基于Si4432散射式大氣低能見度儀的設計方案

4.軟件設計

系統(tǒng)軟件設計采用RL-RTX實時操作系統(tǒng)(RTOS)，以實現(xiàn)多任務的嵌入式程序應用。使用RTOS可簡化任務的調(diào)度和維護，對CPU、內(nèi)存等系統(tǒng)資源進行靈活配置。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)進行采集，獲得的數(shù)據(jù)結(jié)合時間信息存入SD卡。當檢測到的能見度連續(xù)一段時間均低于設置的報警閥值時，觸發(fā)低能見度報警機制，系統(tǒng)通過有線或無線多種方式傳輸網(wǎng)絡向指揮中心進行報警，以及實時更新現(xiàn)場可變信息牌、預警路標等顯示設備。圖3所示為系統(tǒng)總體工作流程。

5.低能見度場外實驗

為了檢驗樣機的性能和可靠性，2012年12月至2013年1月，對樣機在我市進行了為期2個月的場外實驗，直接測量輸出大氣能見度值，實驗時間分別選在多霧發(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)，并與人工觀測值進行對比，結(jié)果如圖4所示。從圖4可以看出，樣機的檢測精度與能見度值成反比，隨著能見度的升高而降低，這是因為在較高的能見度天氣下，環(huán)境光背景噪聲和雜光干擾更大，檢測到的散射光信號更為微弱，測量精度也就越低。系統(tǒng)樣機在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

散射式低能見度預警檢測儀主要由紅外光發(fā)射和接收裝置、信號調(diào)理模塊、控制模塊、預警數(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計方案。方案中所設計系統(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，運行RTOS實時操作系統(tǒng)，有利于提高運行效率和系統(tǒng)性能，便于升級、維護和擴展。具有良好的社會效益和廣闊的產(chǎn)業(yè)化前景。