数据采集

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数据采集范文第1篇

硬件系统为:监控层、数据采集层、现场层〔2〕。

1．1监控层监控层采用总线形网络结构，在总线上挂接的设备主要有:数据采集I/O服务器、IH数据库服务器、关系型数据库服务器、APP服务器、Web服务器、调度操作站、工程师站等。1)数据采集I/O服务器，分为电力、动力、水三个系统，采用冗余配置，服务器安装IFIX5．1组态软件，在IFIX5．1的SCU中配置IGS、PFC、IEC驱动同数据采集站通讯，具体通讯方式如下，采集西门子PLC系统数据的，则以工业太网为桥梁，IFIX通过IGS驱动与其实现实时通讯;采用RTU采集系统数据的，IFIX通过PFC驱动与其实现实时通讯;采集申瑞765G综保管理机系统数据的，IFIX通过IEC驱动与其实现实时通讯。2)GPRS服务器，能控无线远传站通过柜内S7－200、SINAUTMD720－3GPRS调制解调器、天线和GPRS通信管理软件SINAUTMICROSC构成GPRS网络，最后通过OPC驱动与能控中心GPRS服务器实现通讯连接。3)IH数据库服务器，IH数据库服务器上安装GE公司的ProficyiHistorian实时数据库软件，IH通过配置Collector采集器软件从数据采集I/O服务器抓取数据，采集的数据周期以秒、分为单位刷新。4)关系型数据库服务器，安装有DB2和Oracle两种关系型数据库软件，完成数据的长期归档以及数据的压缩和数据的备份。5)APP服务器和Web服务器，APP服务器运行基础能源管理模块，Web服务器用于Web。6)调度操作站，通过调度操作站能控调度可以对能控系统的相关数据及设备的运行状态进行监控，而且能够通过B/S(客户端/服务器)的方式访问APP服务器的基础能源管理模块，使用自己权限所分配的功能。

1．2数据采集层数据采集层有124个数据采集站，包括西门子S7－300PLC82套、通讯柜41套，力控RTU(Remo-teTermialUite，远程终端单元)46套，覆盖工源厂区、东风厂区、南芬露天矿及歪矿，地域分散。同监控系统的通讯方式有有线方式和无线方式。其中有兴安解冻库、四水源等十个站点敷设电缆困难且条件恶劣，增加了建设和维护的成本，因此采用GPRS无线通信方式;有线方式采用环网加星形的网络结构，整个环网有7个主站，从EMS01到EMS07分别是能源中心、焦化仪表室、朱庄柜、六高炉主控室、4#转炉机房、维检中心、冷轧机房，环网将7个主站点连接起来，再由主站点以星形的结构向外辐射用于连接所有的数据采集站。

1．3现场层1)本钢现场层的设备现状现场一次仪表有电磁流量计、超声波流量计、差压流量计、涡街流量计，提供4～20mA标准信号，PLC和DCS系统有西门子S7、施耐德、AB、ABB、浙大中控JP－300XP、Honeywellpks系统HoneywellHC900等系统，电力综保系统有北京四方、上海申瑞、清华紫光等厂家，电度表有湖南威胜和黑龙江龙电两种型号。信号类型分为计量点和工艺点，计量点只对数据进行采集;工艺点包括数据的采集和设备的控制。2)采集方案的确定针对现场设备的实际情况确定了如下的数据采集方案:(1)RTU采集方式，此种方式只对数据进行采集。对于支持RS485协议的超声波流量计，例如本溪新宇超声波流量计，将该表通过串口通讯线接入到RTU的串口，通道协议选择ModbusMaster，端口选择Serial。采集原有西门子PLC系统数据的，将系统通过以太网方式接入RTU的网口，RTU配置软件中通道协议选取西门子PLC，通讯口:TCPClient，IP地址为所通讯的PLC地址，端口号为102。原有系统为DCS，例如十一加的HoneywellHC900，将系统通过以太网方式接入RTU的网口，通道协议为ModbusTCP，通讯口:TCPClient，IP地址为所通讯的DCS地址，端口号为502。浙大中控的JP－300XP系统，如发电厂32号机和氧气厂4#制氧机。将系统通过以太网方式接入RTU的网口，是通过OPC协议进行数据采集，在原有系统中安装OPCTunnellerServer，然后在另外一台计算机上使用OPCTunneller驱动进行采集，在RTU中通道协议中选择OpcTunnellerMaster。与电力综保通讯，将系统通过以太网方式接入RTU的网口，通道协议选择IEC104，需要说明的是采用此种通信方式的只有清华紫光和北京四方，不包括上海申瑞，申瑞通过综保管理机765G直接同电力服务器通信。智能电表的数据采集，威胜龙电两种电表都有网口，同威胜的电能采集器通讯，采集器通过以太网方式接入RTU的网口，通道协议选择威胜WFET2000s，IP地址为电能采集器端设置的IP，端口号为9001。(2)I/O采集方式，数据的采集和设备的控制。计量点，新增的或原有的需接入能管中心的点通过仪表提供4～20mA标准信号接入到PLC柜或I/O柜的AI输入模板。工艺点，例如燃气厂五加、六加、九加等煤气加压站既有采集数据的要求，还有对现场阀门进行控制要求的，系统则通过在原有西门子S7－300或400系统中加装CP模板的方式进行数据的采集和设备的控制。新增加的CP模块规划的IP地址同原有系统的IP地址不在同一个网段，为两个独立的网段，可以实现数据采集控制功能和对病毒隔离功能。

2系统功能

本钢能管中心数据采集监控系统从试运行以来，实现了以下功能:1)数据采集设备控制对电力系统的电量、电流、电压、功率、功率因数等，燃气系统、热电系统、氧氮氩系统的流量、压力、温度、柜位等，水系统的流量、压力、水位等进行采集，对电力系统的开关、燃气系统的加压机、水系统的泵等重要能源设备进行远方操作控制和实时调整。2)报警功能监控中心汇聚大量的数据，系统根据故障程度和重要性，设置了重故障、轻故障和事件三种报警类型，提示调度员进行相应的操作。3)操作记录对重要设备的操作进行记录，当故障发生后可以为事故的原因分析提供依据。4)数据处理包括流量累计、计算煤气热值、多个数据之和或差等，例如混合煤气的和。5)数据归档对于短时归档数据，提供过程曲线显示;长时归档数据，可按信号内容、起/讫时间、时间粒度(分钟/小时/天/月)、数值类型(Min/Max/Ave/Sum)进行历史数据查询，并可进行曲线显示。6)Web用户可通过IE浏览器来访问Web服务器，获取现场设备的状态和运行参数，在Web画面上不能进行参数设定等操作。内容包括各系统的工艺画面，重要的报警画面。

3结论

数据采集范文第2篇

关键词：数据采集 CompactRIO LabVIEW FPGA RTOS

中图分类号：TP274.2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）06-0000-00

Abstract： In order to meet the requirements of portable field testing system in this paper， the NI’s CompactRIO 9068 embedded controllers and seven C Series data acquisition modules are used to built a portable multi-channel real-time data acquisition test system. LabVIEW FPGA is used to develop the FPGA module underlying the CompactRIO while implementing the control and management of data acquisition module. The LabVIEW RTOS are used to develop the real-time operating system inside the CompactRIO while implementing the organization， management of acquisition data and communicating with the host. Finally， LabVIEW are used to develop the host software and implement the real-time display and storage of acquisition data. fully meet the needs of portable multifunction field testing.

Keywords： Data Acquisition； CompactRIO； LabVIEW； FPGA； RTOS

随着现代电子技术的不断发展和应用，数据采集测试系统的研制正在朝着多功能，多通道，低功耗的方向发展，便携式数据采集测试系统更是要求达到更高的速度、更小的体积以及更低的成本。国内现在已有不少数据采集和测试系统，但很多系统存在功能单一、采集通道少、采集速率低、操作复杂，并且对测试环境要求较高等问题[1]。传统的便携式数据采集系统，难以满足大部分需求，采样电路的添加使得系统的可靠性和兼容性有所降低[2]。

基于小型化、集成化、原位化、便携化的设计目标，本文利用虚拟仪器LabVIEW图形化语言对NI公司的CompactRIO控制器进行开发，研制出一套运行稳定、精度高、功耗低、数据存储量大的便携式数据采集测试系统。充分利用其丰富的硬件资源，系统能有效的实现实时多通道数据采集，数据流实时存盘，试验数据的分析处理，历史数据查询和波形回显，生成及打印试验报告等功能。

1系统组成及工作原理

便携式数据采集测试系统主要由上位机和下位机两部分构成，上位机主要完成指令的发送和实时数据的接收、处理、显示、储存、回放等任务；然而，下位机的任务是完成各个采集模块的调度，以及数据的采集、预处理和发送，实现多通道多变量的同步，如图1所示。

上位机选用笔记本计算机，预装NI LabVIEW 2014、NI LabVIEW Real-Time、NI LabVIEW FPGA、Xilinx Vivado2013.4和NI RIO 14f1等软件。一方面作为 LabVIEW 软件图形化编程开发平台，另一方面通过以太网接口实现CRIO数据采集系统的配置以及测试数据的读取分析 存储和人机交互。

LabVIEW 2014图形化开发语言，利用计算机强大的图形环境，采用可视化的图形编程语言和平台，完成对上位机的软件开发；LabVIEW Real-Time模块为创建可靠独立的嵌入式系统提供了图形化编程的完整解决方案。LabVIEW Real-Time模块有助开发和调试图形化应用程序，这些程序可下载至嵌入式硬件设备（CompactRIO）并在这些设备上执行；LabVIEW FPGA提供了一个高度集成的开发环境和一个由IP库、高保真仿真器和多个调试功能组成的大型生态系统，大大提高了对FPGA复杂系统的开发效率；Xilinx Vivado2013.4（FPGA Compile Worker）用于多机式、任务转交式、并行式FPGA编译的软件，用于创建现场服务器以轻松管理FPGA编译，完成FPGA.vi的编译并生成比特位文件。

下位机由NI CompactRIO嵌入式控制器和NI C系列I/O模块构成。

2004年，NI推出的CompactRIO提出了可重构的解决方案，将自定义设计的灵活性与快速上市的现成即用产品相结合，重新定义了嵌入式市场。CompactRIO控制器包括一个处理器和可重配置FPGA。该处理器运行的是确定、可靠的NI Linux Real-Time操作系统，可实现网络通信、数据记录、控制和处理等应用； NI C系列I/O模块在设计上属于自我包含（self-contained）的测量模块。模块自身包含信号调理与隔离等所有用于特定测量的电路。

2系统硬件构建

本系统由NI CompactRIO-9068控制器和NI C系列I/O模块构成。其中C系列I/O模块分别选用NI-9213，16通道热电偶输入模块、NI-9217，4通道热电阻PT100模块采集温度；NI-9205，16路差分模拟输入模块采集电压；NI-9375，16路7?s漏极数字输入模块、NI-9425 32路7 ?s漏极数字输入模块采集开关量；NI-9401，8路5 V/TTL高速双向数字I/O模块采集频率，共7块I/O模块。便携式数据采集测试系统实物如图2所示，可见该系统可实现温度、压力、开关量和速度信号等多个通道的同步在线采集测试，其参数见表1。

2.1 控制器：NI CompactRIO-9068

NI cRIO-9068在单个机箱中结合了双核处理器、可重配置FPGA和8个用于C系列I/O模块的插槽。该系统配备一个运行NI Linux Real-Time操作系统和Artix-7 FPGA的667 MHz双核ARM Cortex-A9处理器，非常适合用于高级嵌入式控制和监测应用。CRIO-9068的工作温度范围为-40℃至70℃，配有9V至30 VDC双电源输入，适用于需要坚固耐温控制器的应用。 该设备具有用于嵌入式操作的512MB DDR3内存、用于数据记录的1 GB非易失性内存以及各种连接选项，包括两个千兆以太网端口、一个USB高速端口和三个串行端口。加上高效的图形化开发语言LabVIEW，非常适合用于上位机存储的实时数据采集测试系统的开发。

2.2 温度采集：热电偶NI 9213、热电阻NI 9217

NI 9213是一款针对C系列外盒的高密度热电偶模块，专为高通道数系统设计。在高速模式下，每个通道的采样速率达75 S/s。本系统仅使用了4路，每路通道的最大采样率可增加至100 S/s。

具有4通道、24位分辨率的NI 9217电阻温度探测器（RTD）模拟输入模块。可配置成两种不同的采样率模式。高采样率模式下，每通道采样率可达100 S/s，而高分辨率模式下， 每通道采样率为1.25 S/s，并配有50/60 Hz内置式去噪功能，可提供每通道1 mA的电流激励，精度误差小于1℃。

2.3 模拟量采集：NI 9205

NI 9205具有32路单端或16路差分模拟输入，16位分辨率和250 kS/s的最高采样率。每个通道具有±200 mV、±1 V、±5 V和±10 V可编程的输入范围。为了防止信号瞬变，NI 9205的输入通道和COM之间还具有高达60 V的过压保护。 另外，NI 9205还具有通道-地面-接地双重隔离保护，实现了安全性、抗扰性和高共模电压范围。 它具有1，000 Vrms的瞬时过压保护。

2.4 开关量采集：NI 9375、NI 9425

NI 9375是一款数字I/O混合模块，16条专用数字输入线均可兼容12V和24V的逻辑电平，该模块结合工业逻辑电平和信号，可直接连接至各种工业开关、传感器和其他设备。

NI 9425是一款32通道7?s漏极数字输入C系列模块，每条通道都兼容12 V和24 V电平，并具有通道至地面的1000 Vrms瞬时过压保护。本系统将NI 9375与NI 9425相结合，完成40路开关量采集。

2.5 转速采集：NI9401

NI 9401是一款8通道、100 ns的双向数字输入模块，可根据输入和输出需要，以半字节（4位）为单位灵活配置NI 9401上各条数字线的方向。因此，NI 9401可编程为3种配置：8路数字输入、8路数字输出或4路数字输入和4路数字输出。借助Compact RIO，可使用NI LabVIEW FPGA模块对NI 9401进行编程，以实现自定义高速计数器/定时器、数字通信协议、脉冲生成等。每个通道可兼容5 V/TTL信号，且I/O通道和背板之间具有1000 Vrms的瞬态隔离电压。

3软件开发

本测试系统以CompactRIO的硬件结构体系为基础，CompactRIO系统是一款结合RT（Real-time）和 FPGA技术的工业级数据采集系统，其开发模式有两种：扫描模式与FPGA模式。扫描模式简单方便，只需编写部署在CRIO实时控制器端的RT.vi 程序，就可在程序中直接调用预先开发好的I/O扫描接口，实现数据采集，但是CRIO系统工作在扫描模式下可支持的最大扫描速率仅仅1kHz。在本测试装置中采用的是FPGA接口模式，在该模式下通过LabVIEW Real-Time中的FPGA接口VI来访问I/O模块，FPGA的特定数字化功能支持高达40 MHz的计数器，可为用户提供更多自定义的可能。可以实现数据的高速采集（大于1kHz）、最大的数据吞吐率及访问的灵活性，提高I/O模块的工作性能。

系统的软件开发分为上位机和下位机两部分，FPGA和RT均集成在CompactRIO中，通常称为下位机。基于NI公司的LabVIEW开发平台，整个软件可分成三部分，分别是FPGA.vi、RT.vi和Host.vi。其中，FPGA.vi模块主要实现数据采集功能；RT.vi 模块主要实现数据的读取、预处理和发送；Host.vi模块主要实现人机交互功能，如显示数据、发送命令、管理数据等。

3.1 FPGA主程序

FPGA.vi主程序由上位机LabVIEW FPGA模块开发，用FPGA Compile Worker编译生成比特位文件并通过以太网部署到FPGA机箱中，按照配置的采集速率实现数据采集并将数据送到显示控件或存放在DMA FIFO缓冲区，主要实现数据采集功能。

FPGA的开发为包含初始化、数据采集和结束三部分的一个顺序平铺结构，每部分为一帧。第一帧便是初始化FPGA及各个模块的采样率和I/O的设置，如图3所示。第二帧为各模块独立的while循环，各模块并行采集互不干扰。循环内部读取各模块的I/O节点数据并捆绑写入DMA FIFO缓存或显示控件，如图4所示。其中，除了NI 9205模块采用DMA FIFO与RT端进行数据传输外，其他模块（如NI 9213、NI 9217、NI 9375、NI 9425、NI 9401）均采用读写控件的方式向RT传送数据。另外，本系统中采集转速，所采用的方法是周期测量法，读取每一路脉冲单周期内的FPGA时钟个数，FPGA的40MHz的时钟进一步提高了测试精度，如图4-e所示。

3.2 RT主程序

RT.vi主程序由上位机LabVIEW Real-Time开发并部署到实时控制器中运行，定时读取显示控件的数值或取出DMA FIFO缓冲区中数据，稍作处理后通过以太网总线发送到上位机，主要实现数据的读取、预处理和发送。

RT主程序需要驾驭整个测试系统的核心――CompactRIO控制器，同时保证与上位机Host.vi和FPGA.vi两部分的通讯，完成指令和数据的输送。本文采用模块化编程思想[3]将RT主程序按功能划分为数据采集和网络通信两个模块，上位机通过网络通信模块将指令（如Start、Stop等）送到数据采集模块实现RT的控制及FPGA的调度，如图5-a所示；FPGA.vi采集的数据则通过采集模块将数据送到网络通信模块进而送至上位机，如图5-b所示。

实时控制器与上位PC机之间可以通过不同的方式进行通信，不同的通信方式具有各自的优缺点，常见的通信方式有：网络共享变量、TCP/ IP、网络流/队列等，共享变量传输数据较慢[4]，相对来说，TCP具有非常好的灵活性，而且是标准的协议，可以与别的语言（C语言）进行网络通讯，较仅限NI协议的共享变量更易于开发拓展，故这里采用TCP队列技术，上位机通过TCP/IP协议将控制命令下达至下位机开始采集，将采集到的数据写入队列中，再次利用TCP协议将数据上传。

3.3 Host主程序

本文Host.vi主程序正是由虚拟仪器LabVIEW开发，运行于上位机中，通过以太网发送指令、接收数据，PC机处理数据、显示数据，如图6所示。

4实验及结果

为了验证该测试系统的准确性、稳定性等功能，在实验室现有的条件下，用J型热电偶采集温度可控焊台的温度、用PT100采集室温、用三节7号电池分别作模拟量的三路信号源、用安捷伦DG1002U信号源模拟两路霍尔传感器的脉冲型号，经过多次试验，采集大量的数据，分别用TDMS查看器和Excel打开TDMS文件看到测试结果如图7 所示，5个传感器的数据分别存储在5个通道组中，每个通道组中通道的个数由图7-b可看出。通过分析，完全接近理论值，同时该实验过程操作方便、简洁、画面直观，为研究提供了大量的实验数据。

5结语

本文通过对NI公司的CRIO控制器和若干C系列I/O模块的集成，经过虚拟仪器LabVIEW的开发，研制出一套便携式数据采集测试系统。试验表明，该装置能多线程同时采集并实时显示5种传感器输出的数据，并可实现数据存储、回放及分析等功能。LabVIEW软件的图形化特性使得此测试系统具有友好的交互界面[5]，大大简化了复杂系统的测量，同时，由于CRIO系统结构坚固、灵活便携且易于功能扩展，并具有离线数据采集记录功能，可以根据被测对象的实际情况，安装在适当的位置，最大限度地满足用户现场测试的要求

参考文献

[1] 张枫，孙壮.多通道数据采集测试系统的研究[J].价值工程，2010.（18）：214-215.

[2] 刘苍，王建业，张景伟.基于ARM的便携式数据采集存储系统设计[J].仪表技术与传感器，2013.（8）：89-92.

[3] 李振，李一波.航空发动机地面便携式测试仪开发[D].沈阳航空航天大学，2012.10： 39-40.

数据采集范文第3篇

CC2530射频模块通过外引24个引脚，包括普通IO引脚P00-P24和电源、复位引脚，实现与电路的连接。电路包括复位电路、开关电路、传感器接口电路、按键指示电路、通信调试电路、电源供电电路。主要电路功能介绍如下：按键指示电路：节点包括Led和蜂鸣器指示电路，用于本节点的指示功能；支持按键功能，进行节点工作模式的转换。开关电路：由三极管电路组成，用于实现传感器供电的通断。通信调试电路：由串口电路和JTAG调试接口组成；串口负责与PC上位机软件的连接，方便修改节点的参数；JTAG接口方便上位机集成环境IAR等调试用。电源供电电路：基本供电由外部USB接口电源5V通过AMS1117转3.3V以及直接电池3.3V供电组成；传感器可由内部3.3V供电，而大于3.3V则由外部电源直接提供。传感器接口电路：包括危化品物流车辆常见的几种信号（0-5V、4-20mA、开关量、数字量）采集电路，可同时接四种类型的传感器。其中数字量主要是DS18B20、DHT11温湿度传感器的输出信号；0-5V主要是气体泄露检测、光敏、真空度传感器的输出信号；4-20mA主要是压力、液位传感器的输出信号；开关量主要是红外、门开关、倾斜传感器的输出信号；信号接入后进行了信号隔离和二极管钳位保护电路。

2节点软件

2.1节点软件架构软件设计部分主要是基于TI公司的Z-stack协议栈进行应用程序的开发。Z-stack协议栈是一款稳定性强的Zigbee开发协议栈，是对Zigbee标准的具体实现。协议栈APL（应用层）包含了主要的API函数接口，方便进行应用开发，从而实现对CC2530芯片硬件资源的控制功能。具体软件框架设计如图4所示。应用层软件主要包括节点间数据的接收/发送、节点内应用层与底层的交互。应用层的数据经过应用层数据帧格式进行封装传给底层继续封装并发送出去；接收数据则由底层先进行解释，再由应用层进行解释，然后进行数据的计算、更新参数等步骤。应用层还可通过API控制接口对底层进行控制与信号、参数获取。

2.2数据帧格式Zigbee采集节点和主节点模块的数据传输格式采用字符串形式进行数据的发送/接收。由于是采用字符进行数据传输，所以可以利用上位机现有的字符串处理函数，很容易校验数据正确性，并从数据帧中提取有效信息，避免因帧长度判断引起的错误。另外，基于Zigbee传输速率较低、传感器数据量小、刷新速度慢的需求等特点尽量减小和限制了协议中各数据域的占位宽度，保证传输效率。具体数据格式如表1所示。帧头：本协议节点间的应用层交互主要有命令帧和数据帧。帧头是辨别命令帧和数据帧而设立的。帧头包括：Set、Get、Ack、Data4种。Set指的是主节点对采集节点进行参数设定，为命令帧，是主节点需要对子节点进行参数配置的时候发送的，子节点收到此类型帧后，发回Ack帧，说明参数设置成功与否；Get指的是其他节点需要获取本节点信息，为命令帧，本节点收到此类型帧后，发送数据帧；Ack指的是节点间通信应答状态帧，SUCC为成功、FAIL为失败；Data指的是数据帧，携带节点参数、传感器采集数据。如表2所示。目的地址：目的地址指的是Zigbee网络中的设备唯一标识的网络ID。为十六进制0X0000-0XFFFF之间值。其中有几个地址值有特殊的含义，0XFFFF表示广播地址；0XFFFE表示所有接收功能打开的设备；0XFFFC表示所有路由设备；其余地址为单一设备的网络地址。网络地址的获得过程是：主节点设备启动成功后，自设定为Zigbee网络的主网络ID0X0000，子节点设备在申请加入成功后获得一个网络身份标志ID。帧类型：在帧头为Set、Get、Data时，此帧位置都有意义，分别代表设置、获取、携带相应类型的节点信息。这些类型包括，传感器数据(Sensor)、节点网络地址(NAdr)、节点网络类型(NType)、采集周期(Cycle)、产品信息(Info)、发送方式(SWay)、功率模式(PMode)、信道选择(Channel)、AD参考电压(ADMode)、默认发送地址(DSAdr)。信道数据：DataChannel796F800\r\n(第11（0x0B）无线信号通道)载荷：载荷是整个通信帧中最重要的部分，包括了通信的主要内容。载荷的具体内容需要根据帧类型来确定。描述如下：（1）帧类型为传感器数据：此时载荷部分包括传感器类型、传感器ID、传感器值。传感器类型包括危化品物流车辆常见信号：1.温度、2.门开关、3.真空度、4.液位、5.压力、6.电压、7.湿度、8.气体、9.红外10.光敏、11.倾斜。传感器ID从0开始分配，表示同种类传感器的使用编号。（2）帧类型为非传感器数据：此时载荷部分携带网络地址、采集周期、发送地址等值。结尾符：本协议结尾符为字符“\r\n”，加上字符串结束符‘\0’,固定为3个字节。结尾符是一帧数据的界定符，上位机软件可以根据此结尾符很快能判定帧的长度，避免一些数据长度判读错误的发生。

2.3软件处理流程Z-stack协议栈基于轮询机制，事件是最小处理单元，每个事件都有相应的处理函数，当事件管理数据结构相应的位置位时，协议栈通过轮询机制就能发现并跳入相对应处理函数进行处理步骤，处理完再返回轮询大循环。这里主要设置了3个事件，分别是串口事件、无线事件和采集事件。串口事件主要处理与上位机的通信；包括根据上位机命令修改本节点参数、接收发送数据等；无线事件主要处理数据的无线发送和接收；采集事件主要处理传感器的数据读入、封装、发送或者接收、解析、转发等。处理流程图如图5所示。

2.4上位机配置软件Zigbee设备逻辑类型包括3种，分别是主节点、路由节点、终端节点。对于不同设备类型的具体处理流程，本设计编写了统一的参数配置服务函数，可通过上位机软件方便进行配置。比如，终端节点配置成具有传感器数据的采集功能，可选择无线和串口两种发送方式，而对于路由器或者协调器，基于功耗考虑，则配置成不具有传感器数据采集功能。通过设计节点上位机配置软件ZigConfig来实现参数的配置，简单的界面操作就能通过串口以上述数据格式下载到节点，并烧写到CC2530的flash中永久保存起来，节点下一次启动将以新的参数启动。上位机配置软件介绍如下：（1）配置软件由QtCreator开发。QtCreator是Qt被Nokia收购后推出的一款新的轻量级跨平台集成开发环境（IDE）。支持的系统包括Linux（32位及64位）、MacOSX以及Windows。开发人员能利用该应用程序框架更快速及轻易地完成开发任务。（2）该配置软件完成节点的设备类型、接口采集逻辑、入网参数等的配置。可直接通过串口线与待配置节点连接，也可以通过一个中间节点对待配置节点进行无线配置，中间节点通过串口线与上位机连接。操作界面如图6所示。（3）如图7，图8所示，通过上位机配置软件S1（实物图如图6所示）可方便地对待配置节点S2进行参数配置。对于待配置设备，如果是终端设备，配置前需先按下配置按键，指示灯亮后，装置即进入配置模式；而如果是路由设备或协调器设备则无需此步骤。（4）有线配置如图6所示：上位机通过串口线连接待配置设备，然后配置软件上收到待配置节点S2发送过来的设备信息，并显示在界面上，然后点击配置按钮，即发送配置帧到节点S2，点击读取配置按钮，则将节点S2各项参数显示在界面上，如果节点S2是数据透传模块，则可以直接接收数据或填写目标地址发送数据。配置完后再按一下按键，指示灯不亮，表示配置完成。可以配置设备类型为Zigbee终端设备、路由设备、协调器设备和点对点透传设备；可以配置入网参数，比如PANID值、信道、网络模型、网络层次等；可以配置传感器发送周期，使各传感器通道数据可以同一周期发送，也可以不相同周期发送等。（5）无线配置如图8所示，采用一个节点作为数据中转与上位机有线连接，通过这个节点无线发送指令到待配置节点进行配置，配置过程中的操作步骤与有线时类似。

3节点测试

3.1信号强度RSSI(ReceivedSignalStrengthIndication)是接收端的信号强度指示，可用来判定链接质量。实际应用中，普遍采用简化后的Shadowing模型，即如下公式计算RSSI值。其中Pr（d）为接收端接收信号强度，Pr（d0）为参考处接收端接收信号强度，d为接收端与发送端实际距离，d0为接收端与发送端参考距离，n为路径损耗指数，通常取2~4。取d0=1m，实测得Pr（d0）的值代入，并取n=3代入公式（1）得新的计算公式。实际测试中取两个节点，分别设为协调器节点和终端节点。将协调器节点固定，令终端节点远离，终端节点加入协调器节点网络后，每隔1s发送一次数据到协调器节点。协调器接收到数据包后，从TI协议栈Z-Stack的数据结构afIncom-ingMSGPacket_t中提取RSSI值记录下来。100M范围每隔5M记录一次RSSI值，每次记录100个值，然后取100个中的随机值和平均值分别作为本次终值绘制曲线。

3.1.1空旷环境下测得Pr（d0）=-28dbm，按照公式(2)与实际数据，绘制对比曲线。从图9和图10对比曲线可以看出，随着两节点间距离增大，RSSI值会逐渐衰减，符合一般规律。0-20m范围内，RSSI衰减较快，之后较为平缓。40m后信号质量普遍较理论值平缓，可能是受硬件条件影响，误差增大。图9由于每次记录取的随机值，存在较大误差，图10每次记录取100个数据的平均值，曲线较为平缓。误差因素包括硬件设计、周边环境影响等。

3.1.2危化品物流车辆环境下采用深圳市中集集团液化气罐(空罐)危化品物流车辆进行实地测试，测试车辆长度14m，宽度2.5m。将协调器节点放置在车驾驶座，终端节点自由放置于车厢体内部，加入网络并发送数据到协调器节点。测得Pr（d0）=-44dbm，根据公式（2）和实际数据的结果曲线如下：由图11和图12可以看出，在车辆环境下，节点信号普遍较空旷环境下差，这主要是因为接收节点被放进车辆箱体内部，信号一定程度上受到厢体衰减。大于40m距离后信号变得不稳定，通信断续和重连情况发生频繁，此时RSSI值普遍>82dbm，80m后多次测试接收端均接收不到数据。

3．2数据传输将协调器节点放置在车驾驶座，终端节点自由放置于车辆厢体内部，加入网络并发送数据到协调器节点。在协调器端统计接收数据包个数，并计算丢包情况和最大稳定通信距离(即数据通信情况良好，极少发生重连情况)，结果如下。由表3可以看出，主节点在车驾驶室情况下，车正前方和侧面信号要好于车后方信号，节点丢包率较低，通信距离>=25M，满足一般危化品物流车辆要求。另外，通信的最大稳定传输RSSI值是极少断网重连情况发生下的统计值，所以普遍低于信号强度曲线中的极限值。随着距离增大，节点间的网络传输也会变得不稳定，常常发生断网重连，甚至无法重连状况。实际数据包传输受节点间不同阻挡物、不同车型、车体电磁干扰、程序执行等因素影响。

3．3功耗通过万用表、示波器和在程序中设计测试模块的结合进行功耗测试，测试结果如下。从表4的测试结果可以看出，节点满足低功耗要求，休眠情况下，节点功耗低至0.33uA。

4结语

数据采集范文第4篇

关键词:交通旅游 电子地图 信息库建设 内外业

中图分类号:P28 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)07(b)-0044-02

1 建库需求

交通旅游信息数据种类繁多,数据量大,对交通旅游信息的分类方法有多种。交通旅游信息数据库主要按交通旅游信息使用对象的不同对其进行分类,交通旅游信息数据库的使用对象主要是旅游者,还有其他与交通旅游相关行业的潜在客户。旅游者使用旅游信息数据库主要是查询一些与自身旅游相关的信息,如旅游目的地的旅游活动项目、旅游花费、旅游线路、交通、食宿、娱乐、当地的风土人情、当地居民的好客度、饮食习惯等,以便能够做出合理的旅游决策,选择最佳旅游路线和旅游时间,花最少的钱而得到最大的旅游消费,潜在客户主要指旅游供给商,旅游者和旅游供给商之间的关系,并不是普通的供需关系,而是具有独特性,其独特性在于:旅游供给商向游客提供的并不是旅游资源本身,而是旅游资源及其与旅游资源紧密相关的社会、经济、文化各方面的信息和服务;旅游资源对旅游者来说是其花钱所得到的商品,这种商品又有其独特性,这种商品虽然是以实物的形式存在的,但却不能进行实物的消费,旅游资源并不因旅游者的消费而减少,旅游者通过消费旅游资源这种商品所得到的只是感觉、经历和体验。

2 数据分类选取

2.1 专题数据分类

对旅游者来讲,去一个城市旅游,吃、住、行、游、购、娱等方面的信息是他们最关心的,所以交通旅游电子地图的行业分类主要侧重子旅游服务、交通设施、宾馆酒店、商场百货、医疗卫生、公共服务、科教文化、党政机关、办公居住、金融保险十大类。

1984年12月1日《国民经济行业分类和代码》作为国家标准,GB/T4 754-84将我国全部经济活动划分为13个门类,75个大类,310个中类,668个小类。

1994年第一次修订国民经济行业分类与代码(以下简称国标1994),GB/T4 754-94共划分716个门类,92个大类,368个中类,846个小类。2002年第二次修订国民经济行业分类与代码(以下简称国标2002),GB/T4 754-2002共划分720个门类,95个大类,396个中类,913个小类。

对两次修订的国民经济行业分类与代码的类别进行比较。门类增加4个,大类增加3个,中类增加31个,小类增加124个。从以上数据可以看出,随着我国经济的持续攀升,行业分类越来越趋于细化。对于电子地图用户来讲,他们需要的行业分类目前来讲还不需要如此细化,但是经济的发展牵引着用户的需求,细化的趋势是不言而喻的。

行业分类中党政机关和社会群体参考了国标2002中公共管理和社会组织门类,仍然沿用了国标1994中的金融、保险业门类。办公居住参考了房地产业门类,宾馆酒店、餐饮场所参考了住宿、公饮业门类.科教文化参考了教育门类,商场百货参考了批发零售业,医疗卫生参考了卫生大类,公共服务参考了居民服务大类,交通设施参考了航空运输业和城市公共交通业大类,从国标2002中的公共设施管理业门类中独立出旅游服务大类。

2.2 标志点的选取

电子地图中的兴趣点(Point of Interest, POI),是信息查询的基础,是空间位置、属性特征的最佳结合点,是空间数据库与地图信息数据库之间的桥梁,其内容类别基本覆盖行业和公众关心的各个方面。本文将兴趣点分为标志点和信息点。标志点主要指在城市中具有重大影响、易于寻找和定位的建筑物、公共设施和地名等。信息点指除标志点以外的实用、有意义的兴趣点。

设立标志点的条件与意义如下。

(1)指示性。

标志点必须对于到达、寻找或定位目的地在车辆导航、行走指南、邮政通讯等活动中起指示作用。

(2)稳定性。

选作标志点的建筑物、公共设施、地名等必须稳定且有影响力,在较长时间内不发生变化。如:莫愁湖、文昌阁、市政府等。

(3)均匀性。

城市内设置的标志点必须均匀地覆盖整个城市市区,一个街坊内一般不少与5个标志点,市中心区域可适当增加,即所谓“一片森林与一颗树的区别”。设立的标志点必须是有实际定位意义的点。对于有多个出入口、面积比较大的单位作标志点时,应该把主要的出入口作为标志点,其次要出入口可作为次级标志点或信息点。标志点对区域定位有实际意义,在位置描述中可以相对标志点的位置来描述所要查询的目的地。

3 数据分级简化

3.1 分级目的

(1)分级可以突出信息的重要性,当用户查询信息时,分级可以使得查询结果中相对重要的信息优先显示,便于用户筛选。(2)在电子地图的负载量相对较大的时候,可以通过分级来剔除相对不重要的信息,保证重要信息不缺失。

3.2 标志点分级

标志点等级划分为两级。

(1)一级标志点:市区内的重要建筑物、重要旅游景点、市级购物中心、交通枢纽、大型桥梁等。车辆导航影响半径1km～2km,行走指南影响半径500m～1000m,布设密度1～3个/km2。(2)二级标志点:街区内的明显标志建筑物、有一定影响的地名、有较大影响的商服设施、大型工业企业等,车辆导航影响半径在lkm以内,行走指南影响半径200m～500m,布设密度5～30个/km2。

数据采集范文第5篇

硬件设计包括温度与磁场探头、供电电源、多通道数据采集仪器、PC上位机的选型以及机柜设计。

1．1温度检测温度探头类型为热电阻，热电阻测温原理是给热电阻通小电流，测量电阻上的电压，得出热敏电阻的阻值，对照热敏电阻的参数曲线得出温度。温度探头需要恒流源提供稳定的电流才可以保证读取电压的准确性，选择lakeshore公司生产的121系列恒流源可满足精度要求。该恒流源既提供固定档位电源供电也可以通过编程实现连续可调电流输出。由于超导线圈采用过冷液氮浸泡冷却［2］，根据液氮温区(70K～77K)对探头型号进行选择。对于需要在30K～800K之间对温度测量的场合，可选择PT100系列铂电阻温度计［3］，其额定电流为1mA。在这个温度范围内，铂电阻温度计具有很好的重复性和较高灵敏度，同时满足在电抗器的磁场环境下使用的要求。70K以上铂电阻温度计具有通用的标准曲线，如图2所示。相比较于其他种类温度探头具有更好的通用性，而且具有互换性。另外，在温度测量中，探头需要贴近超导带材，薄膜型的铂电阻温度计满足设计要求。探头的接线方式有二线制和四线制。采用二线制接线方法，会引入线路电阻，造成测量误差。因此在35kV电抗器的数据采集系统中，均采用四线制接线方法。

1．2磁场检测测量磁场强度的原理是霍尔效应，在半导体薄片两端通以控制电流，并在薄片的垂直方向施加匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生霍尔电压，根据产生的电压就可以知道磁场的大小［4］。在实际测量中需要在两个方向(轴向场与垂直场)对磁场进行测量。在35kV电抗器设计中，根据电磁设计仿真得到磁场的最大值约为2000高斯，并且该磁场探头的工作环境为液氮温区。Lakeshore公司生产的HGCA3020的轴向磁场探头与HGCT3020的径向磁场探头，可满足使用要求，其额定电流为100mA。

1．3数据采集系统数据采集系统还需要对探头电压进行记录以及处理显示等一系列后续工作［5］。实验过程中实验对象需要监测的信号比较多，采用数据采集仪器对各个数据进行采集记录，节约人力成本而且可以减少由于人工录入所导致的错误。在该套数据采集系统中，采集的信号有54路，温度采集精度为1K，电压精度为10mV。吉时利公司生产的3706数字开关万用表作为数据采集仪器满足使用要求。数据采集仪器采集数据以后，把数据传输到主机中通过程序对其进行处理，然后显示在显示器上供人员监测电抗器的工作情况。在电抗器实际运行过程中，主机工作环境可能较为恶劣，对工控机的稳定性和数据的安全性有一定要求，需要对主机进行加固、防潮、防辐射、防尘等特殊设计。研祥工控机IPC－810E满足使用要求。

1．4硬件布局及搭建(1)温度探头布点方案35kV超导可控电抗器超导线圈分为内外两圈，各由32个双饼组成。工作在交流工况下，超导线圈存在交流损耗，根据仿真结果显示端部线圈交流损耗功率最大，需要对线圈端部重点监控。单个超导线圈上布点25个，总计50个铂电阻。铂电阻在安装时需要对其进行加固，防止被快速流动的液氮损坏。(2)磁场探头布点方案电抗器中，带材受垂直磁场影响较大，端部的带材最易受到磁场的干扰，磁场探头安装在电抗器的端部。由于磁场探头受到液氮的冲刷，磁场探头需要通过夹子进行固定。通过对端部磁场两个垂直方向数据的读取，得到磁场强度的实时数据，为监测电抗器运行状态提供数据支持。各个设备的集成布局以及安装需要以机柜的形式实现。机柜的设计原则是整套装置的实用性和外在的美观性。机柜上主要安装的设备和仪器有:吉时利3706数据采集仪、工控机(包括工控机主机、液晶显示屏、键盘和鼠标)、探头供电电源，同时在机柜下部预留一部分空间用于放置实验过程中常用的一些工具和仪表等，如纳伏表、波形记录仪、锁放和功率分析仪等，设计方案如图4所示。

2软件开发

软件开发即控制界面开发，通过界面控制各种数据采集仪器的工作，并将采集到的数据传输到电脑上进行处理、显示和保存等［6］。图5所示的为软件搭建流程示意图，首先调试设备，完成工控机与3706数据采集仪器之间的通信，使数据能够进入主机进行处理，然后对数据进行分类处理，实现多通道数据处理以及数据的分类显示。基于LabVIEW开发的程序主要包含后台程序以及操作界面。后台程序(1)数据采集系统主程序数据采集系统主程序实现对数据采集仪器中的电压数据读取的功能［7］。通过在主程序中对数据进行通道选择可以实现不同的处理功能，包括3706仪器的通讯设置和数据初始化。(2)数据传输程序数据传输是指将数据从数据采集仪器上传输到工控机上。LabVIEW中提供了多种通讯协议，如串口、并口和以太网传输协议，此处选择以太网作为传输方式，数据采集仪器发送数据，工控机接收发送过来的数据，进行处理。(3)数据记录程序LabVIEW中可以将数据保存为多种格式，其中就包括常见的Excel表格，“写入电子表格．vi”可以将数据保存为Excel格式，并且该VI不需要启动Excel，写入速度较快、使用较为简单，所以使用该VI进行数据保存。由于EXCEL是目前比较通用的数据处理软件，所以保存数据的格式选为EXCEL表格，方便处理数据。程序中可以设定将EXCEL文件保存在某个文件夹下，分别将磁体温度、磁场强度保存在两个文件夹下，并且为方便查找数据，每个文件的文件名以日期和时间命名，这样方便日后查找数据。对于不同类型数据也可以直接分开存储，方便以后查询使用。在以上程序的实现中，主要以子VI形式完成。子VI是指将特定的程序封装，完成特定的功能的模块。通过对程序的封装既可以实现原有功能，并且使得主程序更加简洁，便于查找错误，又增加了程序的可移植性，提高了程序的整体质量。操作界面该系统的操作界面首先确保了所有数据的显示以及后台记录，另外对电抗器内部环境参数(杜瓦内部压强)以及外部辅助设备的工作状态(液氮制冷机流量)也进行了监控。针对温度监控，单独设置了更加直观的波形显示，更利于观察超导体的温度变化，如图6所示。在35kV电抗器数据采集及监控系统的设计方案中，界面中没有需要用户设置的参数，在前面板中分列铂电阻显示控件来显示数据。开始运行后，3706开始采集数据，并且将这些数据储存到表格当中。在前面板中，同一个波形图中可以显示多个通道的数据，每个通道的数据有颜色不同，这样就可以比较实验磁体不同部分的温度或不同超导双饼的电压等。

3总结