基于Lab VIEW的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究

徐明生 李春霞 張春

摘要：為了解決電力網(wǎng)絡環(huán)境數(shù)據(jù)采集問題，本文選取Lab VIEW作為仿真，提出了網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究。測試結(jié)果表明，本系統(tǒng)能夠自動開啟采集/回放數(shù)據(jù)模式，避免了數(shù)據(jù)采集與處理堵塞情況發(fā)生，可以為采集提供準確數(shù)據(jù)參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：LabVIEW;數(shù)據(jù)采集;網(wǎng)絡技術(shù);數(shù)據(jù)回放

中圖分類號：TP274.2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）12-0129-01

近年來，電力信息化規(guī)模逐漸壯大，對系統(tǒng)安全等方面的監(jiān)控要求越來越高，部分生產(chǎn)系統(tǒng)運維已轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣踊O(jiān)控。為了避免生產(chǎn)設備運行發(fā)生異常，需要借助網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集手段，獲取現(xiàn)場設備作業(yè)信息，從而全面掌握現(xiàn)場設備情況。目前，在Lab VIEW環(huán)境下采集現(xiàn)場信息的研究較多，如何制定一套可靠性較高的系統(tǒng)方案成為當前重點研究問題。

1 系統(tǒng)硬件設計

本文將選取Lab VIEW作為系統(tǒng)開發(fā)工具，利用數(shù)據(jù)采集卡，采集數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)網(wǎng)路化數(shù)據(jù)采集。通過PCI總線，將網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)服務器，經(jīng)過一系列處理，經(jīng)過internet/intranet發(fā)送至客戶端，實現(xiàn)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集[1]。如圖1所示為系統(tǒng)硬件框架。

圖1中，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由傳感器組及信號調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集卡模塊、PCI總線模塊、服務器、internet/intranet模塊、客戶端6部分組成，在網(wǎng)絡虛擬環(huán)境下，完成數(shù)據(jù)信息傳輸。

2 系統(tǒng)軟件設計

本系統(tǒng)由客戶端和服務器兩部分組成，前者用于顯示和存儲數(shù)據(jù)信息，后者用于采集數(shù)據(jù)、發(fā)布數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理等多項操作。

本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模式設置為連續(xù)采集，考慮到數(shù)據(jù)采集周期較多，不利于數(shù)據(jù)采集效率的提升，本系統(tǒng)設置了兩個并行循環(huán)，分別用于數(shù)據(jù)讀取和數(shù)據(jù)處理，引入數(shù)據(jù)傳輸使用隊列技術(shù)，在兩個并行循環(huán)之間進行操控，從而提高數(shù)據(jù)讀取及處理速率。

隊列結(jié)構(gòu)屬于FIFO結(jié)構(gòu)，按照數(shù)據(jù)的排列順序，先后傳遞數(shù)據(jù)信息，從而避免數(shù)據(jù)傳輸過程中發(fā)生沖突。 在實際作業(yè)過程中，連續(xù)循環(huán)讀取數(shù)據(jù)，中間不停歇，并將這些數(shù)據(jù)放入指定隊列當中，形成完整的數(shù)據(jù)隊列[2]。如果設定的數(shù)據(jù)讀取周期小于數(shù)據(jù)處理周期，則部分數(shù)據(jù)將自動緩存到隊列中，待下一讀取周期到來，輸入這部分數(shù)據(jù)，因本系統(tǒng)存儲空間較大，所以不會丟失數(shù)據(jù)信息。如果設定的數(shù)據(jù)讀取周期大于數(shù)據(jù)處理周期，當隊列中的數(shù)據(jù)均被處理完畢，此時不會出現(xiàn)重復數(shù)據(jù)讀取操作，而是將此操作轉(zhuǎn)為等待狀態(tài)。為了避免數(shù)據(jù)讀取與數(shù)據(jù)處理之間發(fā)生沖突，提高數(shù)據(jù)信息采集統(tǒng)計準確性，本系統(tǒng)在開發(fā)軟件功能時，以數(shù)據(jù)采集操作為啟?？刂茦藴?，完成此項操作后，開始存儲數(shù)據(jù)、處理時域，并統(tǒng)計數(shù)據(jù)直方圖。

3 網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集功能程序開發(fā)

3.1 DataSocket Sever創(chuàng)建

構(gòu)建DataSocket Sever Manager多項參數(shù)配置，啟動DataSocket Sever，開始訪問系統(tǒng)網(wǎng)絡[3]。通過指示燈表明數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡連接情況，如果綠燈亮，則表明連接成功，如果紅燈亮，則表明連接失敗。

3.2 系統(tǒng)服務器設計

系統(tǒng)服務器設計，利用Lab VIEW軟件開發(fā)數(shù)據(jù)采集函數(shù)，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與處理。通過創(chuàng)建網(wǎng)絡連接，寫入?yún)?shù)數(shù)據(jù)，按照參數(shù)設置，通過網(wǎng)絡采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過濾波等一系列處理，傳輸至客戶端，生成數(shù)據(jù)信息結(jié)果。為了避免讀取周期與數(shù)據(jù)處理周期發(fā)生沖突，本系統(tǒng)利用服務器對數(shù)據(jù)采集與傳輸進行操控，如果數(shù)據(jù)讀取周期小于處理周期，部分數(shù)據(jù)將自動回放到隊列中，等待下一次讀取，按照兩種情況分別開啟數(shù)據(jù)采集模式。

（1）數(shù)據(jù)讀取周期小于處理周期：當數(shù)據(jù)讀取周期小于處理周期，此時要將未能及時讀取的數(shù)據(jù)回放到指定地區(qū)，避免未讀取數(shù)據(jù)進行處理，導致數(shù)據(jù)統(tǒng)計混亂。

（2）數(shù)據(jù)讀取周期大于處理周期：當數(shù)據(jù)讀取周期大于處理周期分為兩種情況，分別在這兩種情況下，對現(xiàn)場信息進行數(shù)據(jù)采集處理。

1）數(shù)據(jù)采集卡初始化：當數(shù)據(jù)采集卡剛剛完成初始化處理時，系統(tǒng)服務器將從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)，采取數(shù)字濾波處理，同樣以波形形式顯示數(shù)據(jù)結(jié)果，并將此部分數(shù)據(jù)寫入DataSocket Sever、隊列中，如果超出了設定限制范圍，則自動發(fā)出警報。

2）讀取隊列中的數(shù)據(jù)：當下一次讀取周期開始時，將從隊列中讀取數(shù)據(jù)，通過頻譜分析、功率譜分析、自相關(guān)分析。判斷此時等待數(shù)據(jù)是否超時，如果超時，則停止數(shù)據(jù)分析，反之，繼續(xù)從隊列中讀取數(shù)據(jù)。

3.3 系統(tǒng)客戶端設計

系統(tǒng)客戶端的開發(fā)，主要利用軟件中的While Loop進行設計，循環(huán)多次從數(shù)據(jù)項中提取數(shù)據(jù)，并將其保存至指定文件夾中，沿著訪問數(shù)據(jù)項路徑進行讀取，在客戶端顯示數(shù)據(jù)采集結(jié)果?？蛻舳酥饕糜陲@示數(shù)據(jù)采集結(jié)果，關(guān)閉網(wǎng)絡連接控制按鈕，自動過濾掉因正常關(guān)閉導致的錯誤信息，從而為用戶提供正確數(shù)據(jù)采集結(jié)果。

4 系統(tǒng)測試

為了判斷本文設計的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)符合現(xiàn)場信息采集功能開發(fā)要求，本文對系統(tǒng)服務器端數(shù)據(jù)處理進行測試。本次測試以數(shù)據(jù)讀取停止后數(shù)據(jù)讀取周期小于處理周期系統(tǒng)狀態(tài)測試為例，通過觀察服務器端數(shù)據(jù)處理顯示界面中直方圖和時域分析結(jié)果，判斷系統(tǒng)設計方案可靠性。

通過觀察測試結(jié)果，數(shù)據(jù)讀取停止后，系統(tǒng)開始自動判斷是否采集/回放數(shù)據(jù)。本次測試為數(shù)據(jù)讀取周期小于處理周期，此時將開啟回放操作，當前服務器端開啟數(shù)據(jù)回放操作模式，符合系統(tǒng)開發(fā)控制要求。因此，本文設計的系統(tǒng)方案可以作為網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研發(fā)資料。

5 結(jié)語

本文圍繞電力網(wǎng)絡數(shù)據(jù)監(jiān)控問題展開研究，通過開發(fā)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對現(xiàn)場系統(tǒng)訪問情況進行采集，經(jīng)過網(wǎng)絡傳達數(shù)據(jù)采集控制命令及傳輸命令。本系統(tǒng)以Lab VIEW作為開發(fā)工具，重點設計了數(shù)據(jù)采集功能，探討了不同讀取周期與處理周期關(guān)系下的程序開發(fā)方案。測試結(jié)果表明，本系統(tǒng)可以按照數(shù)據(jù)采集要求，高效、精準的采集網(wǎng)絡數(shù)據(jù)信息。

參考文獻

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Research on Network Data Acquisition System Based on Lab VIEW

XU Ming-sheng， LI Chun-xia， ZHANG Chun

（Jiangsu Electric Power Information Technology Co.， Ltd.， Nanjing? Jiangsu? 210000）

Abstract：In order to solve the problem of data acquisition in power network environment， this paper selects Lab VIEW as the simulation and puts forward the research of network data acquisition system.The test results show that the system can automatically turn on the acquisition/playback data mode， avoid data acquisition and processing congestion， and provide accurate data reference for acquisition.

Key words：LabVIEW; data acquisition; network technology; data playback