CN110650123A - 一种多通道同步数据测量控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多通道同步数据测量控制系统，所述系统采用集散型的分布式计算机系统体系结构，将计算机网络在逻辑上划分为现场测量层、远程服务层和远程监控层。数据采集设备和被测对象硬件设备安放于现场测量层；控制服务设备和数据服务设备安放于远程服务层；数据显示终端安放于远程监控层；被测对象的被测模拟信号经硬件数据传输接口，被送入数据采集设备。本发明能实现上述本地数据精确测量、远程控制与存储等功能。具有操作简便、稳定性强、维护方便、可扩展性强的特点，适合推广应用。

Description

一种多通道同步数据测量控制系统
技术领域
本发明属于数据处理技术领域，涉及一种多通道同步数据测量控制系统。
背景技术
数据采集，又称数据获取，是利用一种装置，从系统外部采集数据并输入到系统内部的一个接口。数据采集技术广泛应用在各个领域。比如摄像头，麦克风，工业数据采集设备等都是数据采集工具。
被采集数据是已被转换为电讯号的各种物理量，如温度、水位、风速、压力等，可以是模拟量，也可以是数字量。采集一般的采样方式，即间隔一定时间(称采样周期)对同一点数据重复采样。采集的数据大多是瞬时值，也可以是某段时间内的一个特征值。准确的数据测量是数据分析与处理的基础。数据测量方法有接触式和非接触式，检测元件多种多样。不论哪种方法和检测元件，均以不影响被测对象状态和测量环境为前提，以保证被测数据的正确性和准确性。数据采集含义很广，包括对连续物理量数据信号的采集。在计算机辅助制图、测图、设计中，对图形或图像数字化过程也可称为数据采集，此时被采集的是几何量(或包括物理量，如灰度)数据。
在互联网行业快速发展的今天，数据采集已经被广泛应用于互联网及分布式领域，数据采集领域已经发生了重要的变化。首先，分布式控制应用场合中的智能数据采集系统在国内外已经取得了长足的发展。其次，总线兼容型数据采集插件的数量不断增大，与个人计算机兼容的数据采集设备的数量也在增加。国内外各种数据采集设备先后问世，将数据采集带入了一个全新的时代。
在实现对被测数据的采集时，除了数据精确度的要求指标外，其数据测量控制过程和存储也尤为重要，如何实现多种采集应用模式下的数据精确采集、远程测量控制和数据可靠存储等功能，是现有技术中急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多通道同步数据测量控制系统，将实现数据采集设备和控制服务设备、数据服务设备之间软件程序的无缝网络通讯服务，从而实现多种采集控制模式下的数据测量和数据存储与访问等功能。
其技术方案如下：
一种多通道同步数据测量控制系统，采用集散型的分布式计算机系统体系结构，将计算机网络在逻辑上划分为现场测量层、远程服务层和远程监控层。数据采集设备和被测对象硬件设备安放于现场测量层；控制服务设备和数据服务设备安放于远程服务层；数据显示终端安放于远程监控层；被测对象的被测模拟信号经硬件数据传输接口，被送入数据采集设备。数据采集设备根据数据采集软件DAQS(Data Acquisition Software)的本地数据测量配置信息或远程控制服务软件CSS(Control Server Software)远程设定的配置信息，即刻触发采集或等待外部触发采集信号的到来，然后完成设定采样频率和采样时间下的定点数据采集。采集工作结束后，将采集到的原始采样数据，经过数据压缩处理，分别在现场数据采集设备和远程数据服务设备上进行分布式数据存储。数据服务软件DSSS(Data Server Software)同时提供采样数据的访问接口，以便位于远程监控层的数据显示终端随时访问测量数据。
进一步，所述多通道同步数据测量控制系统包括DAQS注册与注销模块、DAQS初始化模块、DAQS网络监听服务模块、DAQS数据采集服务模块、DAQS数据处理服务模块、DAQS数据远程传输服务模块、DAQS数据采集编号服务模块；DSS初始化模块、DSS网络监听服务模块、DSS数据服务模块、DSS数据采集编号服务模块；CSS初始化模块、CSS网络监听服务模块和CSS采集信息处理服务模块。
所述DAQS注册与注销模块用于DAQS软件向CSS软件注册或注销，以便被认定为CSS的合法终端或者非合法终端，从而可接收或者不能接收来自CSS软件的远程数据采集配置信息和远程数据采集启动命令；
所述DAQS初始化模块用于DAQS软件环境初始化，包括硬件采集板卡初始化、公共变量初始化等；
所述DAQS网络监听服务模块用于监听并处理来自网络的数据包，主要处理来自CSS的数据采集配置信息和启动命令；
所述DAQS数据采集服务模块用于根据数据采集配置参数，启动数据采集工作，完成设定采样频率和采样时间下的定点数据采集，并将原始采样数据保存为本地临时数据文件；
所述DAQS数据处理服务模块用于利用无损数据压缩处理算法，对原始采样数据进行通道分离处理和数据压缩处理，处理后的各通道数据单独本地存储；
所述DAQS数据远程传输服务模块用于将处理后的各通道数据上传至远程数据服务设备，实现采样数据的远程分布式存储；
所述DAQS数据采集编号服务模块用于实现采样数据的唯一性存储，防止数据被覆盖，丢失。本地调试模式下，由DAQS实现对数据采集编号的维护和管理；远程集成运行应用模式下，由DSS软件对数据采集编号的维护和管理，DAQS软件采集结束后需向DSS申请获取当前数据采集编号，保证在远程集成运行应用模式下，数据采集编号只能被累计增加，数据不会被重复覆盖与丢失；
所述CSS初始化模块用于CSS软件环境初始化；
所述CSS网络监听服务模块用于监听并处理来自网络的数据包，主要处理来自DAQS软件的注册和注销请求服务；
所述CSS采集信息处理服务模块用于根据应用需求，远程配置DAQS软件数据采集参数和启动数据采集命令；
所述DSS初始化模块用于DSS软件环境初始化；
所述DSS网络监听服务模块用于监听并处理来自网络的数据包，并做相应处理，主要包括处理来自DAQS软件的数据服务包；
所述DSS数据服务模块用于处理来自DAQS软件的数据采集结束、采集编号请求、采样数据传输和结束等采集状态和数据存储服务。将接收到的采样数据，以指定数据存储路径为基路径，以采集编号创建新的数据存储路径，存储到数据服务设备，并提供数据访问接口；
所述DSS数据采集编号服务模块用于维护和管理数据采集编号。
进一步，所述系统的三个子软件DAQS软件、DSS软件、CSS软件开发于Linux操作系统下，采用C/C++编程语言开发，基于C/S模式的TCP/IP协议和多线程处理技术，实现数据采集设备、控制服务设备以及数据服务设备之间的控制命令和数据传输服务。
进一步，所述系统的数据采集子硬件设备采用多功能PXI设备，数据服务设备和控制服务设备要求硬件环境满足处理器Intel 2.0GHz及以上CPU，8GB以上内存，500GB以上硬盘。
进一步，所述系统的人机接口采用Xmanager Enterprise应用软件中的Xshell界面与硬件设备相连，系统配置参数以配置文档的形式，供用户后台操作修改。系统通过命令行输入操作方式，供用户操作，从而达到用户与系统人机交互的目的。
本发明的有益效果：
本发明能实现上述本地数据精确测量、远程控制与存储等功能。具有操作简便、稳定性强、维护方便、可扩展性强的特点，适合推广应用。
附图说明
图1为本发明多通道同步数据测量控制系统的结构示意图；
图2为本发明多通道同步数据测量控制系统的功能模块内部关系图；
图3为本发明多通道同步数据测量控制系统的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
参照图1-图3，一种多通道同步数据测量控制系统，采用集散型的分布式计算机系统体系结构，将计算机网络在逻辑上划分为现场测量层、远程服务层和远程监控层。数据采集设备和被测对象硬件设备安放于现场测量层；控制服务设备和数据服务设备安放于远程服务层；数据显示终端安放于远程监控层；被测对象的被测模拟信号经硬件数据传输接口，被送入数据采集设备。数据采集设备根据数据采集软件DAQS(Data AcquisitionSoftware)的本地数据测量配置信息或远程控制服务软件CSS(Control Server Software)远程设定的配置信息，即刻触发采集或等待外部触发采集信号的到来，然后完成设定采样频率和采样时间下的定点数据采集。采集工作结束后，将采集到的原始采样数据，经过数据压缩处理，分别在现场数据采集设备和远程数据服务设备上进行分布式数据存储。数据服务软件DSSS(Data Server Software)同时提供采样数据的访问接口，以便位于远程监控层的数据显示终端随时访问测量数据。
所述多通道同步数据测量控制系统包括DAQS注册与注销模块、DAQS初始化模块、DAQS网络监听服务模块、DAQS数据采集服务模块、DAQS数据处理服务模块、DAQS数据远程传输服务模块、DAQS数据采集编号服务模块；DSS初始化模块、DSS网络监听服务模块、DSS数据服务模块、DSS数据采集编号服务模块；CSS初始化模块、CSS网络监听服务模块和CSS采集信息处理服务模块。
所述DAQS注册与注销模块用于DAQS软件向CSS软件注册或注销，以便被认定为CSS的合法终端或者非合法终端，从而可接收或者不能接收来自CSS软件的远程数据采集配置信息和远程数据采集启动命令；
所述DAQS初始化模块用于DAQS软件环境初始化，包括硬件采集板卡初始化、公共变量初始化等；
所述DAQS网络监听服务模块用于监听并处理来自网络的数据包，主要处理来自CSS的数据采集配置信息和启动命令；
所述DAQS数据采集服务模块用于根据数据采集配置参数，启动数据采集工作，完成设定采样频率和采样时间下的定点数据采集，并将原始采样数据保存为本地临时数据文件；
所述DAQS数据处理服务模块用于利用无损数据压缩处理算法，对原始采样数据进行通道分离处理和数据压缩处理，处理后的各通道数据单独本地存储；
所述DAQS数据远程传输服务模块用于将处理后的各通道数据上传至远程数据服务设备，实现采样数据的远程分布式存储；
所述DAQS数据采集编号服务模块用于实现采样数据的唯一性存储，防止数据被覆盖，丢失。本地调试模式下，由DAQS实现对数据采集编号的维护和管理；远程集成运行应用模式下，由DSS软件对数据采集编号的维护和管理，DAQS软件采集结束后需向DSS申请获取当前数据采集编号，保证在远程集成运行应用模式下，数据采集编号只能被累计增加，数据不会被重复覆盖与丢失；
所述CSS初始化模块用于CSS软件环境初始化；
所述CSS网络监听服务模块用于监听并处理来自网络的数据包，主要处理来自DAQS软件的注册和注销请求服务；
所述CSS采集信息处理服务模块用于根据应用需求，远程配置DAQS软件数据采集参数和启动数据采集命令；
所述DSS初始化模块用于DSS软件环境初始化；
所述DSS网络监听服务模块用于监听并处理来自网络的数据包，并做相应处理，主要包括处理来自DAQS软件的数据服务包；
所述DSS数据服务模块用于处理来自DAQS软件的数据采集结束、采集编号请求、采样数据传输和结束等采集状态和数据存储服务。将接收到的采样数据，以指定数据存储路径为基路径，以采集编号创建新的数据存储路径，存储到数据服务设备，并提供数据访问接口；
所述DSS数据采集编号服务模块用于维护和管理数据采集编号。
所述系统的三个子软件DAQS软件、DSS软件、CSS软件开发于Linux操作系统下，采用C/C++编程语言开发，基于C/S模式的TCP/IP协议和多线程处理技术，实现数据采集设备、控制服务设备以及数据服务设备之间的控制命令和数据传输服务。
所述系统的数据采集子硬件设备采用多功能PXI设备，数据服务设备和控制服务设备要求硬件环境满足处理器Intel 2.0GHz及以上CPU，8GB以上内存，500GB以上硬盘。
所述系统的人机接口采用Xmanager Enterprise应用软件中的Xshell界面与硬件设备相连，系统配置参数以配置文档的形式，供用户后台操作修改。系统通过命令行输入操作方式，供用户操作，从而达到用户与系统人机交互的目的。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种多通道同步数据测量控制系统，其特征在于：采用集散型的分布式计算机系统体系结构，将计算机网络在逻辑上划分为现场测量层、远程服务层和远程监控层；数据采集设备和被测对象硬件设备安放于现场测量层；控制服务设备和数据服务设备安放于远程服务层；数据显示终端安放于远程监控层；被测对象的被测模拟信号经硬件数据传输人机接口，被送入数据采集设备；数据采集设备根据数据采集软件DAQS的本地配置信息或远程控制服务软件远程设定的配置信息，即刻触发采集或等待外部触发采集信号的到来，然后完成设定采样频率和采样时间下的定点数据采集；采集工作结束后，将采集到的原始采样数据，经过数据压缩处理，分别在现场数据采集设备和远程数据服务设备上进行分布式数据存储；数据服务软件DSS同时提供采样数据的访问接口，以便位于远程监控层的数据显示终端随时访问测量数据。
2.根据权利要求1所述的多通道同步数据测量控制系统，其特征在于：所述多通道同步数据测量控制系统包括DAQS注册与注销模块、DAQS初始化模块、DAQS网络监听服务模块、DAQS数据采集服务模块、DAQS数据处理服务模块、DAQS数据远程传输服务模块、DAQS数据采集编号服务模块、CSS初始化模块、CSS网络监听服务模块、CSS数据信息处理服务模块、DSS初始化模块、DSS网络监听服务模块、DSS数据服务模块和DSS数据采集编号服务模块；
所述DAQS注册与注销模块用于DAQS软件向CSS软件注册或注销，以便称为CSS的合法终端，而接收CSS的远程数据采集配置信息和远程数据采集启动命令；
所述DAQS初始化模块用于DAQS软件环境初始化，包括硬件采集板卡初始化；
所述DAQS网络监听服务模块用于监听并处理来自网络的服务包，主要处理来自CSS的数据采集配置信息和启动命令；
所述DAQS数据采集服务模块用于根据数据采集配置参数，启动数据采集工作，完成设定采样频率和采样时间下的定点数据采集，并将原始采样数据保存为本地临时数据文件；
所述DAQS数据处理服务模块用于利用无损数据压缩处理算法，对原始采样数据进行通道分离处理和数据压缩处理，处理后的各通道数据单独本地存储；
所述DAQS数据远程传输服务模块用于将处理后的各通道数据上传至远程数据服务设备，实现采样数据的远程分布式存储；
所述DAQS数据采集编号服务模块用于本地调试模式下，对数据采集编号的维护和管理；远程集成运行模式下，采集编号由DSS软件维护管理，DAQS软件采集结束后需向DSS申请获取当前数据采集编号；
所述CSS初始化模块用于CSS软件环境初始化；
所述CSS网络监听服务模块用于监听并处理来自网络的服务包，主要处理来自DAQS的注册和注销请求服务；
所述CSS数据信息处理服务模块用于根据需求，远程配置DAQS数据采集参数和启动数据采集命令；
所述DSS初始化模块用于DSS软件环境初始化；
所述DSS网络监听服务模块用于监听并处理来自网络的服务包，并做相应处理；
所述DSS数据服务模块用于处理来自DAQS的数据采集结束、采集编号请求、采样数据传输和结束的采集状态和数据存储服务；将接收到的采样数据，以采集编号为基路径，存储至数据服务设备，并提供数据访问接口；
所述DSS数据采集编号服务模块用于维护和管理数据采集编号。
3.根据权利要求1所述的多通道同步数据测量控制系统，其特征在于：所述系统的人机接口采用Xmanager Enterprise应用软件中的Xshell界面与硬件设备相连，系统配置参数以配置文档的形式，供用户后台操作修改；系统通过命令行输入操作方式，供用户操作，从而达到用户与系统人机交互的目的。
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