一种双探头预测温度的方法及系统与流程

专利2022-05-10  1



1.本发明属于温度预测技术领域,更具体地说,涉及一种双探头预测温度的方法及系统。


背景技术:

2.目前,传统测量温度的方法是使用单探头直接或者预测测量、或者使用不同位置的双探头进行预测。单探头直接测量,达到温度平衡需要的时间比较多,测量时间长,极大的增加了工作成本以及工人的劳动量。单探头预测,影响因素比较多,预测结果偏差比较大,给最终的温度预测带来较大的误差。不同位置双探头预测,位置选择的影响比较大,在位置相对不固定的情形下,双探头纠偏的意义不大,反而增加了成本,得不偿失。
3.针对上述问题也进行了相应的改进,如中国专利申请号cn200710124527.5,公开日为2009年5月20日,该专利公开了一种温度预测方法及装置,包括以下步骤:a1.在温度计的探头与被测物接触后采集探头输出的温度数据;b1.从采集的温度数据中选择一段有效时间的温度数据;c1.根据所述有效时间的温度曲线的斜率变化趋势和该段温度曲线的初始温度确定出第一特定时间点;d1.通过第一特定时间点之前的斜率确定出第二特定时间点;e1.根据公式y=(a*t b)/(t c)计算出温度y的值,其中,a、b、c为双曲线系数,通过对所述有效时间的温度数据进行双曲线拟合求得,t为时间,其取值为第二特定时间点;f1.根据所述有效时间的温度曲线的最大斜率、该段温度曲线的初始温度和温度y值确定出被测物的最终温度。该专利的不足之处在于:步骤繁琐,整个温度预测效率慢。
4.又如中国专利申请号cn202020739933.3,公开日为2021年2月19日,该专利公开了一种用双探头电子监护体温计,包括壳体,所述壳体内设有采集部,所述采集部包括两组测温元件,其中,一组所述测温元件用于紧贴腋下皮肤组织采集当前腋下皮肤温度数据,另一组所述测温元件用于远离腋下皮肤组织采集探头点所在位置的环境温度数据,且两组测温元件之间设有隔温带。该专利的不足之处在于:误差较大,位置不易确定。


技术实现要素:

5.1、要解决的问题
6.针对现有技术中温度预测精度不高且效率低的问题,本发明提供一种双探头预测温度的方法。本发明的方法通过将快慢两个探头实时的温度变化速率分别与模型库内对应的温度变化曲线进行匹配实现温度的精准预测,大幅度提高预测的精准度,提高工作效率;同时快慢探头的设置在保证精准度的同时提高了适用性,使其适用范围广。本发明的系统结构构成简单,自动化的设置有效节约了人工成本,并且提高整个过程的精准性。
7.2、技术方案
8.为解决上述问题,本发明采用如下的技术方案。
9.一种双探头预测温度的方法,包括以下步骤:
10.s1:在模型库内存储两种探头分别在不同温差下的多条温度变化曲线,所述两种
探头一个为快探头,一个为慢探头;快慢探头即以两个探头达到规定温度用的时间长短进行划分;
11.s2:使用上述两个探头对待测对象进行实时监测,并且实时计算两个探头的温度变化速率;
12.s3:根据两个探头的温度变化速率在模型库中分别找到与两个探头所匹配的温度变化曲线;
13.s4:根据两个探头所匹配的温度变化曲线得到两个温度值,所述温度值即为模型中温度变化曲线中的最终温度;
14.s5:将两个温度值相加之后取平均值,即为待测对象的预测温度。
15.更进一步的,所述步骤s1中快慢两种探头达到规定温度90%的温度值所需要的时间相差20%。
16.更进一步的,所述步骤s3中在寻找匹配的温度变化曲线包括如下步骤:
17.s31:实时计算快探头温度变化速率,当快探头的温度变化速率趋于稳定时,即判断出快探头达到拐点,此时进行快探头匹配,在模型中找出与快探头匹配的温度变化曲线;
18.s32:实时计算慢探头温度变化速率,当慢探头的温度变化速率趋于稳定时,即判断出慢探头达到拐点,此时进行慢探头匹配,在模型中找出与慢探头匹配的温度变化曲线。
19.更进一步的,在步骤s31和步骤s32中对实时的温度变化速率求其加速度,当前加速度的值小于之前所有加速度中的其中一个最大加速度值的90%,即判断快慢探头达到拐点。
20.更进一步的,所述步骤s2中两个探头之间的间距不大于5cm。
21.更进一步的,两个探头的外侧均设有保护罩。
22.一种运用如上述任一项所述的双探头预测温度的方法的系统,包括快探头和慢探头,以及与快慢探头电连接的控制平台,控制平台包括
23.模型库,用于存储两种探头分别在不同温差下的多条温度变化曲线;
24.数据读取模块,用于对快慢探头的温度进行读取;
25.数据处理模块,用于对数据进行求取温度变化速率;
26.图像生成模块:用于将温度变化速率绘制成图像;
27.图像对比模块:用于将图像生成模块中的图形与模型库内的温度变化曲线进行对比;
28.结果显示模块:用于显示快慢探头分别匹配的模型库中的温度变化曲线,并对应显示出温度值;
29.结果计算模块:用于将结果显示模块中的两个温度值进行相加求平均,得到最终的预测温度。
30.更进一步的,快慢探头均分别与报警器电连接,报警器与控制平台电连接。
31.3、有益效果
32.相比于现有技术,本发明的有益效果为:
33.(1)本发明通过建立快慢两种探头在不同温差下的多条温度变化曲线,随后经过快慢两个探头的实时监测计算出温度变化速率,随着温度变化速率值与模型库里存储的多条温度变化曲线进行单一匹配,匹配到模型库里的温度变化曲线后得到最终温度,将快慢
探头的最终温度相加之后取平均值便得到待测对象的预测温度,使得整个预测过程较为精准的同时既能适用较大温差又能适用较小温差的情况下进行的温度预测;整个方法大幅度提高了对待测对象的精准度,并且有效提高工作效率;
34.(2)本发明在快慢探头的选取设定一定标准,是为了使得整个测量既能适应温差较大的待测对象又能适用温差较小的待测对象,在保证精准度的同时提高了适用性能;同时对快慢探头之间位置的距离做出限定,保证快慢探头所测位置相近,减小误差的存在;并且在快慢探头的外侧均设有保护罩,避免快慢探头受到外界环境的干扰,进一步保证测量精度的同时提高两个探头的使用寿命;
35.(3)本发明通过判断快探头温度变化速率是否到达拐点,再进行快探头的匹配,因模型库内存储多条温度变化曲线,单个或少量的温度变化速率值进行匹配可能匹配多条温度变化线导致误差较大,随着温度变化速率值的越来越多,能够匹配的温度变化曲线也在逐渐减小,而当快探头的温度变化速率趋于平衡时即表示所采集的温度变化速率值已足够多,能够精准的与模型库里的进行单一匹配,慢探头与快探头原理一致,因此进一步保证整个过程的精准度,为后续预测温度提供强有力的支撑;
36.(4)本发明将通过控制平台内的若干个处理模块对快慢探头的数据进行处理并与模型库内温度变化曲线进行匹配,避免使用人工计算与人工匹配带来的不便捷性,自动化的计算既保证了结果的准确性又提高了工作效率,并通过控制平台方便快速的去匹配模型库内的温度变化曲线;同时将快慢探头均分别与报警器连接,能够及时判断快慢探头是否正常工作,方便工作人员及时的做出调整,起到安全监测的作用,保障整个测量过程的安全性。
附图说明
37.图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
38.下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述。
39.实施例1
40.一种双探头预测温度的方法,包括以下步骤:
41.s1:在模型库内存储两种探头分别在不同温差下的多条温度变化曲线,所述两种探头一个为快探头,一个为慢探头;快慢探头即以两个探头达到规定温度用的时间长短进行划分;在这值得说明的是,模型库内存储的多条温度变化曲线是基于已知初始温度和实际末温的基础上建立的,温度变化曲线即是温度随着时间的变化曲线,由于实际末温的不同会带来不同的温度变化曲线,实际末温不同则造成温差不同,因此模型库内存储有大量的不同温差下的多条温度变化曲线,由于本技术是使用双探头进行的温度预测,所以模型库内会建立针对两种不同探头的不同温差下的多条温度变化曲线,该温度变化曲线可由分别使用该两种探头进行重复多组测量绘制而成,也可使用灵敏度较高的两种测温仪(此两种测温仪也是对于到达温度平衡的时间存在快慢)进行若干组测量并绘制,无论哪种方法均保证了模型库内存储的温度变化曲线的准确性。
42.并且快慢探头是以两个探头达到规定温度用的时间长短进行划分的,到达规定温
度即温度平衡时的时间快的为快探头,慢的为慢探头;本技术之所以采用双探头测温,一是为了保证预测温度的准确性;二则是为了使得申请能够适用于在较大温差和较小温差两种情况下都能够实现准确的温度预测,提高整个的适用性能。
43.s2:使用上述两个探头对待测对象进行实时监测,并且实时计算两个探头的温度变化速率;在这进行说明的是,模型库内存储的多条温度变化曲线所依据的测量对象是与待测对象是基本相同的,这样才使得模型库内的温度变化曲线有参考的意义,不然会引起较大的误差。温度变化速率的具体公式如下:δt=(t2‑
t1)/(t2‑
t1),其中,t2表示当前时刻温度即在t2时间的温度,t1表示参考时刻温度即在t1时间的温度;t1、t2即均表示不同时刻的时间。
44.s3:根据两个探头的温度变化速率在模型库中分别找到与两个探头所匹配的温度变化曲线;在这进行说明的是,因模型库内储存大量的不同的温度变化曲线,当两个探头进行实时监测温度的时候,如果只取一个或者少量的数据进行计算温度变化速率则可能与模型库内的多条温度变化曲线匹配,但是随着时间的推移,实测数据的不断积累,能够与模型库内匹配的曲线就逐渐减小,并且能够实现两个探头均分别匹配的就更少,因此在该步骤中需要计算多组温度变化速率,以大量的温度变化速率值与模型库内的某一条温度变化曲线的重合度大于80%即判定探头所测的温度与模型库内的温度变化曲线匹配成功,当然,80%并不是一个固定的数值,依据现实对精准度的情况可进行人为设定。由于模型库内的温度变化曲线是已知实际末温的,因此只要将两个快慢探头与模型库内的温度变化曲线进行匹配成功即可得到实际末温。
45.s4:根据两个探头所匹配的温度变化曲线得到两个温度值,所述温度值即为模型中温度变化曲线中的最终温度,最终温度即是指温度变化曲线设定时的实际末温;
46.s5:将两个温度值相加之后取平均值,即为待测对象的预测温度;在该步骤中,将快探头与慢探头所得到的温度值进行相加取平均,更进一步的对预测值减小误差,提高整个预测的精准度。
47.本发明通过建立快慢两种探头在不同温差下的多条温度变化曲线,随后经过快慢两个探头的实时监测计算出温度变化速率,随着温度变化速率值与模型库里存储的多条温度变化曲线进行单一匹配,匹配到模型库里的温度变化曲线后得到最终温度,将快慢探头的最终温度相加之后取平均值便得到待测对象的预测温度,使得整个预测过程较为精准的同时既能适用较大温差又能适用较小温差的情况下进行的温度预测;整个方法大幅度提高了对待测对象的精准度,并且有效提高工作效率,更重要的是能够在低成本的情况下实现快速可靠的温度预测,为企业节约成本。
48.实施例2
49.基本同实施例1,为了进一步保证整个测量过程的精准性能,在本实施中对快探头与慢探头做出一些限定,具体如下:同时快慢两种探头达到规定温度90%的温度值所需要的时间相差20%,时间相差太小,快慢的区分并不明显,没有意义进行快慢探头的设置,提高不了准确度的同时增加成本,造成资源的浪费;时间相差太大,极大的拉长了时间,工作效率慢,增加成本。因此对快慢探头的时间做出具体限定使得快慢探头到达温度平衡的时间具有较大的差异,能够很好的实现在较大温差和较小温差的情况下都能够精准的预测待测对象的温度,在保证精准度的同时提高了适用性能。
50.同时更进一步的,将步骤s2中两个探头之间的间距不大于5cm,保证了两个探头所测物体的位置较为相近,减小误差的存在,避免同一待检测物体不同位置温度明显不同所带来的的误差影响,保证最终预测温度的精准性。并且考虑到快慢两个探头在对待检测物体进行温度实时监测时易受到外界环境的干扰,因此在两个探头的外侧均设有保护罩,保护罩的设置一方面避免对快慢两个探头的干扰,提高温度测量的准确性;另一方面避免快慢探头受到损坏,提高快慢探头的使用寿命,减小部件的维修成本。
51.实施例3
52.基本同实施例2,在本实施中为了能够将快探头、慢探头实时监测的温度,计算得到的温度变化速率能够更精准的与模型库内的温度变化曲线进行唯一匹配,具体的,步骤s3中在寻找匹配的温度变化曲线包括如下步骤:
53.s31:实时计算快探头温度变化速率,当快探头的温度变化速率趋于稳定时,即判断出快探头达到拐点,此时进行快探头匹配,在模型中找出与快探头匹配的温度变化曲线;之前在实施例1中提及到因为要进行与模型库里的温度变化曲线匹配,因此采集的数据需要尽可能的多,但是在实际操作过程中,工作人员可能无法判断什么时候这个数据可以停止采集就能够保证足够的准确性,该过程可能耗费较大的时间与精力。所以在本实施中,当实时计算快探头温度变化速率时,刚开始随着采集数据的计算可能出现多条匹配的曲线,但当计算到快探头的温度变化速率趋于平衡时,这里的趋于平衡即是指上一时间段与下一时间段的温度变化速率基本没有变化且无限趋于零,这表示快速探头已经接近或达到了拐点,此时不再采集数据,进行在模型库里的择一匹配,此时所匹配的温度变化曲线因为已采集到了大量的数据,所以在提高精准度的同时也减轻了工作人员的劳动量,及时停止,避免做后续的无用功,耽误时间。
54.s32:实时计算慢探头温度变化速率,当慢探头的温度变化速率趋于稳定时,即判断出慢探头达到拐点,此时进行慢探头匹配,在模型中找出与慢探头匹配的温度变化曲线,慢探头进行拐点匹配的原因与快探头一致,因此不再详细赘述。同时慢探头的作用还起到一个对比作用,当慢探头的温度变化速率达到拐点时,快探头肯定已经到达了拐点,整个过程为后续所得到的预测温度提供强有力的支撑,使得数据更为精准。
55.更进一步的,为了进一步保证快慢探头到达拐点的精准度,在本实施例中在步骤s31和步骤s32中对实时的温度变化速率求其加速度,发现加速度呈先小后大然后再变小的曲线,当前加速度的值小于之前所有加速度中的其中一个最大加速度值的90%,即判断快慢探头达到拐点,即当前区间内温度变化速率的加速度小于之前所有区间内最大值的一个温度变化速率加速度值的90%(在这进行说明的是,90%并不是一个固定的数字,其可随着实际情况进行对应的调整),即判断到达拐点,此时进行匹配,极大的节省了效率同时保证了最终与模型库内的曲线匹配程度高,提高预测精度。
56.一种运用如上述实施例1

2任一项实施例所述的双探头预测温度的方法的系统,包括快探头和慢探头,以及与快慢探头电连接的控制平台,快慢探头与控制平台电连接实现快慢探头温度数据的实时反馈,数据在控制平台内经过一系列的处理,具体的,控制平台包括:
57.模型库,用于存储两种探头分别在不同温差下的多条温度变化曲线,多条温度变化曲线对应的实际末温也在模型库内进行标注,且每条温度变化曲线对应不同的颜色,便
于区分;
58.数据读取模块,用于对快慢探头的温度进行读取;数据读取模块与快慢探头电连接,直接实现温度数据的快速传输;
59.数据处理模块,用于对数据进行求取温度变化速率;具体的数据处理模块内存储相对应的公式,两个探头的温度数据实时进入由数据读取模块反馈给数据处理模块,进行温度变化速率的快速求取,再对实时温度变化速率进行求取加速度;
60.图像生成模块:用于将温度变化速率绘制成图像;图形生成模块直接将数据处理模块中的实时求取的温度变化速率进行绘制成图像,便于判定快慢探头是否已经到达拐点;也可绘制加速度图像,图形生成模块直接将数据处理模块中的实时求取的加速度进行绘制成图像;
61.图像对比模块:用于将图像生成模块中的图形与模型库内的温度变化曲线进行对比;图像对比模块接受到图形生成模块的图像后,将其与模型库内的温度变化曲线的斜率进行匹配,分别得到快慢探头的唯一对应的温度变化曲线;
62.结果显示模块:用于显示快慢探头分别匹配的模型库中的温度变化曲线,并对应显示出温度值;图形对比模块的结果反馈到结果显示模块,结果显示模块直接显示与快慢探头唯一匹配的温度变化曲线,避免模型内的多个温度变化曲线同时显示造成结果混乱的情况;
63.结果计算模块:用于将结果显示模块中的两个温度值进行相加求平均,得到最终的预测温度,通过结果计算模块可以直观得到待测对象的预测温度。
64.整个双探头预测温度的系统构成简单,自动化程度高,避免使用人工所带来的任务量大、效率低和精准度不高的问题,并且该系统内的各个模块以能实现所对应的功能即可。更进一步的,将快慢探头均分别与报警器电连接,报警器与控制平台电连接,报警器的设置能够及时判断快慢探头是否正常工作,方便工作人员及时的做出调整,起到安全监测的作用,保障整个测量过程的安全性。
65.本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明构思和范围进行限定,在不脱离本发明设计思想的前提下,本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明的保护范围。
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