[发明专利]一种基于边缘计算的NTC温度传感器校准方法

说明书

本发明公开了一种基于边缘计算的NTC温度传感器校准方法，通过在校准现场部署边缘计算网络，设备端按预设的规则分别将待校设备与标准器的数据通过TCP/IP协议发送至边缘节点；边缘节点解析上报的数据并暂存至本地数据库；在边缘节点通过遗传算法来选择校准的最佳特征点；根据特征点，在特征点处将待校准器与标准器进行标定，通过标定数据来准确计算温度传感器特征点的测量温度；边缘节点将校准数据及校准结果发送至云端实现校准记录的云存储，同时将特征函数发送至设备端完成校准。相比于传统校准方式，可以大大缩短校准所需要的周期；有效节省了云服务器的带宽消耗，减少云端的计算压力；能够有效提高NTC温度传感器的精度和准确率。

技术领域

本发明涉及温度校准与测量技术领域，尤其涉及一种利用边缘计算技术对NTC温度传感器进行校准的方法。

背景技术

传统的温度校准方式即实验室校准，是客户将自己的待校温度计周期性的运送到上级计量校准机构，校准专业人员在环境可控的校准实验室中将其与高等级的标准铂电阻进行测量比对，校准后的温度计再运送回相关客户单位，同时签署校准证书并发送到相关客户单位。这种传统方式具有校准周期长、不确定度高、管理难度大、效率低等缺点，最终会对现代化工业的正常生产进度造成一定的影响。

针对上述问题，本发明采用边缘计算技术，在设备的边缘端完成与标准器的数据拟合并建立误差补偿模型，在软件层面减少温度传感器测温时的误差。

发明内容

本发明的目的在于针对传统温度传感器校准方式校准周期长、管理难度大、效率低等缺点，提出一种基于边缘计算的NTC温度传感器校准方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于边缘计算的NTC温度传感器校准方法，该方法包括如下步骤：步骤1：在校准现场部署边缘计算网络；

步骤2：在校准流程开始后，设备端将待校准的NTC温度传感器与标准器的包含检测指标的温度数据通过TCP/IP协议发送至边缘节点；

步骤3：边缘节点解析接收的数据

步骤4：在边缘节点通过遗传算法来选择校准的最佳特征点；

步骤5：根据步骤4得到的特征点并进行拟合分析，在特征点处将待校准的NTC温度传感器与标准器进行标定，通过标定数据来准确计算温度传感器特征点的测量温度；

步骤6：边缘节点利用MQTT协议将校准数据及校准结果北向发送至云端实现校准记录的云存储，同时利用TCP/IP协议将特征函数南向发送至设备端完成校准。

进一步地，所述步骤2中包含的检测指标具体为电阻、温度、时间戳、设备编号和环境温度。

进一步地，所述步骤4中为了减少校准所花费的时间成本，采用遗传算法选择最优特征点进行标定，获得最优特征点的具体步骤如下：

(4.1)基因的建立与特征点的选取：将设备端发送的每一个温度数据抽象为基因，定义x_q表示第q个测试点是否为特征点，当x_q＝1时表示第q号测试点被入选为特征值点，反之当x_q＝0时表示第q号测试点不入选为特征值点；

(4.2)适应度函数的定义：基于给定的优化目标，利用适应度函数来测量种群中染色体的质量；由于决策的目标是降低总时间成本，选择适应度函数为度量染色体的总时间成本C_total的平方倒数，

(4.2.1)单次测量时间成本：测量一个温度值所需要的时间成本，记为C_q；

(4.2.2)标定误差时间成本：

符号c_j单点误差对应的时间成本值。其中i表示传感器编号，j表示测试点，T_i,表示实际温度值，表示传感器读数；