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非乘用商用车车厢环境监测系统研究
| 论文题名： | 非乘用商用车车厢环境监测系统研究 |
| 关键词： | 非乘用商用车;车厢环境监测;缺失值插补;稀疏表示 |
| 摘要： | 随着国内经济的持续高速发展，各个行业和领域都取得了突出的成绩和进步，同时各行业也逐渐向标准化和规范化发展。上至国家和政府下到各行业和个人，都对食品和药品品质的要求越来越高，运输作为其中的一环，对于其要求和标准自然也就越来越高。同样畜牧运输作为畜牧业中非常重要的一环，也受到了相应的关注度。国家对冷链物流运输体系和畜牧运输标准作出了相应的规范和国家标准，要求冷链物流运输车和畜牧运输车的车厢环境和状态必须得到监测。 在非乘用商用车车厢环境监测的领域中，冷链物流的研究最为广泛，因此本文将分析国内外冷链物流运输车车厢环境监测系统的发展和研究现状，并参考现有的车厢环境监测系统产品和用户实际需求设计一款通用的非乘用商用车车厢环境监测系统。系统可满足冷链物流，畜牧运输和商砼车的环境及状态监测。本系统采用主从式设计模式，且主从机以总线形式进行通信。这样的设计模式和运行机制可使得系统接入数量众多的从机传感器，并且还能够灵活的拓展监测功能。作为主机的数据采集终端，具有传感器数据采集，位置模块信息采集和解析，以及向远端服务器进行实时传输数据的动能。而对于从机传感器的设计，本文将其进行了简单的封装，把传感器不同的信号类型转换成统一的数字信号，另外传感器部分移植了Modbus-RTU从机协议，以便于在总线上与数据采集终端进行交互。系统设计实现完成后，对系统进行测试，系统测试的结果是系统各个功能工作正常，满足监测需求。除此之外，本文还对传感器数据缺失的插补算法进行了研究，在传统插补算法的基础上提出了基于稀疏表示的缺失值插补算法。并设计数据缺失值插补算法的对比实验，实验结果显示基于稀疏表示的插补算法在5％～95％的数据缺失率情况下比其它传统插补算法的效果好，同时随着数据缺失率的增加其数据的插补精度并没有同传统算法一样下降剧烈。基于稀疏表示的缺失数据插补算法在5％～95％的数据缺失率情况下插补数据的误差率始终没有超过5％，同时这也表明在5％～95％的数据缺失率情况下，可以重构出误差率低于5％的插补数据。 本文的创新点主要体现在: (1)系统的通用性，不同于市场上定制化的单一车型的监测系统，本文设计的系统可满足冷链物流，畜牧运输和商砼车的车厢环境及状态监测; (2)可拓展性，本文传感器采集接口和端云交互协议的数据内容都具有拓展性，可灵活接入需要的传感器类型; (3)提出了基于稀疏表示的缺失值插补，这种插补算法的缺失值插补精度要高于传统的插补算法。 |
| 作者： | 杨国栋 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 杜英魁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 沈阳大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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