本文介绍的多传感器信息融合体系本着可以或许便利、高效检测气溶胶的原则进行设计，仅选择了5种测量仪器进行数据融合，进步了体系的便携性和移动性。为适应更多的参数测量及日后工作的须要，本体系预留了新增仪器设备模块，进步了体系的适应性。


引言

气溶胶的检测办法和仪器很多，不合办法及仪器的适应范围不合，各类检测仪器间的信息存在互补性。不合仪器采取的协定类型和接口方法不合，给应用和及时ｌ测带来很大年夜不便。气溶胶涵盖的物质种类繁多，成分复杂，单一仪器往往只能采集一个或几个参数。传兼顾划在多参数数据采集分析体系中的应用加剧了体系的复杂程度，降低了体系的适应性及便捷操作性。

测量气溶胶的空气动力学粒谱仪、积分浊度仪、扫描迁徙率粒谱仪、黑碳仪和QTrak Plus室内空气质量监测器可以或许精确测量不合性质的气溶胶参数，然则各类传感器的测量结不雅经常出现不一致的情况，是以须要对测量结不雅进行综合比较分析。气溶胶的几种测量仪器的结不雅互为弥补，经由过程比较和综合分析，可以获得气溶胶的综合性质，对大年夜气激光传输、辐射传输计算等方面有重要的意义。本文提出的多传感器信息融合办法，将多种仪器采取同一接口方法进行组网，每种仪器自力采集数据互不影响，经由过程Android平台处理终端对采集的数据进行融合、分析和评价，对不雅测、分析和融合大年夜气气溶胶数据具有必定的应用价值。

1 多传感器信息融合体系架构

本体系中重要应用5种传感器测量仪器对数据进行采集、存储和分析：

① APS3321型空气动力学粒径谱仪是高机能、多用处的新一代粒子测量仪器，重要用来测量空气动力学粒径（0.5~20 μm）和光散射强度（0.37~20 μm）[2].

② IN3550型积分浊度计重要用来进行经久的可视距离监控和地面及空中空气质量的研究，它可以或许持续赓续地检测空中粒子光散射系数[3].

③ SMPS3936型扫描电迁徙率颗粒物粒径谱仪重要用来测量空气中直径在0.01~1 μm范围内的颗粒物粒径[4].

多传感器信息融合体系本着可以或许便利、高效检测气溶胶的原则进行设计，仅选择了5种测量仪器进行数据融合，进步了体系的便携性和移动性。为适应更多的参数测量及日后工作的须要，本体系预留了新增仪器设备模块，进步了体系的适应性。体系中如有很多功能未能完美，日后工作重要有： 在数据曲线及时绘制及汗青曲线查看模块中添加经由过程单击曲线上随便率性一点显示该点的数据值的功能，以便查看分析离散数据值；在数据融合中添加算法，清除反复冗余的数据，提取有效的数据，进步体系的效力等。


④ QT8554型室内空气品德监测器重要用来测量二氧化碳和一氧化碳的浓度、温度、相对湿度、风速、新风量、估计露点、湿球温度和室外空气百分比等[5].

⑤ AE31型黑碳仪可以同时测量370 nm、470 nm、520 nm、590 nm、660 nm、880 nm和950 nm的黑碳气溶胶质量浓度，供给比较周全的黑碳气溶胶光学接收性质数据信息[6].


5种测量仪器均支撑RS232的接口通信标准，分别经由过程RS232连接蓝牙模块，ARM 端信息融合应用体系经由过程蓝牙吸结束存储这5种仪器采集的数据。在一个蓝牙微微网中主节点最多可以有7个大年夜节点，并且允很多至256个大年夜节点与主节点保持在休眠状况。蓝牙的发射距离一般为10 m,经由过程增大年夜发射功率可达100 m.组网筹划中采取蓝牙进行组网，完全可以知足短距离无线通信的须要。结合实际情况，全部体系的组网筹划设计如图1所示。

图1 多传感器信息融合体系组网筹划

ARM平台Android处理终端采取ARM处理器，256 MB 内存，4.3英寸真彩LCD触摸屏，分辨率480×272,便利操作，可清楚显示采集的数据曲线；配备2G SD卡，包管了长时光数据存储；同时，搭载当下最热点的谷歌移动嵌入式操作体系Android2.2.
2 信息融合软件

推敲到信息融合软件的便捷操作和实用性，本信息融合软件重要包含数据接收模块、文件治理模块和设置治理模块。图2为信息融合软件的主界面。

图2 软件主界面

图3为信息融合体系的数据采集主法度榜样流程。

图3 数据采集主法度榜样流程

2.1 数据接收模块


数据接收模块重要实现多传感器数据的接收、数据曲线的绘制和存储。经由过程持续Android平台下的Service类，建立5个仪器可以同时后台履行的数据采集办事；合营NotificatiON的便捷操作，实现不合仪器数据采集界面的切换。数据接收模块法度榜样流程如图4所示。
图4 数据接收模块法度榜样流程

仪器妒攀蓝牙同ARM妒攀蓝牙建立连接后开端数据传输，信息融合体系开端采集并存储数据，同时绘制数据曲线。图5为5种仪器同时在后台运行的Notification效不雅图。图6~图10分别为QT8554、APS3321、SMPS3936、IN3550、AE31的及时数据曲线图。

2.2 文件治理模块
文件治理模块重要为查看汗青数据文件而设计，供给随时查看、分析汗青数据的功能。对汗青数据文件的操作重要稀有据信息查看和数据信息统计。别的，为了更直不雅地反竽暌钩数据的变更趋势，汗青数据文件操作模块中采取数据曲线还原筹划，再现数据采集过程中的数据曲线，并供给曲线的放大年夜缩小查看模式，便于查看数据变更情况。

图11为数据曲线查看功能的效不雅图。个中图11（a）为打开曲线查看模式后的初始模式。为便于查看较大年夜数据文件，本软件设计时采取Android下自定义view的情势，设计了查看曲线的picview控件。添加触控操作，可以便利地阁下滑动以查看各个阶段的数据。图11（b）显示了向右滑动picview后的效不雅图。因为数据文件中的数据种类较多，软件中设计了单一数据曲线模式，经由过程"切换"按钮转换到图11（c）所示效不雅，并可以经由过程点击阁下箭头实现不合参数曲线间的切换。

图10 数据曲线查看功能的效不雅图

2.3 设置治理模块

设置治理模块重要实现体系相干设备及软件赞助信息的查看等功能。软件中设备信息的存储方法分别采取了Android供给的共享优先数据办法（shared preferences），如文件治理模块中记忆功能开关的设备和在线离线模式切换的设备；Android下标准的SQLite数据库情势，如蓝牙ID信息设备等；根本的文件存储情势，如赞助文件等。

3 数据融合处理
5种仪器采集的数据格局，固然参数个数不合，然则各类仪器数据均采取ASCII码的情势发送，各个数据间采取逗号分隔。例如，QT8554数据格局：


AE31数据格局：

6�Dec�10,15:15,15741,14996,14846,14702,14461,14899,14787,…，0.0212,3.0071,0.6,6.565,0.0212,1�6584,0.0212…

QT8554数据中包含日期、时光和4个测英国沃森WSEN进口传感器量参数， AE31数据中不仅包含日期、时光和7个测量参数，还包含很多无用参照信息。应对上述情况，在设计时采取了添加数据帧头的情势，经由过程对帧头中对应信息的断定区分不合仪器数据，提取有效数据。

数据帧头格局为：

个中，00位为保存位；ID为ID号，同信息融合软件中ID设备匹配；Addr为源蓝牙地址；Mode为通信方法，00为polled模式，01为unpolled模式；Type为消息类型，00为指令，01为数据；DS为数据区开端地位；DL为数据长度；VDL为有效数据长度；VDN为有效数据个数。
仪器采集传输的数据中固然包含很多对及时显示曲线无用的参照及统计信息，然则对后续的分析处理数据照样有重要的价值，是以对数据格局进行归一化处理过程中要确保帧头后数据的完全性。ARM端信息融合软件在接收到格局化的数据后，按雷同的格局获取各个位的信息，根据帧头信息及设置模块中的设置信息区分开不合仪器数据。断定完数据的有效性及完全性后，数据起首被完全地存储稻磁逄，而后调用响应数据分析模块，进行数据处理显示。

2010/09/30,19:24:57,555,0.2,28.8,78.4
4 总结