一種基于單通道觸發源的多終端自適應解析算法的實現

李澤軒

摘 要 本文闡述了一種新型的控制方法，通過循環匹配及次數統計，配合專有邏輯處理方法，使得單通道信號觸發源在執行單一觸發動作的時候可以對多終端、多協議設備進行協議的適配操作。在一定程度上極大的降低了在有障礙操作的環境下降低了操作難度，同時減輕了一部分協議適配的復雜程度。使得在工業環境、控件實驗、醫療及殘障人士控制等特殊領域中提供更簡便、更高效、兼容性更廣、更多元化的操作。

【關鍵詞】單通道 智能控制 協議適配 自適應解析

本算法旨在解決應用層處理操作過程中的控制問題。當操作受限于活動空間大小、設備體積、操作效率和速度都有一定要求；或在在設備繁多、協議復雜的情況下希望盡可能簡化、快速地操作的難題。通過一套簡單的規則循環匹配算法，使用一個小型數據文件進行數據的循環選擇讀取，使得無需配套高級上層軟件支持即可輕松進行各類動作，解決了現有智能及工作操作領域中如操作一個大型的機械傳動裝置，操控人員既要控制機械方位的走向，又要控制機械抓取設備準確地抓取所需物品，這時即會產生操作困難的情況。本算法即解決了以上難題，規則設定完成后，操作者僅需通過單個按鈕或其他觸發設備選擇規則，在減小了操作難度及空間限制的情況下，可進行多種協議設備的混合控制。運用本算法的系統，在提高控制效率的同時，也節省了硬件適配成本。

1 項目總體設計構架

本程序模塊由以下三部分模塊構成：

設置模塊：

設置感知層的通訊方式及通訊參數，設置應用層的數據處理方式（包含設備數據地址、設備編號、設備說明、IP或串行端口地址、數據寫入協議、寫入字符串）

觸發選擇模塊：

負責接收觸發信號，排除干擾信號及根據有效觸發次數進行列表內設置操作規則的選擇，并將所選擇的規則編號送入后續模塊。

數據解析模塊：

負責讀取數據設備地址，數據寫入形式及寫入協議及讀取寫入數據，將每次需執行規則的控制指令向對應的設備發送。

1.1 完整過程

設定單通道觸發源，將觸發信號的結果通過有線或無線的形式傳輸給安裝有該套算法程序的設備上（包括移動電話、個人PC計算機、手持PDA設備、工控終端、微處理器控制板等可進行程序編寫的運行的設備），送入軟件處理。在進行操作之前，首先需要在數據庫中添加規則，添加規則的內容包括待操作設備名稱、執行命令字符串、規則說明信息等等。當觸發信號到來時，首先送入誤動作檢測模塊中，若為干擾信號則暫停定向數據傳送模塊操作設備，若非干擾信號，則進行操作規則的選擇。當選定規則完成后，邏輯處理程序將選定編號送入解析翻譯程序，該部分程序將完整規則從數據庫中取出，包括設備的地址信息、操作數據等等。然后按照所設定的形式將取出后數據傳遞給定向數據發送程序，該部分程序用于對所選擇設備及操作命令的發送處理，最后將執行命令按需送入下位機設備。

1.2 應用領域

（1）智能可穿戴設備、一鍵多能的設置。

（2）智能家居一鍵操作設置

（3）工業自動化過程控制或特殊操作領域的設備操作

（4）醫療或殘障人士輔助操作

1.3 解析注釋

本文中所述的單通道觸發源指的是可以使用“1”和“0”來區別的開關量信號，通過一套特定的規則算法，通過“開關通斷”的次數和信號變化間隔時間，來進行操作動作的觸發和選擇，并最后得出所選定的規則進行設備的控制。該觸發源的變化狀態可以是原生的開關量輸入數據，也可以是由模擬量數據的閘值判斷而來，最簡單的應用實踐即為圖2。

邏輯處理程序用于對觸發信號次數的判定，決定是否進入控制模式及選擇哪一條控制規則。在實際應用中，主動控制一定概率將出現誤動作，若一有觸發信號產生就進行控制，難免會造成正常動作行為的干擾。例如用于殘障人士的輔助操作中，利用關節彎曲的信號進行控制，若一動作就進入控制模式，那便是連喝水這樣正常的動作也會形成干擾，所以必須要加入一個進入“控制模式”的信號觸發閘值。進入控制模式后，根據觸發信號的次數來進行規則的選擇，此時用戶軟件需要通過展示給用戶相應規則的說明或編號，并將實時選擇的規則通知用戶，當觸發信號間隔超出設置時間，則認為選擇規則已完成，將所選定規則送入解析處理程序后，邏輯處理部分的程序功能結束。

2 本算法尤其適用于運用生物應激信號進行的控制

與普遍意義上的生物電信號控制不同，本算法結構中操作的選擇應用方式與信號的強弱無關，即與肌肉信號的強弱無直接關系，例如彎曲手臂時不以彎曲手臂幅度進行控制。對于模擬量控制的設備，僅需設置一個觸發閘值域即可，即根據信號的變化幅度進行識別。此方法大大減少了前端軟硬件開發成本。對于一些十分微弱的信號，在濾波放大時無需考慮微小信號噪聲的干擾問題，即將噪聲信號保持在一個較低的水平并當真實觸發信號到來時，與噪聲信號有一定幅度的區分即可，無需精確濾波。

當觸發信號到來時，首先判斷是否為噪聲信號，若是噪聲信號則等待恢復，如果非噪聲信號則與預設閘值進行比較。，信號數值小于預設閘值，返回不響應；信號數值大于預設閘值，則閘值計數加1；連續三次比較后閘值計數小于3，返回不執行；連續三次比較后閘值計數大于等于3則判斷間隔時間是否大于三秒，閘值持續時間小于三秒，退出控制模式。進入控制模式后信號數值大于預設閾值，則啟動或者重置定時器，并將動作計數加1，延遲2秒，并判斷2秒內是否有動作，有動作重新判斷定時器是否啟動，無動作則彈出操作提示；彈出操作提示后再判斷是否有動作，無動作退出控制模式；有動作則執行下一步。然后程序通過觸發信號的次數確定執行規則：如執行第i條規則，且i小于規則列表中規則的條數，則通過IP選擇執行器執行控制指令，如執行第i條規則，且i大于規則列表中規則的條數，則將i減去規則條數并返回至獲取列表中規則條數步驟，再次判斷i是否大于規則條數。最后確定執行規則編號后程序根據指令內容、數據形式（ASCII或HEX）和設備地址向指定設備定向發送指令，直到有效觸發信號3秒內不再產生后退出控制模式。

本文指的數據庫不一定是標準意義上的數據庫，可以是任意帶有數據存儲功能的動態內存存儲區域，josn數據文件，或是普通的文本文件，只要數據讀取速度要求符合，能儲存相應需求的數據，若要求較高，可用MySQL或SQL Server作為存儲。

作者在設計該算法的時候，使用工控電腦進行程序算法的搭建及使用TCP連接進行遠程控制。故儲存以下信息，該部分信息可以根據實際需要進行實時更改。

3 結束語

應用本算法于所需的程序軟件中，可以一定程度上的提高操作效率，同時也使得設備的適配成本及難度大大降低。本算法為單通道控制提供了一種多元化的解決方法，運用循環匹配及動態地址數據解析功能，使得應用程序可以在短時間內適配多種不同的執行設備，對操作軟件的便捷化、高效化和智能化具有一定的實踐意義，可廣泛運用于現有有相關需求的產品中。

參考文獻

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作者單位

珠海市第二中學 廣東省珠海市 519000endprint