數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展與研究

陳麗萍++李岑

摘要：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)信息的過程是從若干個(gè)信號(hào)中進(jìn)行的。該系統(tǒng)是一個(gè)自動(dòng)化程度很高的設(shè)備，它不但可以進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)控制和狀態(tài)顯示，還可以進(jìn)行自動(dòng)儲(chǔ)存、信號(hào)預(yù)處理等功能。第一部分簡單描述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展歷程，第二部分描述國內(nèi)外數(shù)據(jù)采集器的現(xiàn)況和問題，第三部分介紹了數(shù)據(jù)采集器在實(shí)驗(yàn)室、物流供應(yīng)鏈、海洋站和地震中的應(yīng)用等。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；通信；數(shù)據(jù)采集器

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）17-0004-02

1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展歷程

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)源于上世紀(jì)50年代，并將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于美國軍方測試系統(tǒng)中，測試不依賴于相關(guān)的測試文檔，用不熟練的人員也可以操作，測試儀器具有測試高度功能。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以進(jìn)行許多測試任務(wù)。在上世紀(jì)60年代中后期，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)漸漸進(jìn)入中國市場，使得現(xiàn)在的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具備很多的特殊功能。

在70年代，隨著微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，由采集器和儀器儀表相互結(jié)合形成了現(xiàn)在的數(shù)據(jù)庫采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有良好的性能，它比傳統(tǒng)的自動(dòng)檢測器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)更好用。從70年代，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開發(fā)可以分為兩類，通過相應(yīng)的總線，可以使得公司與研究機(jī)構(gòu)使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。原有的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)有了很大的改變，工業(yè)計(jì)算機(jī)和單片機(jī)，通過軟件管理，可以降低系統(tǒng)的成本，系統(tǒng)的工作量也大大的減少，同時(shí)功能增強(qiáng)，數(shù)據(jù)處理能力大大提高。

2 我國數(shù)據(jù)采集器的現(xiàn)況

2.1數(shù)據(jù)采集器的含義

數(shù)據(jù)采集設(shè)備，外觀就是一個(gè)便攜式分析儀，它的功能包括錄音，分析和記錄的功能。振動(dòng)傳感器和過程傳感器安裝在機(jī)器和設(shè)備中，測量信號(hào)作為輸入依據(jù)，在各種測量和分析技術(shù)和顯示格式形成一個(gè)檢測系統(tǒng)，主要用于在故障診斷和定期電路的機(jī)械設(shè)備的診斷。它可以形成一個(gè)獨(dú)立的監(jiān)測和診斷系統(tǒng)，它是機(jī)器設(shè)備的計(jì)算機(jī)輔助診斷裝置中的一個(gè)輔助診斷方法。

2.2 我國數(shù)據(jù)采集器的現(xiàn)況和問題

在上世紀(jì)80年代到90年代，從20世紀(jì)后期開始，我們國家的一些儀器制造商已經(jīng)開發(fā)出多種數(shù)據(jù)采集，包括單通道SP201，SC247，雙通道EG3300，YE5938超小型911902和921為了滿足維護(hù)管理和外部數(shù)據(jù)采集設(shè)備的頻譜分析的初始水平，靜態(tài)信號(hào)采集，包括SMC-9012和支撐軟件包兩部分。

然而，仍然有國內(nèi)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這主要體現(xiàn)在技術(shù)之間的一些空隙：

（1）由于傳感器的水平有限，頻率范圍分析不寬，相對(duì)還應(yīng)帶來一定的困難，主要表現(xiàn)為低速或軸承問題的診斷；

（2）數(shù)據(jù)采集，存儲(chǔ)內(nèi)存較小，以致于數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理的功能也不是很強(qiáng)，在這個(gè)領(lǐng)域也只能做一些簡單的診斷，準(zhǔn)確診斷的話必須在電腦上完成，這樣一個(gè)功能性網(wǎng)站診斷是相對(duì)較弱的。

（3）設(shè)備的軟件級(jí)別仍然在頻譜分析和設(shè)備維護(hù)管理的管理階段。機(jī)械故障診斷專家系統(tǒng)需要改進(jìn)。

數(shù)據(jù)采集是整個(gè)工廠自動(dòng)化，測試精度、速度和實(shí)現(xiàn)功能的成本的一個(gè)重要因素，數(shù)據(jù)采集也朝著這個(gè)方向發(fā)展。高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集是在以下幾個(gè)方面更為重要：爆炸物檢測，醫(yī)療設(shè)備，如CT，MRI，快速制造的過程。在這些行業(yè)中，對(duì)于高速數(shù)據(jù)采集的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過實(shí)際水平。用戶的需求，促進(jìn)技術(shù)的發(fā)展和新產(chǎn)品的出現(xiàn)。因此，高速數(shù)據(jù)采集仍具有較大的發(fā)展空間。

3 數(shù)據(jù)采集器的應(yīng)用

根據(jù)不同用途的數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以根據(jù)使用功能分為兩種類型：一種是在線數(shù)據(jù)采集，另一種是便攜式數(shù)據(jù)采集。在線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可分為兩種一種是臺(tái)式另一種是模塊化。臺(tái)式和便攜式數(shù)據(jù)收集器是交流電源；模塊化數(shù)據(jù)采集，這是最常用的數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)是基于直流電源的電源使用。數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用涉及多個(gè)領(lǐng)域，下面是對(duì)多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用描述。

3.1數(shù)據(jù)采集器在實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用

首先將數(shù)據(jù)采集應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)室的是“科學(xué)工作室”，科學(xué)工作室是一個(gè)嶄新的系統(tǒng)，它是由美國PASSCO公司生產(chǎn)的?！笨茖W(xué)工作室”有三個(gè)部分組成：

（1）傳感器的獲取物理實(shí)驗(yàn)中各種物理量數(shù)據(jù)的技術(shù)通過現(xiàn)金的傳感技術(shù)獲取的。

（2）將傳感器的數(shù)據(jù)采集信號(hào)傳入到計(jì)算機(jī)軟件上，這是通過計(jì)算機(jī)接口來完成的，它的最高采樣速度高達(dá)25萬次/S。

（3）應(yīng)用軟件可以支持英文和中文。

Science Work shop數(shù)據(jù)采集器的幾種應(yīng)用方式：

（1）數(shù)據(jù)采集通過和計(jì)算機(jī)的結(jié)合，不但可以提高試驗(yàn)的精確度，而且還能規(guī)避傳統(tǒng)試驗(yàn)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，同時(shí)可以自動(dòng)輸出測量數(shù)據(jù)和試驗(yàn)的結(jié)果。

（2）通過物理實(shí)驗(yàn)中的瞬間變化可以看出數(shù)據(jù)采集器的能見度低。

（3）使用于某些不能被直接觀察到物理變化的試驗(yàn)中已作對(duì)照。

（4）用試驗(yàn)的方式通過數(shù)據(jù)采集器去檢驗(yàn)易出現(xiàn)錯(cuò)誤的物理概念。

（5）到戶外開展具有意義的活動(dòng)，同時(shí)運(yùn)用物理

3.2 數(shù)據(jù)采集器在物流供應(yīng)鏈管理中的應(yīng)用

另一種類型的便攜式數(shù)據(jù)收集器被設(shè)計(jì)用于掃描條形碼符號(hào)。在讀取時(shí)，掃描儀的條形碼符號(hào)掃描，并且與所述顯示數(shù)據(jù)收集器是相反的。因此，通常被稱作是檢查機(jī)和手持式終端機(jī)。它有自己的內(nèi)部存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)一定量的數(shù)據(jù)，電池供電使用或者直流電使用都可以，用于執(zhí)行計(jì)算機(jī)和掃描之間的通訊并將數(shù)據(jù)傳送到電腦。大多數(shù)的便攜式條形碼采集裝置為了滿足各種使用需求，自身都具有編程能力，當(dāng)然它自身的應(yīng)用程序就是一個(gè)強(qiáng)大的專用設(shè)備。隨著物流行業(yè)的發(fā)展，越來越多的這種企業(yè)都會(huì)把便攜式條碼數(shù)據(jù)采集器用于實(shí)際工作中，當(dāng)然在國內(nèi)的許多物流企業(yè)也廣泛將便攜式條碼采集器用于倉庫管理和運(yùn)輸管理中。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用不但可以幫助物流企業(yè)更好的實(shí)施網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化管理，更加節(jié)省成本和時(shí)間，減少工人的工作量降低開支，同時(shí)還能提高庫存的準(zhǔn)確性。

3.3 數(shù)據(jù)采集器在海洋站數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用

數(shù)據(jù)采集器的自動(dòng)檢測系統(tǒng)一般主要應(yīng)用于海洋站，通過數(shù)據(jù)采集器的自動(dòng)檢測以便實(shí)現(xiàn)海洋站自動(dòng)化操作的功能。至今，數(shù)據(jù)采集器的自動(dòng)檢測功能在海洋站這一領(lǐng)域，與國外的采用數(shù)據(jù)都有共通性（YRON SU8200，YRON SU9000，DT50，DT500），功能主要包括模塊化、仿真、靈活方便穩(wěn)定和可靠等。在不同的環(huán)境和使用過程中，他們的特征都是不一樣的。以下是結(jié)合海洋站自動(dòng)檢測系統(tǒng)的特征功能對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)特點(diǎn)的歸納總結(jié)：

（1）強(qiáng)，弱，電磁干擾，可以有效的防護(hù)雷擊；（2）設(shè)計(jì)模塊維修方便并且功耗低；（3）方便的溫度、氣壓、風(fēng)力、濕度、雨、水、鹽和其他信號(hào)接入；（4）具有補(bǔ)充電、打印、發(fā)送和控制功能；（5）可靠的數(shù)據(jù)采集軟件和有線傳輸，無線，調(diào)制解調(diào)器，衛(wèi)星通信豐富的外圍接口；（6）交直流兩用，欠壓保護(hù)、可靠供電也可以太陽能接入。

3.4數(shù)據(jù)采集器在地震數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用

數(shù)據(jù)地震臺(tái)網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備就是地震專用的數(shù)據(jù)采集器，地震數(shù)據(jù)采集器的主要功能是輸出模擬電壓的數(shù)字。地震數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)的基本參數(shù)是數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)技術(shù)參數(shù)的關(guān)鍵基礎(chǔ)。

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