CN105021221A - 一种分布式多终端同期数据采集分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式多同期终端数据采集分析系统，系统由测量分析系统和数据采集终端组成，构成小型的分散测控系统。数据采集终端的任务是完成工业现场数据的采集与存储，测量分析系统的主要任务是承担数据分析与管理。通过测量分析系统设置多个数据采集终端的参数实现数据的同步采集，数据采集终端外接大容量存储器来扩大存储容量。系统可实现对不同地域同种类型设备现场数据的同步采集与存储，将移动设备中的数据在测量分析系统上进行离线数据显示、分析和处理，找出故障原因并记录下来，为后续此类设备数据的分析提供参考。本系统可实现多时间、多场合数据同步采集、存储与分析，方便携带，成本低廉，具有良好的实用价值和市场前景。

Description

一种分布式多终端同期数据采集分析系统

技术领域

本发明涉及一种数据采集系统，特别是涉及一种分布式多终端同期数据采集分析系统。

背景技术

随着科学技术的发展和工业制造水平的提高，现代测试测量系统的测量对象越来越复杂、测量现场的分布也越来越广。这种变化促使测试测量系统向分布式、多通道系统发展，以满足多现场、多属性实时采集的需要。同时，测试测量系统不断向小型化、移动化、多功能方向发展。

现有的数据采集模块与上位机之间都是通过RS-232、RS-485等有线方式或者网络进行通信的。总线上能挂的数据采集模块有限，采集到的数据有限，通信距离有限，可移动性和灵活性差，由于需要布线，从而增加了成本，增加了施工安装的难度。

在需要批量数据采集，但采集对象为移动的场合或是采集装置工作场所不固定的情况，如：野外进行数据采集，较复杂设备的故障检测、即时数据采集，工程车辆试验参数采集等。这些数据采集工作环境变化频繁，不能满足测量分析系统的工作环境，虽要求数据及时采集，但可以随后分析。采用现有的数据采集模式虽然可靠性高，但成本也高，移动或携带不方便，难以推广。

目前国内外许多科研单位和技术公司都在积极研制便携式数据采集装置。具有代表性如：美国福禄克（Fluke）公司的262XA系列数据采集器、美国智慧仪器公司高速便携式数据采集系统等，它们的共同点是：在和PC机的通信基本采用RS-232口，虽然它们自身带有存储器，但存储容量有限，并且不能实现同步测量。

在工业噪声严重、野外及环境恶劣的工作场合，需要体积小、功耗低、存储容量大、数据可以同步测量并可以长时间保存的数据采集系统，并且国内很多检测系统对检测到的数据缺乏综合利用和管理。

因此急需一种体积小，功率低，灵活性高，可移动性好，不受通信距离限制，能适应各种环境恶劣的工作场合，数据同步采集，存储容量大，采集量多，数据可长期保存，能对数据进行分析、综合利用和管理的数据采集系统。因此本发明提出一种分布式独立数据采集分析系统，系统由测量分析系统和数据采集终端组成，构成小型的分散测控系统。其中，数据采集终端的任务是完成工业现场数据的采集与存储，测量分析系统的主要任务是承担数据分析与管理。通过测量分析系统设置多个数据采集终端的参数，实现数据的同步采集，数据采集终端采用外接大容量存储器的方法扩大存储容量，方便数据后期分析。本系统无须人员看守或者PC机监控，成本低廉，方便携带，可实现对不同地域同种类型设备现场数据的同步采集与存储，将移动设备中的数据在测量分析系统上进行离线数据显示、分析和数据处理，找出故障原因并记录下来，为后续此种类型设备采集数据的分析提供参考，能方便快速且准确的找出故障类型，以便在尽可能短的时间内将故障排除，保证设备的正常运行，减少损失。本发明提出的一种分布式独立数据采集分析系统可实现多时间、多场合数据同步采集、存储与分析，方便携带，容易实现，成本低廉，能适应各种采集现场分散、采集环境恶劣、采集场所不固定等环境，具有良好的实用价值和市场前景。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种分布式多终端同期数据采集分析系统，以提供一种体积小，功率低，灵活性高，可移动性好，不受通信距离限制，能适应各种环境恶劣的工作场合，数据同步采集，存储容量大，采集量多，数据可长期保存，能对数据进行分析、综合利用和管理的数据采集系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种分布式多终端同期数据采集分析系统，系统由测量分析系统和数据采集终端组成，数据采集终端包括数据采集模块、数据存储模块和数据读写控制模块，测量分析系统包括数据分析模块。通过测量分析系统设置多个数据采集终端的参数实现多个数据采集前端同时进行工作，完成数据同步采集，多个数据采集终端通过所述数据采集模块同时进行数据采集，采集到的数据通过所述数据存储模块存储到移动设备中，在完成多点数据测量后，将移动设备带回测量分析系统进行数据分析与管理，即将移动设备中的数据在测量分析系统上进行离线数据显示、分析和数据处理，找出故障原因并记录下来，同时存入数据库以便日后查询分析，为后续此种类型设备采集数据的分析提供参考，能方便快速且准确的找出故障类型，以便在尽可能短的时间内将故障排除，保证设备的正常运行。

所述数据采集模块由传感器、信号调理模块、数据采集部件等组成。所述传感器安装在工业现场的固定位置上，用于将被测对象的物理信号转化成电信号，所述信号调理模块与所述传感器连接，所述信号调理模块对所述传感器采集到的电信号进行放大、滤波处理，所述数据采集部件与所述信号调理模块相连，用于采集经信号调理模块处理后的信号。

所述数据存储模块由中央处理单元、USB接口芯片和USB存储设备组成。所述中央处理单元控制所述USB接口芯片完成USB传输，所述数据采集部件读取采样数据，并将其临时存储在中央处理单元的RAM存储区中，当存储的数据达到一定量时将其存入到所述USB存储设备。

所述数据读写控制模块使用所述USB接口芯片以C语言子程序库提供的USB存储设备的文件级接口进行开发，为了方便中央处理单元通过USB移动存储设备与测量分析系统之间交换数据，中央处理单元将USB存储设备组织为文件系统。

所述数据分析模块是在测量分析系统中利用一些高级开发工具开发出功能强大的应用软件，可以对所述移动存储设备中的数据进行显示、分析和管理，同时将数据存入数据库以便日后查询分析。

以上可以看出，本发明具有以下有益效果：本发明一种分布式多终端同期数据采集分析系统，本系统通过测量分析系统设置多个数据采集终端的参数实现多个数据采集终端同时进行工作，完成数据同步采集，以中央处理单元作为主要硬件平台，基于USB总线技术，完成了中央处理单元和外部存储设备的接口设计，采用的实现方式是在无测量分析系统参与的情况下将采集所得数据通过USB总线以文件格式写入移动存储设备，方便数据后期分析，且无须人员看守或者PC机监控，成本低廉，方便携带。将移动设备中的数据在测量分析系统上进行离线数据分析和数据处理，实现了多时间、多场合数据分析，具有良好的实用价值和市场前景。

附图说明

图1是本发明一种分布式多终端同期数据采集分析系统的结构框架图。

图2是本发明较佳实施例数据采集终端系统设计的主要框图。

图3是本发明较佳实施例数据存储与读写流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1，本发明实施例包括：

    一种分布式多终端同期数据采集分析系统，系统由测量分析系统和数据采集终端组成，数据采集终端包括数据采集模块、数据存储模块和数据读写控制模块，测量分析系统包括数据分析模块。通过测量分析系统设置多个数据采集终端的参数实现多个数据采集终端同时进行工作，完成数据同步采集，多个数据采集终端通过所述数据采集模块同时进行数据采集，采集到的数据通过所述数据存储模块存储到移动设备中，在完成多点数据测量后，将移动设备带回测量分析系统进行数据分析与管理，即将移动设备中的数据在测量分析系统上进行离线数据显示、分析和数据处理，找出故障原因并记录下来，同时存入数据库以便日后查询分析，为后续此种类型设备采集数据的分析提供参考，能方便快速且准确的找出故障类型，以便在尽可能短的时间内将故障排除，保证设备的正常运行。

其中，所述数据采集模块由传感器、信号调理模块、单片机片内ADC模块等组成。系统的微处理器选择美国德州仪器公司（TI）开发的新一代16位单片机MSP430系列，其可实现低电压、超低功耗，能适应工业级运行环境。所述传感器安装在工业现场的固定位置上，用于将被测对象的物理信号转化成电信号，所述信号调理模块与所述传感器连接，所述信号调理模块对所述传感器采集到的电信号进行放大、滤波处理，所述单片机片内ADC模块与所述信号调理模块相连，用于采集经信号调理模块处理后的信号。

所述数据存储模块由单片机、USB接口芯片和USB存储设备组成。所述USB接口芯片选用南京沁恒有限公司生产的USB总线的通用接口芯片CH376，所述MSP430单片机与所述USB接口芯片采用并行方式通信，如图2所示。所述MSP430单片机控制所述USB接口芯片完成USB传输，所述MSP430单片机片内ADC12模块读取采样数据，并将其临时存储在自身的RAM存储区中，当存储的数据达到一定量时将其存入到U盘中。

所述数据读写控制模块使用所述USB接口芯片以C语言子程序库提供的USB存储设备的文件级接口进行开发，这些应用层接口API包含了常用的文件级操作，单片机不需要考虑文件系统，只需要了解文件名、文件长度等就可以对U盘以文件格式读写，如图3所示。方便了单片机通过U盘与计算机之间的数据交换。

所述数据分析模块是在PC机上利用LabVIEW、Visual Basic、Visual C或者MATLAB等高级开发工具开发出功能强大的应用软件，可以对所述移动存储设备中的数据进行显示、分析和管理，同时将数据存入数据库以便日后查询分析。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实时例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (5)

1.一种分布式多终端同期数据采集分析系统，其特征在于，包括测量分析系统和数据采集终端，所述数据采集终端包括：数据采集模块、数据存储模块和数据读写控制模块；测量分析系统包括数据分析模块。

2.根据权利要求1所述的一种分布式多终端同期数据采集分析系统，其特征在于，工业现场的多个数据采集终端通过所述数据采集模块同时进行数据采集，采集到的数据通过所述数据存储模块存储到移动设备中，在完成多点数据测量后，将移动设备中的数据在测量分析系统上进行离线数据显示、分析和处理。

3.根据权利要求2所述的一种分布式多终端同期数据采集分析系统，其特征在于，所述测量分析系统通过设置多个数据采集终端的参数，实现数据的同步采集。

4.根据权利要求2所述的一种分布式多终端同期数据采集分析系统，其特征在于，所述数据存储模块是基于USB总线技术，完成了中央处理单元和外部存储设备的接口设计。

5.根据权利要求2所述的一种分布式多终端同期数据采集分析系统，其特征在于，所述数据读写控制模块采用的实现方式是在无测量分析系统参与的情况下，将采集所得数据通过USB总线以文件格式写入移动存储设备。