为了解决传统采用非光学原理雨量传感器设计出来的雨量检测系统易受干扰、检
    测不准确且成本高、体积大的问题,本发明提供了一种雨量检测系统实施例1;图1为本发明
    雨量检测系统实施例1的结构示意图;如图1所示:

    可以包括雨量检测???、单片机和光学系统;光学系统包括红外发射管和光电二
    极管;红外发射管的数量为2个,光电二极管的数量为1个,红外发射管与光电二极管以等边
    三角形三个顶点的位置布局形式构成光学系统;

    光电二极管接收挡雨玻璃反射的光强信号,并根据光强信号向雨量检测??槭涑?br />电信号;光强信号为挡雨玻璃反射红外发射管发出的光线产生的光信号;

    雨量检测??楦萁邮盏降牡缧藕?,生成原始雨量数据;

    单片机读取原始雨量数据,并根据原始雨量数据获取雨量状态数据;雨量状态数
    据包括无雨或有雨的判断结果以及雨量大小数据。

    具体而言,雨量检测系统可以包括雨量检测???、单片机和光学系统(光学系统包
    括红外发射管、光电二极管、柔性光学材料)。雨量检测??槎怨獾缍苁涑龅牡缧藕沤?br />行处理,得出原始雨量数据;单片机从雨量检测??橹卸寥≡加炅渴?,经过算法处理得
    出雨量状态;最终单片机将雨量状态传输给需要使用雨量状态信息的设备。雨量检测系统
    采用基于光学原理的雨量检测??槔瓷杓朴炅考觳庀低?,可以有效降低成本、减小体积、增
    强抗干扰能力并增加可靠性;进一步采用两个红外发射管、一个光电二极管,三者分布在等
    边三角形三个顶点的简化光学系统,可以有效降低成本,大大减小雨量检测系统的体积。

    其中需要说明的是,本发明各实施例中提到的挡雨玻璃可以是外部设备的玻璃
    (此时可以将本发明的雨量监测装置安装在外部设备的挡雨玻璃内部),也可以是本发明各
    实施例中光学系统的玻璃,即为光学系统配置相应的用来发射红外发射管发射的光线的玻
    璃,然后将本发明安装在外部设备合适的位置区域上。

    图4为本发明雨量检测系统中光学系统结构示意图;如图4所示:在一个具体的实
    施例中,红外发射管的数量为2个;光电二极管的数量为1个;红外发射管与光电二极管以等
    边三角形三个顶点的位置布局形式构成光学系统。

    具体而言,传统的光学系统一般需要6个或8个红外发射管和一个光电二极管,会
    增加雨量检测系统的成本与体积。而本发明可以采用两个红外发射管、一个光电二极管,三
    者分布在等边三角形三个顶点的简化光学系统,可以有效降低成本,大大减小雨量检测系
    统的体积。进一步的,本发明各实施例中,只需要使用两个红外发射管和一个光电二极管。
    三者分布在等边三角形的三个顶点。本发明采用的光学系统设计方法,降低了物料成本,且
    可以进一步缩小雨量检测系统的体积,最终尺寸可以为直径15mm的圆形PCB。

    在一个具体的实施例中,雨量检测??榘傻缏肥接炅看衅餍酒?。

    具体而言,传统技术中的雨量传感器一般采用电压振子传感器或电容传感器;其
    中电压振子传感器的感雨部分暴露在外部设备的外面,容易被污染;而电容传感器的雨量
    变化引起电容容量改变范围有限,且电容量本身很小,测量困难,电容传感器的分布电容难
    以处理,易受外界环境干扰影响。

    本发明采用了与传统技术相比较有明显优势的基于光强变化的集成电路式传感
    器芯片来实现相关的功能,一方面雨量引起光强变化效果明显,不容易受到外界环境干扰,
    且可以安装在设备内部,不与雨水直接接触,工作稳定;使用集成芯片不仅能降低成本,也
    能提高整个??榈木?、可靠性与抗干扰性。

    在一个具体的实施例中,集成电路式雨量传感器芯片为E527.05型雨量传感器芯
    片。

    具体的可以利用类似于E527.05芯片(芯片直径仅为15mm)来实现本发明雨量检测
    ??榈南喙毓δ?,图2为E527.05内部结构框图;本发明雨量检测??槭粲诘湫偷墓獾缱酉?br />统。

    图3为本发明雨量检测系统的测量原理示意图,如图3所示,雨量检测??榭梢岳?br />用光线的全反射原理测量雨量。当玻璃表面无水时,玻璃内部光线产生全反射;当玻璃表面
    有水时,产生部分反射和折射。所以,无水时光电管接收到的光强比有水时大。通过将LEDA
    与LEDB分别发射光线时,光电管接收到的光强进行对比,即可得出雨量状态。图中LEDA、
    LEDB为红外发射管,Photo Diode为光电二极管,可以将反射回来的光信号转换为电信号。
    反射回来的光线越多,则转换成的电信号越强。雨量检测??榭梢越獾缍懿哪?br />拟电信号转换为表达雨量状态的数字量,供单片机使用。单片机通过对雨量检测??樘峁?br />的原始雨量数据进行算法处理,得出最终的雨量状态(无雨、小雨、中雨、大雨等)。

    图5为本发明雨量检测系统的系统框架结构示意图;如图5所示,在一个具体的实
    施例中,单片机通过串行外设接口从雨量检测??橹卸寥≡加炅渴?;单片机通过异步
    收发器将雨量状态数据发送给外部设备。

    具体而言,单片机可以通过串行外设接口SPI(Serial Peripheral Interface)从
    E527.05中读取原始雨量数据;最终单片机将雨量状态通过通用异步接收/发送器UART
    (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)传输给需要使用雨量状态信息的设
    备。在一个具体示例中,本发明单片机可以为KL02 32-bit ARM Cortex-M0+MCU型号的单片
    机。

    应用本发明雨量检测系统的外部设备实施例1:

    基于以上雨量检测系统各实施例的技术方案,本发明还提供了一种设置有本发明
    雨量检测系统的外部设备实施例1;图6为应用本发明雨量检测系统的外部设备的安装示意
    图;如图6所示,可以将雨量检测系统、柔性透明硅胶、玻璃层叠起来安装到外部设备中;其
    中,本发明雨量检测系统可应用在安防摄像头雨刮、智能家居中的自动门窗和自动晾衣杆
    等需要检测雨量状态但对成本和体积比较敏感的雨量监测设备上。

    在一个具体示例中,外部设备还可以包括连接所述单片机的环境光传感器;具体
    而言,雨量检测区域的阴影快速变化对原始雨量数据会产生一定的影响,例如:在玻璃表面
    无雨时,原始雨量数据应该是一个恒定值255,但雨量检测区域的阴影快速变化会使原始雨
    量数据在255上下小幅度波动,造成的现象与玻璃表面有小雨滴的现象类似,所以会将无雨
    误判为小雨。因此仅通过“累加和”与“方差”来判断雨量状态容易受阳光影响造成误判(其
    中关于原始雨量数据以及雨量状态检测的内容可以在本说明书以下关于雨量状态检测方
    法中得以说明)。本发明中的外部设备可以先使用环境光传感器检测车辆外部环境光光强,
    然后使用环境光光强辅助判断雨量状态。例如:当环境光传感器检测到外部环境光强度快
    速变化时,则会增大判断为小雨的“累加和”与“方差”阈值,避免雨量状态误判。

    应用本发明雨量检测系统的雨量状态检测方法实施例1:

    基于以上雨量检测系统各实施例的技术方案,发明人发现即使采用基于光学测量
    原理的集成电路雨量检测???,若算法不够合理的,雨量检测系统对雨量状态的判断不够
    精准,容易受雨量检测区域快速变化的阴影干扰,产生误判。因此为了解决上述问题,本发
    明还提供了一种雨量检测系统的雨量状态检测方法实施例1;图7为应用本发明雨量检测系
    统的雨量状态检测方法实施例1的流程示意图;如图7所示,单片机被配置为可以基于以下
    步骤来进行雨量状态检测:

    步骤S710:读取雨量检测??楦菰ど杵德什杉傻脑加炅渴?;

    步骤S720:根据无水雨量值,获取原始雨量数据的方差数据和累加和数据;无水雨
    量值为玻璃表面没有水滴保持干燥时的原始雨量数据;

    步骤S730:根据方差数据和累加和数据,获取雨量状态数据。

    具体而言,雨量检测??樘峁┑脑加炅渴菪枰üテ腥砑惴ù?br />理,才能得出最终的雨量状态,而处理算法是整个系统的关键,根据不同雨量状态对应的雨
    量原始数据的特点,设计出合理高效的算法,才能提高雨量状态判断的准确性。进一步的,
    本发明可以通过Elmos(德国艾尔默斯半导体)雨量传感器芯片E527.05来获取原始雨量数
    据,从而配合单片机实现低成本、超小体积、自带多元软件算法,直接精准输出当前环境雨
    量状态(无雨或有雨以及雨的大小)。

    发明人根据玻璃表面雨滴情况得出的原始雨量数据有下面的规律:当玻璃表面没
    有水滴保持干燥时,原始雨量数据一直为255,且保持不变,数据波形为一条直线,图9为应
    用本发明雨量检测系统的雨量状态检测方法中无水雨量值曲线示意图(即玻璃表面没有水
    滴保持干燥时的原始雨量数据曲线);如图9所示。本发明各实施例中定义255为“无水雨量
    值”。

    在一个具体实施例中,步骤S720根据无水雨量值,获取原始雨量数据的方差数据
    和累加和数据的步骤可以包括:

    根据原始雨量数据中各数据,通过计算获取方差数据;

    分别获取原始雨量数据中各数据与无水雨量值的差值的绝对值,将各绝对值的和
    确定为累加和数据。

    具体而言,当玻璃表面有不断流动的雨滴时,原始雨量数据在255上下波动,波形
    数据为一条无规则的曲线,且玻璃表面雨滴流动越快,曲线上下波动的幅度与不规则性越
    大,图10为应用本发明雨量检测系统的雨量状态检测方法中玻璃表面有流动雨滴的原始雨
    量数据曲线示意图(即玻璃表面有不断流动的雨滴时的原始雨量数据曲线);如图10所示。
    概率论中“方差”刻画了随机变量的取值对于其数学期望的离散程度。(标准差、方差越大,
    离散程度越大。反之亦然)。设X是一个随机变量,若E{∑[X-E(X)]2}存在,则称E{∑[X-E
    (X)]2}为X的方差,记为D(X),Var(X)或DX,其中E(X)指的是对X的预期值,而X是实际值。本
    发明的雨量状态检测方法将使用一组雨量数据的方差来衡量雨量状态,方差越大,说明雨
    越大。

    当玻璃表面有静止的雨滴时,原始雨量数据一直为305,且保持不变,波形数据为
    一条直线,图11为应用本发明雨量检测系统的雨量状态检测方法中玻璃表面有静止雨滴的
    原始雨量数据曲线示意图(玻璃表面有静止的雨滴时的原始雨量数据曲线);如图11所示。
    雨量数据是一个与玻璃表面静止雨滴均匀度相关的数据,玻璃表面的静止雨滴分布越不均
    匀,原始雨量数据值与255的差值的绝对值越大。所以软件算法用一组雨量数据中每个数据
    与无水雨量值255的差值的绝对值来衡量静止雨滴分布的均匀度。

    在一个具体实施例中,步骤S730根据方差数据和累加和数据,获取雨量状态数据
    的步骤可以包括:

    根据方差数据与预设方差阈值的比较结果,获取雨量大小数据;

    根据累加和数据与预设累加和阈值的比较结果,获取无雨或有雨的判断结果。

    具体而言,根据以上分析,应用本发明雨量检测系统的雨量状态检测方是基于以
    上的数据规律设计出来的。雨量检测系统的软件算法整体流程图如图8所示;图8为应用本
    发明雨量检测系统的雨量状态检测方法的软件实现整体流程示意图。

    由图8可知,雨量状态检测方法的主要实现流程为:雨量检测??槊棵氩?00
    次有效数据(即预设的采集频率),每产生一次有效数据,雨量检测??榈腤S引脚(有效检测
    引脚)会输出一个高电平脉冲。用单片机引脚检测这个脉冲,在单片机引脚中断处理函数里
    面读取雨量数据并记录。当采集够一组40个数据时,计算这组数据中每一个数据与“无水雨
    量值——255”差值的绝对值,再将这40个绝对值相加,即为累加和。再计算这40个数据的方
    差,雨量状态的判断可以从以下条件着手:

    具体而言,累加和对落在雨量测量区域的少量静止雨滴非常敏感。用累加和阈值
    判断玻璃表面静态雨滴。累加和阈值,是通过将雨量检测系统放置到不同的环境中(无雨或
    有雨以及雨的大小)测量并标定的。例如,无雨时,测得累加和的值为0,有小雨时,测得累加
    和的值在50左右,则区分无雨与小雨的累加和阈值可以定义为10。其他阈值的确定原理与
    之类似。

    进一步的,方差对雨量测量区域的动态变化的雨滴非常敏感。用方差阈值判断玻
    璃表面动态雨滴。方差阈值,是通过将雨量检测系统放置到不同的环境中(无雨或有雨以及
    雨的大小)测量并标定的。例如,小雨时,测得方差的值在30左右;中雨时测得的方差值在80
    左右,则区分小雨与中雨的方差阈值定义为50。其他阈值的确定原理与之类似。

    而雨量检测区域的阴影快速变化对原始雨量数据都有影响,例如:在玻璃表面无
    雨时,原始雨量数据应该是一个恒定值255,但雨量检测区域的阴影快速变化会使原始雨量
    数据在255上下小幅度波动,造成的现象与玻璃表面有小雨滴的现象类似,所以会将无雨误
    判为小雨。所以只通过“累加和”与“方差”来判断雨量状态容易受阳光影响造成误判。本设
    计先使用环境光传感器检测车辆外部环境光光强,使用环境光光强辅助判断雨量状态。例
    如:当环境光传感器检测到外部环境光强度快速变化时,则会增大判断为小雨的“累加和”
    与“方差”阈值,避免雨量状态误判。

    雨量检测系统(在下面内容中简称从机)通过软件算法得出的雨量状态最终通用
    异步接收/发送器UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)报告给需要使
    用雨量状态信息的设备(在下面内容中简称主机)。主机还可以通过UART对从机进行参数配
    置。UART通信配置参数如表1。所有功能的使用依赖UART收发指令。

    表1 UART配置参数表

    波特率
    115200
    数据位
    8bit
    停止位
    1bit
    校验位
    NONE

    每一帧数据的格式见表2。帧头固定为0x3A,见表3;帧标识和帧数据共同代表了一
    帧数据的意义,见表4。帧校验为帧标识和帧数据的CRC-8校验值,见表5。

    表2 串口数据帧结构图

    帧头
    帧标识
    帧数据
    帧校验CRC-8
    1Byte
    1Byte
    2Byte
    1Byte

    表3 帧头定义



    表4 帧标识与帧数据定义





    表5 帧校验定义



    从机和主机在发送或接收一帧数据的时候都要通过CRC-8校验(循环冗余校验)。
    以保证数据收发的可靠性。

    忽略元器件一致性、生产一致性的因素,“无水雨量值”理论上为255。若不为255,
    当日光信号比雨量信号强很多时,微弱的日光信号足以湮没雨量的模拟信号,例如:在实验
    室环境下无水雨量值为245,放在日光下,无水雨量值趋近于255,这样就会干扰雨量测量。
    但是由于各种一致性,不可能保证所有产品无水雨量值都能达到255理论值,所以就需要对
    雨量检测系统进行程序自动校准。校准需在雨量检测系统安装到玻璃上之后才能执行,安
    装示意图如图6所示,将雨量检测系统、柔性透明硅胶、玻璃层叠起来安装。安装完整前的校
    准无意义。校准过程应保持玻璃表面没有雨滴和异物。

    雨量初始值的校准可以采用穷举的方法,在允许的电流强度范围(流过LEDA或
    LEDB的电流在20mA~40mA的范围内以2.5mA的大小步进,例如:流过LEDA或LEDB的电流可以
    为20mA、22.5mA、25mA……37.5mA、40mA)之内,单片机从雨量检测??橹卸寥〕雒恳恢?br />LEDA/LEDB通道电流组合(一共有81中组合方式)对应的原始雨量数据。使用排序的方法找
    出这81种组合方式对应的原始雨量数据与255偏差最小时的组合。若不同LEDA/LEDB通道电
    流组合对应的原始雨量数据与255的差值相等,则取较大电流值组合。若通过排序找出来的
    电流组合对应的原始雨量值与255差值仍大于10(差值过大,则强烈太阳光会干扰雨量状态
    的判断),则可以得出“光学系统校准不理想”的系统状态。

    校准完成后,可以将“LEDA/LEDB通道电流组合”和“对应的无水雨量值”信息存储
    在单片机内部Flash(Flash EEPROM:闪存)中,保证掉电后校准信息不丢失。每次上电单片
    机会从其内部Flash中读取校准信息。

    基于上述雨量检测系统的雨量状态检测方法各实施例采用“累加和”与“方差”的
    处理方式,可以精准判断雨量状态,使用环境光传感器辅助雨量判断,减少因太阳光造成的
    误判。本发明的雨量状态检测方法通过采用多元化软件算法,精准判断雨量状态。

    本发明雨量状态检测装置实施例1:

    基于以上基于上述雨量检测系统的雨量状态检测方法各实施例的技术方案,本发
    明还提供了一种雨量状态检测装置实施例1;图12为本发明雨量状态检测装置实施例1的结
    构示意图。如图12所示,可以包括:

    读取单元110,用于读取雨量检测??楦菰ど杵德什杉傻脑加炅渴?;

    处理单元120,用于根据无水雨量值,获取原始雨量数据的方差数据和累加和数
    据;无水雨量值为玻璃表面没有水滴保持干燥时的原始雨量数据;

    状态数据单元130,用于根据方差数据和累加和数据,获取雨量状态数据。

    在一个具体的实施例中,处理单元120包括:

    获取方差数据???24,用于根据原始雨量数据中各数据,通过计算获取方差数
    据;

    获取累加和数据???26,用于分别获取原始雨量数据中各数据与无水雨量值的
    差值的绝对值,将各绝对值的和确定为累加和数据。

    需要说明的是,本发明雨量状态检测装置实施例1中的各??榈ピ梢远杂κ迪?br />上述雨量检测系统的雨量状态检测方法各实施例中的方法步骤,此处不再赘述。

    本发明基于雨量检测系统的雨量状态检测装置,可以采用“累加和”与“方差”的处
    理方式,可以精准判断雨量状态,使用环境光传感器辅助雨量判断,减少因太阳光造成的误
    判。本发明的雨量状态检测装置可以通过采用多元化软件算法,精准判断雨量状态。

    以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实
    施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存
    在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

    以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并
    不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来
    说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的?;?br />范围。因此,本发明专利的?;し段вσ运饺ɡ笪?。

    关于本文
    本文标题:雨量检测系统及雨量状态检测方法和装置.pdf
    链接地址://www.4mum.com.cn/p-6001262.html
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