远程数据采集是什么

FanlyQA2020-10-25 10:29:07阅读(...)

远程数据采集是指将采集到的模拟湿度、温度、压力、位移等远程信号量值转换成数字量之后,通过计算机进行存储、计算、输出,并且还能对远程设备进行故障检测。相应的软硬件系统称为数据采集系统。

“远程数据采集”是指将采集到的模拟湿度、温度、压力、位移等远程信号量值转换成数字量之后,通过计算机进行存储、计算、输出,并且还能对远程设备进行故障检测。相应的软硬件系统称为数据采集系统。

远程数据采集是什么

数据采集系统在通信与信息技术领域占有重要的地位。伴随着信息技术的飞速发展,各种数据采集系统广泛应用于工业、农业、国防科技和人工智能等领域中,对它的准确度、存储大小、线性度、抗干扰能力、采集区域以及控制方法等各项技术指标的要求越来越严格。然而随着要求越来越高,绝大多数数据采集需要实时地远程传输,这对数据采集提出了更高的要求。

发展趋势

随着工业自动化水平的提高,数据采集的过程往往与工业控制环节联系在一起,形成一套完整的数据采集监控系统。很多业务部门如环保、气象、电力等行业以及科学研究领域如军事、海洋水文等,往往有大量分布广泛的现场数据需要被远程自动采集、存储和传输。数据采集技术也被普遍认为是现代科学研究和技术发展的一个重要方面。

现代数据采集技术的发展是建立在采集系统软硬件平台性能提高的基础之上的。伴随着计算机技术的迅速发展,数据采集系统己由传统的测控电路发展为由微型计算机、接口电路、外部通用设备和工业生产对象等组成的现代数据采集与测控系统,并被广泛应用到各行各业。但是以微型计算机为核心平台的数据采集监控系统也逐渐暴露出许多缺陷:工业环境一般条件恶劣,而微型计算机的防尘、防震等功能较差;体积大,不易携带和使用;扩展性差、成本高等。

随看后 PC 时代的到来,嵌入式技术正处于飞速发展的阶段,现代工业数据采集系统也己经从传统电路、微机模式走进了嵌入式系统模式,随着新技术的介入和发展,数据采集系统正向着高精度、高速度、稳定可靠和集成化的方向发展,开发工作也越来越复杂,与此同时多数数据采集系统都是独立的系统,只能进行数据的现场采集或存储,己不能满足部分应用的需要,迫切要求接入网络实现远程监控和管理。

嵌入式数据采集系统借助于网络通信技术,实现采集终端以 GPRS 的方式接入 Internet,将采集到的数据实时上传到远端控制服务器,免除了工作人员在恶劣的环境条件下对多种污染源数据的采集和存储,极大地减轻了人工的工作量,同时监测者也可以依靠安装在现场的各种仪器设备,远隔千里通过网络随时了解现场工作状况,达到监视控制和管理的目的门。

嵌入式数据采集方面的课题,在国内外都有比较广泛的研究,在理论研究方面,已经有许多关于嵌入式系统数据采集系统资料,包括嵌入式系统的数据采集方案的软硬件实现方案和设计思路。在数据传输与通信设计方面,也有了对嵌入式系统采用不同通信方式的设计与实现的分析;在应用研究方面,国外已实现了用嵌入式系统进行环境监测和气象数值预报等数据采集的实时化和网络化传输,国内也陆续出现了一些嵌入式方面的数据采集传输系统,如社区安全监控系统,实时火情监控系统等。由于控制芯片结构与操作系统的原因,这些系统在数据处理能力,功能扩展等方面还有所欠缺,有待完善。

设计

数据采集系统在设计中需考虑以下问题:

采集速率及数据吞吐量;

采集分辨率及精度;

通道数及多通道结构配置;

输入模拟信号的调理;

寻址及控制方式;

系统成本等。

综合考虑以上因素,数据采集系统的设计通常分为两种:

(1)选用标准器件拼装系统的芯片级设计法;

(2)选用通用专利模块板和标准总线连接构成系统的板级设计法。

前者经济合理,但设计时间较长,且不便于功能扩展;后者设计时间较短,可扩展性强,但成本较高。

主要功能

远程数据采集系统通过数据采集终端采集远程现场的环境数据,然后通过主控器将获得的最新数据传给数据中心,并且在出现意外情况的时候及时告警,数据中心的工作人员可以通过手机终端或者电脑终端发送查询控制命令,获得相关的历史和实时数据,及时做出决策。

系统实现的功能有:参数配置,实时数据采集,实时控制,数据统计,数据查询

参数配置

  通过参数配置功能,用户可以很方便地根据实际需求配置不同的参数,例如状态数据告警的阂值、告警号码的设置和心跳包上传时间间隔等。主控器通过将用户配置的参数存储在存储介质中保证参数在断电时不丢失,从而增强系统的适应性,使得系统可以适应不同环境的需求。

实时数据采集

  分布在远程现场的测控终端通过传感器检测实时环境的最新状态,获得例如温度、湿度、光照度等数据,将这些数据发送给主控器,主控器收到数据之后通过无线网络传给数据中心,在数据中心完成数据的接收、存储、查询和统计功能,并将这些信息发放给经过授权的用户。

数据查询

  用户可以通过手机或者电脑发送数据查询命令到主控器,主控器收到命令之后控制数据采集终端进行相应的数据采集,然后再将结果传给用户终端,便于用户随时随地了解实时数据;此外用户也可以查询存放在数据库中的历史数据,通过分析历史数据掌握环境变化规律,做出更好的决策。

数据统计

  本系统定期完成历史数据的统计,并将统计结果存放在数据库中,最终以图表的形式显示给用户,以图看势,用户更容易把握其变化规律,对数据变化一目了然。

意外告警

  本系统具有意外告警的功能,当现场环境数据超出用户设定的告警阂值或者当主控器与数据中心长时间无法建立连接时,系统自动进行告警。告警的方式有两种:声光告警和短信告警。通过这种方式可以检测现场环境的紧急情况,在第一时间提醒工作人员,以便及时处理,减少不必要的损失。

通信媒体

远程数据采集系统中应用的通信媒体主要有以下几种方式:短距离长线、市话网、Internet 网络、自组网络(CDPD 网)、数传电台和 GSM 无线通信网络。这些通信方式都有其适用的范围,有着各自的使用特点,应该因地适宜,根据不同的监测对象选择最优的通信方式组建数据采集系统。

短距离长线数据采集和通过自组网络数据采集这两种方式首先都要自行建设通信网络,建网初期投资巨大,且运营期间自主维护需要大量的人力物力,相对运营费用高;但是用这两种方式信号质量得以保证,效果好。通过市话网和 Internet 方式以现有的网络为依托这两种方式无需自行建设通信网络,且其通信效果好,信号量大,运营费用相对低廉;但是由于市话网和 Internet 难以达到工业现场的覆盖面,使得接入网络受到限制,局限性很大,而且网络运行效果取决于网络运营商,线路安全不能得到保证。数传电台这种技术的出现较早,应用广泛,是一种不错的无线数传方式,信号传输实时性好,运行费用低;但是建网初期投资巨大,传输范围有限,而且容易受到空间无线信号的干扰,信号不能得到保障。

基于 GPRS 网络的各种应用正在迅速发展。移动公司在公安系统(查询人口信息、在逃犯信息、车辆管理信息等)、交通管理系统(超速监测)、环保系统(监份测污水、污气排放)、电力系统(自动抄表系统)、市政系统(路灯夜景照明系统管理)、车辆调度(出租车、公交车、警务车辆定位调度系统)、企业移动化办公(GPRS 接入 VPN)等多个有影响力的领域开发出了各具特色的应用系统。

在交通系统,通过在高速路和市郊区主干道上架设照相器材和摄像头等监控设备,并连接一台 GPRS 通信终端,即可实现交通管理部门对道路车流量状况和超速、闯红灯等违章行为的及时监督和查处。出租车和公交车公司对于旗下的数千车辆的监控和调度,也有赖于 GPRS 网络的支持。GPRS 监控调度系统综合利用 GPRS 网络、计算机网络、全球卫星定位(GPS)、无线通信、地理信息系统(GIS )等多学科技术,与调度指挥工作特点紧密结合,建设基于 GPS 位置服务的公交车辆指挥调度中心,为出租公司和公交公司提供实时可靠的监控调度手段。

电力部门依托 GPRS 网络或 SMS 短消息系统,将工业和民用电表采集的电力系统数据实时传递到地、市、省级的集中监控中心,以实现对电力监测设备的统一监控和分布式管理。该项应用充分发挥了 GPRS 网络在覆盖和数据传输方面的优势,同时也为电力系统提供了简单高效的通信传输方式。

由于 GPRS 网络是基于 GSM 网络构建的,因此可以说有 GSM 网络覆盖的地方就可以建设 GPRS 网络,各种基于 GPRS 网络的系统就能运行。相信在不远的将来 GPRS 网络能为各种实时监控和调度系统提供高效低成本的服务。

实现

远程数据采集分为定时采集和随机采集两种。

定时数据采集

  中央机每隔一定时间对各现场机采集一次数据,在屏幕上分时、分页显示各下属采集点的现时数据,并可打印记录全天的数据,供工作人员参考。

随机数据采集

  一般可通过键盘管理模式进行。当需要采集某现场的数据时,若通讯链路为专用电话线路,则中央机操作人员只要键入规定的键值,即可启动电话自动拨号系统连通现场机,随时采集该现场当前的工作参数,进行在线参数修改等。若通讯链路采用公用电话线路,则需电话通知对方,对方操作者也键入规定的键值,进入通讯等待状态,才能接通通讯链路,进行数据采集。实现远程数据采集的关键技术是远距离数据通讯,包括系统互连的形式、网络拓扑结构、通讯数据的组织、MODEM 技术的应用等一系列技术问题。

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