10、物联网的新兴现实应用与超长距离通信方案

物联网的新兴现实应用与超长距离通信方案

1. 软件传感器的概念与应用

在工业生产过程中，为了实现对产品质量的实时监控和控制，通常会配备各种传感器。然而，由于某些传感器的缺失或成本过高，一些变量无法实现自动在线测量，这就导致了系统实时状态信息的不足。为了解决这个问题，计算机智能方法被用于构建智能/计算传感器，也就是软传感器。

1.1 软传感器的定义

软传感器是一种推断模型，它利用在线可用传感器（易于测量的变量）的测量值，对那些无法自动测量、测量成本高、测量不连续或存在长时间延迟的质量变量（难以测量的变量）进行在线估计。例如，在水质监测中，某些水质指标可能无法通过传统传感器实时测量，而软传感器可以通过其他易于测量的指标来推断这些难以测量的指标。

1.2 软传感器的构成

软传感器通常被描述为一个输入 - 输出模型。输入通常是那些可以轻松、可靠且成本合理地测量的次要变量（易于测量的变量），输出则是与难以可靠测量或测量成本非常高的主要变量相关的信息（难以测量的变量）。这些输入和输出变量中的信息在软件传感器中进行经验建模。

1.3 软传感器在水质监测中的应用

在水质监测领域，各种物理化学传感器被广泛应用，如温度、pH值、溶解氧和电导率传感器等。同时，智能传感器作为现代测量链中的基本微电子元件，也为水质控制系统带来了好处。根据这类传感器的特点，基于算法方法的软件传感器可以集成到这些架构中，以弥补特定传感器的不足，提高系统的灵活性和性能。

2. 水质监测系统的设计与实现

2.1 监测系统的架构

水质监测和控制系统的架构包括从物理化学传感器