基于MATLAB的CPMS多通道数据拟合系统

何凌磊，李楠，李玉松，亓夫军

（中国海洋大学信息科学与工程学院，山东青岛，266100）

基于MATLAB的CPMS多通道数据拟合系统

何凌磊，李楠，李玉松，亓夫军

（中国海洋大学信息科学与工程学院，山东青岛，266100）

本文基于实验室自行研制的海上钻井平台导管架阴极保护监测系统（CPMS），针对单片机采集到的AD值通过已有函数转换后误差较大的问题，利用MATLAB的图形用户界面系统开发了一套多通道电压电流采集数据的拟合系统，解决了单片机在采集多路电压通道时AD值与真实值之间校准的问题。

数据拟合；MATLAB；校准

0 引言

海上石油钻井平台导管架阴极保护监测系统是由牺牲阳极、测试探头、信号传输电缆和数据釆集系统组成。在数据采集系统中需要把测试探头采集到的电位通过单片机的模数转换器转化为数字信号后传输到计算机中。但是这些AD值需要通过一些函数关系将其转换为真实值后，再显示出来。这些函数关系有的可以由经典理论分析推导得出，但是就工程而言，理论上得出的函数关系，由于一些不可控因素，会产生较大误差，因此需要采用拟合的方法推到他们之间的函数关系。利用EXCEL对数据进行处理这种方法耗时耗力，不适合现场人员操作，因此利用MATLAB的图形用户界面系统开发一套数据拟合软件十分必要。

1 系统的开发与设计

1.1 理论依据

在MATLAB工具箱里面的拟合函数有高斯曲线拟、最小二乘法拟合、多项式拟合等。多项式数据拟合方法由于可以选择拟合的次数进而能达到数据拟合精度的要求，因而具有通用性。多项式拟合问题可以归结为函数逼近问题，它是用多项式函数来逼近一组给定的数据。本质上它是由具体的测试数据找到满足的一般规律，即由特殊到一般的研究方法。

在获得AD值与真实值之间时多采用多项式拟合。其拟合函数的为Ployfit，它的语法是p=ployfit（x,y,n），其中x和y是需要拟合的原始数据；n为拟合阶数；运算结果为

1.2 设计思路

在海上石油钻井平台阴极保护监测中需要采集48个通道的电压数据和16个通道的电流数据。因此在硬件搭建完成之后，需要对各个通道采集的AD值进行校准。首先把计算机软件的相关参数清零，使得计算机中显示并存储的是单片机传输上来的最原始的AD值，并同时采用电压表记录当时最原始的数据，然后把计算机中记录的数据与真实值对比之后，作为拟合的原始数据，通过拟合函数获得他们之间的关系，并将拟合后得到的数据与原始数据相对比，选取最为接近原始数据的拟合函数关系。

1.3 系统的开发

通过MATLAB的图形用户界面(GUI)的设计与开发功能设计和开发出该系统，如图1所示。

图1 软件界面

软件包括数据输入模块，图像显示模块，参数显示模块，以及其它操作功能。输入CPMS检测仪采集到的AD值和真实值，便可在显示模块中获取其函数关系及拟合结果拟合结果的相关参数如拟合系数、均方根误差、相对标准偏差等。

1.4 数据实例

以海上钻井平台导管架阴极保护监测系统的某一电流通道原始数据为例，我们对通过调整不同的电流，对其采集到的AD值进行记录，并同时用电流表记录电流的原始数据，获得数据如下。

表1 电流通道测试数据

获得结果如下图所示：

图2 拟合结果

从上图中可以看出电流真实值与采集的AD值之间存在很强的线性关系，拟合系数大于0.99。结果验证了开发的数据拟合软件的可行性，可以利用该拟合系统解决单片机在采集多路电压通道时AD值与真实值之间校准的问题，同时也大大提高了钻进平台现场作业的效率。

2 结束语

本文介绍的基于海上石油钻井平台的多通道电压采集数据拟合系统能搞较好的完成单片机采集的AD值和真实值之间校准的问题，找到其中的函数关系，进而减轻现场工作人员的工作量。本系统有较好的人机交互界面，操作简单，获得结果直观，并能根据需求输出较高精度的函数关系。

[1]宋晓霞.基于MATLAB的通用数据拟合方法[J].山西大同大学学报(自然科学版),2014,(04):1-3+6.

[2]张志广,周芳,王娟,姜永超. 基于MATLAB的大学物理实验数据拟合系统[J].科技视界,2014,(10):37-38.

CPMS multi channel data fitting system based on MATLAB

He Linglei，Li Nan，Li Yusong，Qi Fujun
(School of information science and engineering, Ocean University of China, Qingdao Shandong, 266100)

This paper developed offshore platform jacket cathodic protection monitoring system based on MCU(CPMS), according to the collected AD value problem of error through the existing conversion function,fitting system developed a set of multi channel data acquisition of voltage and current by using the graphical user interface of the MATLAB system, SCM solutions in the collection multiple voltage channel AD value and true value of the calibration problem

data fitting;MATLAB;calibration

何凌磊（1992-），男，河南南阳人，硕士研究生，主要研究方向：嵌入式硬件、组态软件设计。

亓夫军（1964-），男，山东莱芜人，副教授，硕士。主要研究方向：海洋电磁发射、电源设计制造。