4.軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用RL-RTX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)，以實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的嵌入式程序應(yīng)用。使用RTOS可簡化任務(wù)的調(diào)度和維護(hù)，對CPU、內(nèi)存等系統(tǒng)資源進(jìn)行靈活配置。程序開發(fā)、編譯及仿真使用ARM公司的RealView MDK開發(fā)工具集的新版本μVision 4.系統(tǒng)的主要功能包括能見度數(shù)值等多信息的采集、多種方式的數(shù)據(jù)傳輸以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等，總體工作流程如圖3所示。系統(tǒng)上電后，首先開始系統(tǒng)初始化工作，進(jìn)行對硬件模塊的配置以及儀器自檢。初始化完成，系統(tǒng)開始不間斷地對能見度數(shù)值、溫度信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，獲得的數(shù)據(jù)結(jié)合時(shí)間信息存入SD卡。當(dāng)檢測到的能見度連續(xù)一段時(shí)間均低于設(shè)置的報(bào)警閥值時(shí)，觸發(fā)低能見度報(bào)警機(jī)制，系統(tǒng)通過有線或無線多種方式傳輸網(wǎng)絡(luò)向指揮中心進(jìn)行報(bào)警，以及實(shí)時(shí)更新現(xiàn)場可變信息牌、預(yù)警路標(biāo)等顯示設(shè)備。圖3所示為系統(tǒng)總體工作流程。

5.低能見度場外實(shí)驗(yàn)

為了檢驗(yàn)樣機(jī)的性能和可靠性，2012年12月至2013年1月，對樣機(jī)在我市進(jìn)行了為期2個(gè)月的場外實(shí)驗(yàn)，直接測量輸出大氣能見度值，實(shí)驗(yàn)時(shí)間分別選在多霧發(fā)生的凌晨和傍晚，為方便分析，在不同能見度區(qū)間挑取了典型數(shù)據(jù)，并與人工觀測值進(jìn)行對比，結(jié)果如圖4所示。從圖4可以看出，樣機(jī)的檢測精度與能見度值成反比，隨著能見度的升高而降低，這是因?yàn)樵谳^高的能見度天氣下，環(huán)境光背景噪聲和雜光干擾更大，檢測到的散射光信號(hào)更為微弱，測量精度也就越低。系統(tǒng)樣機(jī)在500m范圍內(nèi)檢測誤差小于±5%,而500~2000m誤差則增加到約±10%,完全符合系統(tǒng)±20%的測量精度要求。

6.結(jié)論

散射式低能見度預(yù)警檢測儀主要由紅外光發(fā)射和接收裝置、信號(hào)調(diào)理模塊、控制模塊、預(yù)警數(shù)據(jù)輸出模塊和電源模塊組成。本文提出的基于Si4432散射式大氣低能見度儀的設(shè)計(jì)方案。方案中所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)處理采用基于ARMC o r t e x - M 3內(nèi)核的新型微處理器，運(yùn)行RTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，有利于提高運(yùn)行效率和系統(tǒng)性能，便于升級、維護(hù)和擴(kuò)展。具有良好的社會(huì)效益和廣闊的產(chǎn)業(yè)化前景。