[发明专利]采用超声波传感器的分布式物联网实训系统的工作方法

摘要

本发明涉及一种采用超声波传感器的分布式物联网实训系统的工作方法，包括：若干个由U型安装墙围成的实训间，且安装墙的内墙面划分为若干调试区，各调试区用于分别安装相应物联网模块组，以进行组网测试；物联网模块组中各物联网模块的后端设有至少两个插头，墙面分布有若干安装孔，插头与安装孔配合，以安装各物联网模块；实训间内还设有用于放置网络服务器的机架。本发明可以根据自己的需要，相应的划定区域内开设物联网实训项目，通过各物联网模块组中的相应模块，模拟真实的物联网场景，而且各模块可以任一扩展，且通过安装墙的安装孔与插头配合，使学生能对需要用到的模块进行安装，即对物联网进行相应拓展，提高实训效果。

主权项

1.一种分布式物联网实训系统，其特征在于，包括：若干个由U型安装墙围成的实训间，且安装墙的内墙面划分为若干调试区，各调试区用于分别安装相应物联网模块组；所述物联网模块组中各物联网模块的后端设有至少两个插头，所述墙面分布有若干安装孔，所述插头与安装孔配合，以安装各物联网模块；所述实训间内还设有用于放置网络服务器的机架；所述分布式物联网实训系统还包括：用于构建电容在线检测的实验装置，所述实验装置，包括：超声波传感器，用于采集被测电容产生的声音信号，以获得相应电容声压级L_px；高频电流传感器，用于采集电容两端的电压向量；所述超声波传感器、高频电流传感器分别通过相应数据调理单元与数据处理控制单元相连；所述数据处理控制单元，包括：电容叠加电压计算模块，适于将获得的电压向量分解出基波电压u₀(t)和n次谐波电压分量u_n(t)，即，所述被测电容两端的叠加电压u(t)，即u(t)＝u₀(t)+u_n(t)，计算该叠加电压的有效值U，同时计算基波电压的有效值U₀；电容量计算模块，建立电容声压级数据库，该数据库中包括：各类型电容与仅有各基波电压的有效值对应的电容声压级；预设被测电容类型、额定电容量C₀，根据被测电容类型及当前基波电压的有效值U₀从所述电容声压级数据库获得相应电容声压级L_p0；通过被测电容产生的声音信号，以获得相应电容声压级L_px，通过公式计算出被测电容的实际电容量C_x；被测电容寿命计算模块，适于根据被测电容的实际电容量C_x和叠加电压的有效值U建立电容量预估公式，即C＝C_x‑kUt；其中，C为被测电容损坏时的极限电容值，t为电容损坏预期时间，k为单位时间内被测电容在当前基波电压的有效值U₀下对应的电容量变化系数，即，其中，C_x1和C_x2为单位时间内被测电容的电容量初值和终值；并通过所述电容量预估公式推导出电容损坏预期时间t的计算公式，即设定所述极限电容值C，以计算出被测电容发生损坏的预期时间；所述n次谐波电压分量u_n(t)中n取5；所述分布式物联网实训系统的工作方法包括所述实验装置的工作方法；所述实验装置的工作方法包括如下步骤：步骤一：采集被测电容两端的电压向量，并将该电压向量分解出基波电压u₀(t)和n次谐波电压分量u_n(t)，即可得出所述被测电容两端的叠加电压u(t)，即u(t)＝u₀(t)+u_n(t)，然后计算该叠加电压的有效值U，基波电压的有效值U₀；步骤二：建立电容声压级数据库，该数据库中包括：各类型电容的与仅有各基波电压的有效值分别对应的电容声压级；预设被测电容类型、额定电容量C₀，根据被测电容类型及当前基波电压的有效值U₀从所述电容声压级数据库获得相应电容声压级L_p0；采集被测电容产生的声音信号，以获得相应电容声压级L_px，通过公式计算出被测电容的实际电容量C_x；步骤三：根据被测电容的实际电容量C_x和叠加电压的有效值U建立电容量预估公式，即C＝C_x‑kUt；其中，C为被测电容损坏时的极限电容值，t为电容损坏预期时间，k为单位时间内被测电容在当前基波电压的有效值U₀下对应的电容量变化系数，即，其中，C_x1和C_x2为单位时间内被测电容的电容量初值和终值；设定所述极限电容值C，通过所述电容量预估公式推导出电容损坏预期时间t的计算公式，即以计算出被测电容发生损坏的预期时间。