網(wǎng)絡(luò)化采集系統(tǒng)詳解

一.概述

　　隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的規(guī)模、數(shù)據(jù)處理速度和資源共享要求的不斷提高，測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也由單設(shè)備模式向多設(shè)備分布測(cè)量模式發(fā)展，成為具有互操作性、網(wǎng)絡(luò)化、開(kāi)放性、分散性、智能化的測(cè)控系統(tǒng)。測(cè)控儀器儀表網(wǎng)絡(luò)化已成為測(cè)控領(lǐng)域的發(fā)展方向，儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)不斷向計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)規(guī)范靠攏。網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控技術(shù)主要從以下三方面有力的推動(dòng)了測(cè)控儀器儀表的發(fā)展：降低了測(cè)試系統(tǒng)的成本；易于遠(yuǎn)距離測(cè)控和資源共享；易于遠(yuǎn)距離診斷與測(cè)試設(shè)備的維護(hù)和使用。今天，在生產(chǎn)制造、工程現(xiàn)場(chǎng)、科研試驗(yàn)等眾多領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)得到了應(yīng)用，客戶尋求組建大型、復(fù)雜、網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)解決方案的需求日益增多。
TDEC結(jié)合自身產(chǎn)品特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)持續(xù)的探索與實(shí)踐，可提供完善的基于TDEC數(shù)采設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)解決方案，并在工程項(xiàng)目中得到了成功的運(yùn)用。

二.傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

　　☆ 組成
　　由插卡式、模塊化或USB總線數(shù)采設(shè)備與相應(yīng)的硬件平臺(tái)相結(jié)合，配上前端的傳感設(shè)備，在虛擬儀器軟件的控制下，完成本地化數(shù)據(jù)采集的功能。

　　☆ 拓結(jié)構(gòu)圖
　　☆ 特點(diǎn)

* 功能明確、單一，直接在本地完成數(shù)據(jù)采集和相應(yīng)的后期處理，可以滿足規(guī)模不大的試驗(yàn)需求。
* 對(duì)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)性的要求較高，從前端傳感設(shè)備到數(shù)采系統(tǒng)硬件平臺(tái)，再到控制虛擬儀器軟件的操作人員之間都存在本地化的距離制約。
* 采集系統(tǒng)缺少網(wǎng)絡(luò)功能，可擴(kuò)展性較差，不易或無(wú)法滿足用戶需求的變化以及大量數(shù)據(jù)（如數(shù)百路通道）的并行采集。
* 組建測(cè)量信號(hào)多、分布范圍廣的大型系統(tǒng)，采用傳統(tǒng)技術(shù)，只能通過(guò)投入大量的成本、增加系統(tǒng)設(shè)備和測(cè)試人員來(lái)解決；在日常的使用維護(hù)過(guò)程中，也將消耗較多的資源。

三.網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

☆ 簡(jiǎn)介
一個(gè)大型、復(fù)雜的測(cè)試系統(tǒng)中，調(diào)理、輸入、輸出、結(jié)果分析等系統(tǒng)設(shè)備往往分布在不同的地點(diǎn)，僅用一臺(tái)設(shè)備并不能完成整個(gè)測(cè)試任務(wù)，而需要由分布在不同地理位置的多個(gè)設(shè)備共同完成。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、總線技術(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展，針對(duì)一個(gè)大型、復(fù)雜的測(cè)試系統(tǒng)的需求，一種嶄新的解決方案已經(jīng)成熟，這就是網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

☆ 組成
基于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、總線技術(shù)將分散在不同地理位置、不同功能的測(cè)試設(shè)備集成在一起，加上服務(wù)器、客戶端以及數(shù)據(jù)庫(kù)，組成測(cè)控局域網(wǎng)系統(tǒng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化的虛擬儀器軟件，共同實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、相互組合的多種測(cè)控功能。

☆ 特點(diǎn)
* 與局域網(wǎng)絡(luò)有著相同的體系結(jié)構(gòu)和通信模型。
* 分布式測(cè)量，集中式管理，系統(tǒng)功能多樣化，操作界面人性化；控制網(wǎng)絡(luò)測(cè)試設(shè)備同操作本地設(shè)備一樣方便。
* 虛擬儀器、示波器、邏輯分析儀、PC機(jī)、工控機(jī)各種智能測(cè)控儀表都可以成為測(cè)控網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。
* 相對(duì)于同等規(guī)模傳統(tǒng)的測(cè)試系統(tǒng)，具有較低的組建及使用、維護(hù)成本。
* 易于遠(yuǎn)距離測(cè)控和資源共享。
* 易于測(cè)試設(shè)備的遠(yuǎn)距離診斷與維護(hù)。
* 系統(tǒng)集成信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸和控制等各個(gè)流程。

由插卡式、模塊化或USB總線數(shù)采設(shè)備與相應(yīng)的硬件平臺(tái)相結(jié)合，配上前端的傳感設(shè)備，在虛擬儀器軟件的控制下，完成本地化數(shù)據(jù)采集的功能。

四 TDEC網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

☆ 硬件系統(tǒng)平臺(tái)

* 組成
由TDEC自主生產(chǎn)的各類數(shù)據(jù)采集設(shè)備相互組合，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、總線技術(shù)，加上服務(wù)器、客戶端以及數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，組成測(cè)控局域網(wǎng)系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器軟件的控制下，共同實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、相互組合的多種測(cè)控功能。
* 結(jié)構(gòu)圖

* 測(cè)試節(jié)點(diǎn)
其中，每一個(gè)測(cè)試的節(jié)點(diǎn)針對(duì)不同的客戶需求可以選用TDEC的不同系列的數(shù)采設(shè)備。在每一個(gè)測(cè)試節(jié)點(diǎn)上都為系統(tǒng)提供了完整的對(duì)設(shè)備的控制方法。
* 服務(wù)器
服務(wù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)所有測(cè)試節(jié)點(diǎn)上的測(cè)試設(shè)備的管理。同時(shí)，服務(wù)器也承擔(dān)著對(duì)客戶端權(quán)限和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)的管理。
* 客戶機(jī)
客戶機(jī)是用戶對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行操作、控制的窗口，在服務(wù)器的管理下，利用網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器軟件可以對(duì)相應(yīng)的測(cè)試節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制；根據(jù)系統(tǒng)需求對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行后期分析處理；對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息進(jìn)行查詢與管理。
* 數(shù)據(jù)庫(kù)
數(shù)據(jù)庫(kù)經(jīng)過(guò)服務(wù)器的配置管理后即可為客戶端提供各項(xiàng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的服務(wù)。也可以根據(jù)系統(tǒng)的需求將相應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)布到LAN乃至WAN上，供用戶查詢。
☆ 軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)

* 組成
采用C/S模式構(gòu)架，是開(kāi)放式系統(tǒng)的協(xié)同處理工作模式。核心技術(shù)是COM組件技術(shù)。
* 結(jié)構(gòu)圖

* 底層程序
在各測(cè)試節(jié)點(diǎn)運(yùn)行相應(yīng)測(cè)試設(shè)備的控制程序，可實(shí)現(xiàn)對(duì)TDEC采集設(shè)備的所有程控操作。數(shù)據(jù)庫(kù)控制程序采用ADO（ActiveX Data Object）技術(shù)。ADO是一種面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)技術(shù)，它采用高層訪問(wèn)技術(shù)訪問(wèn)OLE DB中封裝的COM接口來(lái)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。
* 服務(wù)器程序
服務(wù)器程序負(fù)責(zé)系統(tǒng)中眾多設(shè)備的管理以及客戶對(duì)設(shè)備操作請(qǐng)求的派遣工作。
* 戶機(jī)應(yīng)用程序
客戶機(jī)應(yīng)用程序采用人性化的圖形界面，一個(gè)操作人員在一臺(tái)客戶機(jī)上即可對(duì)網(wǎng)絡(luò)中所有測(cè)試節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制和操作，獲取測(cè)試數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)后處理。不同的應(yīng)用采用不同的客戶機(jī)應(yīng)用程序。
* COM組件
上述三層模塊相互獨(dú)立，通過(guò)COM組件技術(shù)可將其聯(lián)系起來(lái)?？上葘⒌讓映绦蛩峁┑慕涌诜庋b為COM組件；在測(cè)試節(jié)點(diǎn)、服務(wù)器和客戶機(jī)上都配置上這些組件。基于DCOM分布式的特性，可以繞開(kāi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的所有協(xié)議，直接實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸。

☆ 系統(tǒng)特點(diǎn)
* 統(tǒng)規(guī)模自適應(yīng)性
實(shí)現(xiàn)分布式測(cè)量、集中控制和管理的測(cè)試目的同時(shí)，可根據(jù)應(yīng)用需要，靈活構(gòu)建和定制設(shè)備的數(shù)量和規(guī)模，系統(tǒng)軟件自動(dòng)適應(yīng)。
* 系統(tǒng)功能強(qiáng)
系統(tǒng)中可以選用多種TDEC的設(shè)備，同時(shí)可將不同設(shè)備的功能加以組合以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能多樣化需求。
* 系統(tǒng)穩(wěn)定度高
采用了模塊化的分層設(shè)計(jì)，引入較為先進(jìn)的COM組件技術(shù)，輕松實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。
* 成本低廉
使昂貴的硬件設(shè)備、軟件在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)得以共享，減少了設(shè)備重復(fù)投資。同時(shí)還節(jié)約人力資源。在日常的使用維護(hù)過(guò)程中，僅需少量的操作人員即可。
* 擴(kuò)展性好
系統(tǒng)各模塊相互獨(dú)立，便于擴(kuò)展。只需添加相應(yīng)的控制程序即可增加硬件設(shè)備。

五.應(yīng)用領(lǐng)域

* 工業(yè)制造、自動(dòng)化領(lǐng)域的在線監(jiān)測(cè)
* 風(fēng)洞試驗(yàn)中各種復(fù)雜的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)參數(shù)測(cè)量
* 多設(shè)備測(cè)量和控制的大型試驗(yàn)場(chǎng)合：核爆轟、航天發(fā)射等
* 電力生產(chǎn)和運(yùn)行過(guò)程的綜合測(cè)試系統(tǒng)
* 多客戶端進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、查詢測(cè)試數(shù)據(jù)的應(yīng)用
* 教學(xué)應(yīng)用