关于对某仓储系统的深入剖析　

  　
　　1系统的组成
　　仓储综合测试专家系统以PC机（586/266以上机型）作为主机，以80C592单片机系统和温度、水分、湿度三种参数测量电路为分机。主机安放在粮食储备库的中央检测室，分机安放在各个粮仓现场，原则上一个粮仓安放一个分机。一台主机可以管理1～200个分机，一个分机可以连接64个温度传感器、32个水分传感器和2个湿度传感器。系统采用CAN串行总线结构，主机与分机间的最大通信距离可达10km，粮管人员可以在中央检测室从主机屏幕或打印件上了解到全库所有仓位的状态参数。
　　为系统的结构框图。
　　导致粮食霉烂变质、温度升高的关键因素是粮食水分含量过高。为了准确判断测量点水分变化的原因，提高测量可靠性，在多点测量水分的同时，需要综合考虑测量点及其附近粮食的温度参数和被测粮食存放环境的空气湿度参数。分布在系统中不同位置的多个同类与不同类传感器输出的温度、水分、湿度信号经放大后送单片机初步处理，经通信电路送主机进行数据分析处理，主机将测量、处理与控制决策信息输出到显示、记录、通信、控制和报警，完成系统的检测、通信、控制(HL-700A1温度控制器)警等功能。
　　2系统的多传感器管理问题
　　2.1多传感器管理问题的提出
　　按一个仓储容量在1亿kg左右的中型储备库计算，30个粮仓至少需要30个分机，即1920个温度传感器、960个水分传感器和60个湿度传感器。对于具有如此多个且有3种类型的多传感器仓储综合测试专家系统，如何规划、协调各传感器的关系，使多传感器相互间更有效地配合，实现多传感器最高效率的利用，获得最可靠的温度、水分、湿度观测信息和准确的降温、降水分控制的决策结果，必须做好多传感器的管理。
　　2.2系统多传感器管理的目的与意义
　　系统中多路传感器彼此独立但并不孤立，它们通过信息交换，相互影响，消除彼此之间可存在的冗余和矛盾，加以互补，可以降低检测与决策的不确定性，实现多传感器的集成融合。仓储综合测试专家系统多传感器管理的目的在于充分利用系统中已有的传感器资源，获得最高的检测精度，获得可靠的控制决策，使系统处于最佳运行状态。对于安装在一个测量区域内的多传感器来说，多传感管理就是对各个温度、水分、湿度传感器的物理特性、工作原则和观测范围的最佳组合和利用，使仓储综合测试专家系统具有单台温度、水分、湿度测量仪和控制设备所无法具有的优越性。因此，多传感器管理可以使系统在以下几方面获得改善和提高：
　　1）提供稳定的工作性能。任一传感器在其它传感器失效或覆盖不到其它检测区域时，仍能不受影响独立地提供测量信息。
　　2）提高空间分辨力。仓储粮食面积宽、体积大，单仓储量在250万kg以上，必须采用多传感器按一定的几何规则形成立体识辨网络，以获得比任何单一传感器更高的分辨力。
　　3）获得新的准确信息。多传感器增加了测量空间的维数，为仓储综合测试专家系统的测量与控制提供了克服工作盲点的综合信息，这些信息是计算机判别与处理的依据。
　　4）提高系统的智能化。多传感器的利用可提高系统的容错性与可靠性，增强系统的智能功能。
　　因此，对于仓储综合测试专家系统，多传感器管理有利于发挥各传感器的潜力，提高系统的性能。
　　3系统多传感器管理的基本内容
　　系统中各传感器工作在温度、水分、湿度等不同的参数环境中，系统设计时，需要将待测参数按其测量与控制的重要程度、获取时机以及传感器的自身需求等因素加以排列，将传感器分配给各个测量目标，组成分布在空间上不同测量点的传感器网络，组织不同的传感器在同一时间内检测同一目标区域以获得准确可靠的储粮状态信息。而且，储粮现场检测与控制的环境恶劣，粮食进出库频繁，防虫害熏蒸后腐蚀性危害大，传感器工作在物理、化学和生化变化不断进行的环境中，可靠性受到威胁。因此，系统应具有传感器故障诊断能力。
　　分布在不同空间位置上的多传感器在检测时，由于被测参数的分散性、时变性以及干扰因素的存在，同一观测区域的各传感器在不同时间和不同空间的检测值将不完全相同，综上所述，仓储综合测试专家系统中多传感器管理的基本内容至少应包括传感器的时间管理、空间管理、工作模式管理和可靠性管理。
　　3.1传感器的时间管理
　　粮食温度、水分和粮仓的空气湿度是随时间不断变化的变量，测量过程中传感器必须与被测对象同步，并与其它相关联的传感器工作同步，传感器的时间管理具有定时性和及时性。另一方面，为提高传感器工作的可靠性，任意一个传感器的输出，都以该传感器在一定时间内按时间先后顺序对同一参数进行数次采样，以剔除疏失误差的算术平均值为检测结果。即单一传感器的检测也存在时间管理问题。
　　3.2传感器的空间管理
　　对某一区域的储粮状态的判断，是以一定空间内多传感器的检测结果的数据融合值为依据。利用多传感器的检测结果进行数据融合时，要考虑数据融合的空间性，要给出传感器的工作空间范围，使传感器在其工作“视野”内检测被测对象的变化。
　　3.3传感器的工作模式管理
　　仓储参数的变化范围较大，以空气湿度为例，我国南方冬季湿度≤20RH，而霉雨季节则≥90RH.如此大的变化范围要求湿度传感器能够根据信号测量的强弱自动改变信号处理方法。因此，随着被测对象的改变，系统必须通过对传感器参数如测量范围、检测方式、信号频率、数据处理方法等的设定，自我调整传感器的工作模式，达到高智能化准确检测、控制的目的。
　　3.4传感器的可靠性管理
　　在系统研制过程中，对传感器的选购、质量检验、筛选、使用、失效分析和信息管理都是可靠性管理的内容。对于系统运行过程中失效的温度、水分、湿度传感器，加强失效分析与质量信息反馈，有利于改善系统设计，促进传感器固有可靠性的提高。
　　4多传感器管理的基本功能
　　依据仓储综合测试专家系统中多传感器管理的基本目标和基本内容，给出了多传感器管理的基本结构功能图。对于全部测量参数，根据系统的检测与控制要求建立相对优先等级，确定传感器的合理分配与最佳使用，以便及时检测分辨出测量参数变化的主导因素，分析出变化趋势。
　　传感器的试验主要是验证温度传感器、水分传感器、湿度传感器对温度、水分、湿度等测量参数的检测能力，对传感器的性能进行评判。传感器的分配包括在系统实施前量化传感器资源、定义传感器工作与合作范围，并计算分配方案的价值与代价，力求以最小代价换取最高价值。
　　水分传感器为自制插杆式粮油水分传感器[2]，不存在传感器的选型问题，但依据性能价格比选定系统中的温度、湿度传感器也是系统最终技术性能和经济指标的影响因素。
　　5结束语
　　多传感器管理贯穿于仓储综合测试专家系统的预研、设计、安装、运行、维护等全过程，对于提高传感器的使用效率和系统的测量与控制性能，都具有重要意义。由于采用了多传感器管理和数据融合等现代资源管理与信息处理技术，仓储综合测试专家系统从问世起就具有以往功能单一的自动测试系统和传统测量仪器所无法比拟的优越性，系统在湖南、河南等地的国家粮食储备库投入运行后，受到了用户的一致好评。