專利名稱：運(yùn)輸安全記錄儀數(shù)據(jù)分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于物流運(yùn)輸監(jiān)控的技術(shù)數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域，尤其是振動信號功率譜密度分析、沖擊信號速度變化量統(tǒng)計(jì)，具體涉及一種運(yùn)輸安全記錄儀數(shù)據(jù)分析方法。
背景技術(shù)：
國家的運(yùn)輸環(huán)境數(shù)據(jù)是一個(gè)國家的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，與地理、水文數(shù)據(jù)具有同等重要的地位，各國都非常重視該數(shù)據(jù)的采集與整理。該數(shù)據(jù)對于提高運(yùn)輸效率、較少資源浪費(fèi)、降低貨損率等都將起到重要的作用。按照運(yùn)輸包裝過程的需求，進(jìn)行產(chǎn)品運(yùn)輸環(huán)境試驗(yàn)以及展開有關(guān)參數(shù)測量一直是非常復(fù)雜和繁重的一項(xiàng)工作。隨著電子技術(shù)和電腦技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展，這項(xiàng)工作狀況大有改觀，運(yùn)輸環(huán)境的試驗(yàn)及測量變得比過去簡便多了。主要原因在于輕便的小型現(xiàn)場參數(shù)測量記錄裝置已經(jīng)問世，這種記錄儀可以獨(dú)立使用并且可監(jiān) 控產(chǎn)品物流運(yùn)輸中動力狀態(tài)。為實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸安全記錄儀的有效利用，高效統(tǒng)計(jì)記錄儀的采集數(shù)據(jù)，匯總分析記錄儀的采集數(shù)據(jù)就顯得十分必要與迫切。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決運(yùn)輸安全監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯總及分析方法的不足，提供一種運(yùn)輸安全記錄儀數(shù)據(jù)分析方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種運(yùn)輸安全記錄儀數(shù)據(jù)分析方法，該方法運(yùn)行的硬件系統(tǒng)包括安全記錄儀及分析主機(jī)，安全記錄儀通過USB端口將采集到的加速度數(shù)據(jù)傳送給分析主機(jī)，分析主機(jī)對采集數(shù)據(jù)的分析方法步驟如下⑴將安全記錄儀數(shù)據(jù)線插入運(yùn)行分析主機(jī)USB端口，將安全記錄儀采集的數(shù)據(jù)導(dǎo)入分析主機(jī)；⑵采集數(shù)據(jù)的時(shí)域預(yù)處理，剔除數(shù)據(jù)野點(diǎn)，零均值處理；⑶低通濾波采用巴特沃思低通濾波器濾除對貨物損害極小的高頻信號；⑷計(jì)算加速度均方根；(5)得出功率譜密度運(yùn)用周期圖法得出振動加速度信號的功率譜密度；(6)計(jì)算沖擊持續(xù)時(shí)間取加速度信號沖擊響應(yīng)峰值的第一個(gè)5%_20%信號所對應(yīng)的時(shí)間為沖擊計(jì)時(shí)的起點(diǎn)，取加速度信號沖擊響應(yīng)峰值的第二個(gè)5%-20%信號所對應(yīng)的時(shí)間為沖擊計(jì)時(shí)的終點(diǎn)，計(jì)算出沖擊持續(xù)時(shí)間；(7)得出沖擊持續(xù)時(shí)間速度變化量 加速度峰值統(tǒng)計(jì)點(diǎn)散圖以沖擊持續(xù)時(shí)間內(nèi)速度變化量為橫軸、沖擊峰值即每個(gè)加速度信號的最大值為縱軸統(tǒng)計(jì)出點(diǎn)散圖；(8)數(shù)據(jù)結(jié)果應(yīng)用包括加速度均方根分析、功率譜密度應(yīng)用及沖擊持續(xù)時(shí)間速度變化量 加速度峰值統(tǒng)計(jì)點(diǎn)散圖的應(yīng)用。而且，所述步驟⑵采集數(shù)據(jù)的時(shí)域預(yù)處理，剔除數(shù)據(jù)野點(diǎn)，零均值處理的具體步驟是
①根據(jù)帶限比較法，將安全記錄儀加速度采集的數(shù)據(jù)依時(shí)間順序設(shè)置采樣值時(shí)間序列{Xi}，i = 1，2，3，. . .，N，計(jì)算采樣值時(shí)間序列的方均與均方差值s,2 =P-P ；②數(shù)據(jù)野點(diǎn)判斷:如果,Xi-kS^Xi+^Xi+kSi貝丨J xi+1是正常點(diǎn)，否則，xi+1為野點(diǎn)，對于判定為野點(diǎn)的數(shù)據(jù)將其從采集數(shù)據(jù)中剔除，系數(shù)k值在3至5之間取值；③零均值處理均值即采集信號的直流干擾項(xiàng)，根據(jù)信號的均值估計(jì)，在進(jìn)行統(tǒng)計(jì)量計(jì)算之前，將均值去除。設(shè){Xi}，i = 1，2，3，…，N，為加速度的采樣值時(shí)間序列，記采樣值均值為 ，有
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)輸安全記錄儀數(shù)據(jù)分析方法，該方法運(yùn)行的硬件系統(tǒng)包括安全記錄儀及分析主機(jī)，安全記錄儀通過USB端口將采集到的加速度數(shù)據(jù)傳送給分析主機(jī)，其特征在于分析主機(jī)對采集數(shù)據(jù)的分析方法步驟如下 ⑴將安全記錄儀數(shù)據(jù)線插入運(yùn)行分析主機(jī)USB端口，將安全記錄儀采集的數(shù)據(jù)導(dǎo)入分析主機(jī)； ⑵采集數(shù)據(jù)的時(shí)域預(yù)處理，剔除數(shù)據(jù)野點(diǎn)，零均值處理； ⑶低通濾波采用巴特沃思低通濾波器濾除對貨物損害極小的高頻信號； ⑷計(jì)算加速度均方根； (5)得出功率譜密度運(yùn)用周期圖法得出振動加速度信號的功率譜密度； (6)計(jì)算沖擊持續(xù)時(shí)間取加速度信號沖擊響應(yīng)峰值的第一個(gè)5%-20%信號所對應(yīng)的時(shí)間為沖擊計(jì)時(shí)的起點(diǎn)，取加速度信號沖擊響應(yīng)峰值的第二個(gè)5%-20%信號所對應(yīng)的時(shí)間為沖擊計(jì)時(shí)的終點(diǎn)，計(jì)算出沖擊持續(xù)時(shí)間； (7)得出沖擊持續(xù)時(shí)間速度變化量 加速度峰值統(tǒng)計(jì)點(diǎn)散圖以沖擊持續(xù)時(shí)間內(nèi)速度變化量為橫軸、沖擊峰值即每個(gè)加速度信號的最大值為縱軸統(tǒng)計(jì)出點(diǎn)散圖； (8)數(shù)據(jù)結(jié)果應(yīng)用包括加速度均方根分析、功率譜密度應(yīng)用及沖擊持續(xù)時(shí)間速度變化量 加速度峰值統(tǒng)計(jì)點(diǎn)散圖的應(yīng)用。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的運(yùn)輸安全記錄儀數(shù)據(jù)分析方法，其特征在于所述步驟⑵采集數(shù)據(jù)的時(shí)域預(yù)處理，剔除數(shù)據(jù)野點(diǎn)，零均值處理的具體步驟是 ①根據(jù)帶限比較法，將安全記錄儀加速度采集的數(shù)據(jù)依時(shí)間順序設(shè)置采樣值時(shí)間序列{xj, i = I, 2, 3,. . .，N,計(jì)算采樣值時(shí)間序列的方均與均方差值A(chǔ)2=Xf-T ； ②數(shù)據(jù)野點(diǎn)判斷如果，Χ「1^〈Χ +1〈Χ +1^則xi+1是正常點(diǎn)，否則，xi+1為野點(diǎn)，對于判定為野點(diǎn)的數(shù)據(jù)將其從采集數(shù)據(jù)中剔除，系數(shù)k值在3至5之間取值； ③零均值處理均值即采集信號的直流干擾項(xiàng)，根據(jù)信號的均值估計(jì)，在進(jìn)行統(tǒng)計(jì)量計(jì)算之前，將均值去除。設(shè){Xi}，i = 1，2，3，...，N，為加速度的采樣值時(shí)間序列，記采樣值均值為 ，有
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的運(yùn)輸安全記錄儀數(shù)據(jù)分析方法，其特征在于所述步驟(3)濾除對貨物損害極小的高頻信號為50ΗΖ以上的信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的運(yùn)輸安全記錄儀數(shù)據(jù)分析方法，其特征在于所述步驟⑷計(jì)算加速度均方根為運(yùn)用時(shí)域求采集到加速度信號的均方根
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的運(yùn)輸安全記錄儀數(shù)據(jù)分析方法，其特征在于所述步驟(5)運(yùn)用周期圖法得出振動加速度信號的功率譜密度為 ①加窗處理為抑制功率泄漏，采用漢寧窗對采集的加速度時(shí)域信號進(jìn)行采樣截?cái)啵? ②傅立葉變換將加窗后的加速度信號進(jìn)行傅立葉變換，得到幅值譜； ③得出功率譜密度將傅立葉變換后幅值譜中的每個(gè)幅值數(shù)據(jù)平方后除以頻率變換量，既得出最終的功率譜密度結(jié)果。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的運(yùn)輸安全記錄儀數(shù)據(jù)分析方法，其特征在于所述步驟(6)中取沖擊響應(yīng)信號峰值的第一個(gè)5%，或10%，或15%，或20%信號所對應(yīng)的時(shí)間為沖擊計(jì)時(shí)的起點(diǎn)，取沖擊響應(yīng)信號峰值的第二個(gè)5%，或10%，或15%，或20%信號所對應(yīng)的時(shí)間為沖擊計(jì)時(shí)的終點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的運(yùn)輸安全記錄儀數(shù)據(jù)分析方法，其特征在于所述步驟⑴中的沖擊持續(xù)時(shí)間內(nèi)速度變化量為，從沖擊脈沖開始前O. 4D到?jīng)_擊脈沖后O. ID之間的積分量，其中，D是步驟(6)中計(jì)算出的沖擊持續(xù)時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的運(yùn)輸安全記錄儀數(shù)據(jù)分析方法，其特征在于所述步驟⑶的加速度均方根分析、功率譜密度應(yīng)用及沖擊持續(xù)時(shí)間速度變化量 加速度峰值統(tǒng)計(jì)點(diǎn)散圖的應(yīng)用為 ①加速度均方根分析通過加速度均方根數(shù)值的大小判斷貨物的損壞程度； ②功率譜密度應(yīng)用將功率譜密度值輸入實(shí)驗(yàn)室振動臺的程序控制計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)等效路試的實(shí)驗(yàn)室隨機(jī)振動試驗(yàn)，達(dá)到準(zhǔn)確模擬測試的目的； ③沖擊持續(xù)時(shí)間速度變化量 加速度峰值統(tǒng)計(jì)點(diǎn)散圖的應(yīng)用對比沖擊持續(xù)時(shí)間速度變化量 加速度峰值統(tǒng)計(jì)點(diǎn)散圖與產(chǎn)品的破損邊界曲線圖，如果點(diǎn)散圖中的統(tǒng)計(jì)點(diǎn)大量落在產(chǎn)品的破損邊界曲線的破損區(qū)域內(nèi)，那么產(chǎn)品就會受到損害，如果點(diǎn)散圖中的統(tǒng)計(jì)點(diǎn)幾乎落在產(chǎn)品的破損邊界曲線的破損區(qū)域外，則產(chǎn)品狀態(tài)良好。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種運(yùn)輸安全記錄儀數(shù)據(jù)分析方法，其方法的步驟主要包括采集數(shù)據(jù)導(dǎo)入、采集數(shù)據(jù)的時(shí)域預(yù)處理，剔除數(shù)據(jù)野點(diǎn)，去除均值、低通濾波濾掉高頻信號、計(jì)算加速度均方根、計(jì)算沖擊持續(xù)時(shí)間、得出功率譜密度、得出沖擊持續(xù)時(shí)間速度變化量～加速度峰值統(tǒng)計(jì)點(diǎn)散圖及數(shù)據(jù)結(jié)果應(yīng)用。本發(fā)明方法對采集的時(shí)域信號首先進(jìn)行時(shí)域預(yù)處理，低通濾波處理，為采集數(shù)據(jù)的分析打下了基礎(chǔ)，本發(fā)明方法全面分析運(yùn)輸過程中貨物的動態(tài)狀況，及時(shí)判斷貨物的受損情況，為提高物流管理水平的提高打下了基礎(chǔ)。
文檔編號G06F19/00GK102890750SQ201210333408
公開日2013年1月23日 申請日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者韓雪山, 王剛, 張子漢, 許萍萍, 李宇杰, 何淵井, 陳志強(qiáng), 陳振強(qiáng), 張衛(wèi)紅 申請人:中國包裝科研測試中心