網(wǎng)絡(luò )化采集系統詳解

一.概述

　　隨著(zhù)計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展和人們對數據采集系統的規模、數據處理速度和資源共享要求的不斷提高，測控系統的設計也由單設備模式向多設備分布測量模式發(fā)展，成為具有互操作性、網(wǎng)絡(luò )化、開(kāi)放性、分散性、智能化的測控系統。測控儀器儀表網(wǎng)絡(luò )化已成為測控領(lǐng)域的發(fā)展方向，儀器儀表標準不斷向計算機標準、網(wǎng)絡(luò )規范靠攏。網(wǎng)絡(luò )化測控技術(shù)主要從以下三方面有力的推動(dòng)了測控儀器儀表的發(fā)展：降低了測試系統的成本；易于遠距離測控和資源共享；易于遠距離診斷與測試設備的維護和使用。今天，在生產(chǎn)制造、工程現場(chǎng)、科研試驗等眾多領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò )化數據采集系統已經(jīng)得到了應用，客戶(hù)尋求組建大型、復雜、網(wǎng)絡(luò )化測試系統解決方案的需求日益增多。
TDEC結合自身產(chǎn)品特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)持續的探索與實(shí)踐，可提供完善的基于TDEC數采設備的網(wǎng)絡(luò )化數據采集系統解決方案，并在工程項目中得到了成功的運用。

二.傳統的數據采集系統

　　☆ 組成
　　由插卡式、模塊化或USB總線(xiàn)數采設備與相應的硬件平臺相結合，配上前端的傳感設備，在虛擬儀器軟件的控制下，完成本地化數據采集的功能。

　　☆ 拓結構圖
　　☆ 特點(diǎn)

* 功能明確、單一，直接在本地完成數據采集和相應的后期處理，可以滿(mǎn)足規模不大的試驗需求。
* 對測試現場(chǎng)性的要求較高，從前端傳感設備到數采系統硬件平臺，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。
* 采集系統缺少網(wǎng)絡(luò )功能，可擴展性較差，不易或無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)需求的變化以及大量數據（如數百路通道）的并行采集。
* 組建測量信號多、分布范圍廣的大型系統，采用傳統技術(shù)，只能通過(guò)投入大量的成本、增加系統設備和測試人員來(lái)解決；在日常的使用維護過(guò)程中，也將消耗較多的資源。

三.網(wǎng)絡(luò )化數據采集系統

☆ 簡(jiǎn)介
一個(gè)大型、復雜的測試系統中，調理、輸入、輸出、結果分析等系統設備往往分布在不同的地點(diǎn)，僅用一臺設備并不能完成整個(gè)測試任務(wù)，而需要由分布在不同地理位置的多個(gè)設備共同完成。隨著(zhù)計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、總線(xiàn)技術(shù)與數據庫技術(shù)的發(fā)展，針對一個(gè)大型、復雜的測試系統的需求，一種嶄新的解決方案已經(jīng)成熟，這就是網(wǎng)絡(luò )化數據采集系統。

☆ 組成
基于傳統的數據采集系統技術(shù)，利用計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、總線(xiàn)技術(shù)將分散在不同地理位置、不同功能的測試設備集成在一起，加上服務(wù)器、客戶(hù)端以及數據庫，組成測控局域網(wǎng)系統，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )化的虛擬儀器軟件，共同實(shí)現復雜、相互組合的多種測控功能。

☆ 特點(diǎn)
* 與局域網(wǎng)絡(luò )有著(zhù)相同的體系結構和通信模型。
* 分布式測量，集中式管理，系統功能多樣化，操作界面人性化；控制網(wǎng)絡(luò )測試設備同操作本地設備一樣方便。
* 虛擬儀器、示波器、邏輯分析儀、PC機、工控機各種智能測控儀表都可以成為測控網(wǎng)絡(luò )中的節點(diǎn)。
* 相對于同等規模傳統的測試系統，具有較低的組建及使用、維護成本。
* 易于遠距離測控和資源共享。
* 易于測試設備的遠距離診斷與維護。
* 系統集成信號采集、數據處理、數據存儲、數據傳輸和控制等各個(gè)流程。

由插卡式、模塊化或USB總線(xiàn)數采設備與相應的硬件平臺相結合，配上前端的傳感設備，在虛擬儀器軟件的控制下，完成本地化數據采集的功能。

四 TDEC網(wǎng)絡(luò )化數據采集系統

☆ 硬件系統平臺

* 組成
由TDEC自主生產(chǎn)的各類(lèi)數據采集設備相互組合，利用計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、總線(xiàn)技術(shù)，加上服務(wù)器、客戶(hù)端以及數據庫平臺，組成測控局域網(wǎng)系統，在網(wǎng)絡(luò )化虛擬儀器軟件的控制下，共同實(shí)現復雜、相互組合的多種測控功能。
* 結構圖

* 測試節點(diǎn)
其中，每一個(gè)測試的節點(diǎn)針對不同的客戶(hù)需求可以選用TDEC的不同系列的數采設備。在每一個(gè)測試節點(diǎn)上都為系統提供了完整的對設備的控制方法。
* 服務(wù)器
服務(wù)器實(shí)現了對所有測試節點(diǎn)上的測試設備的管理。同時(shí)，服務(wù)器也承擔著(zhù)對客戶(hù)端權限和數據庫服務(wù)的管理。
* 客戶(hù)機
客戶(hù)機是用戶(hù)對整個(gè)系統進(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相應的測試節點(diǎn)進(jìn)行控制；根據系統需求對測試數據進(jìn)行后期分析處理；對數據庫的信息進(jìn)行查詢(xún)與管理。
* 數據庫
數據庫經(jīng)過(guò)服務(wù)器的配置管理后即可為客戶(hù)端提供各項數據存儲的服務(wù)。也可以根據系統的需求將相應的數據發(fā)布到LAN乃至WAN上，供用戶(hù)查詢(xún)。
☆ 軟件技術(shù)實(shí)現

* 組成
采用C/S模式構架，是開(kāi)放式系統的協(xié)同處理工作模式。核心技術(shù)是COM組件技術(shù)。
* 結構圖

* 底層程序
在各測試節點(diǎn)運行相應測試設備的控制程序，可實(shí)現對TDEC采集設備的所有程控操作。數據庫控制程序采用ADO（ActiveX Data Object）技術(shù)。ADO是一種面向對象數據庫開(kāi)發(fā)技術(shù)，它采用高層訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)訪(fǎng)問(wèn)OLE DB中封裝的COM接口來(lái)訪(fǎng)問(wèn)數據庫。
* 服務(wù)器程序
服務(wù)器程序負責系統中眾多設備的管理以及客戶(hù)對設備操作請求的派遣工作。
* 戶(hù)機應用程序
客戶(hù)機應用程序采用人性化的圖形界面，一個(gè)操作人員在一臺客戶(hù)機上即可對網(wǎng)絡(luò )中所有測試節點(diǎn)進(jìn)行控制和操作，獲取測試數據以及數據后處理。不同的應用采用不同的客戶(hù)機應用程序。
* COM組件
上述三層模塊相互獨立，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；在測試節點(diǎn)、服務(wù)器和客戶(hù)機上都配置上這些組件?；贒COM分布式的特性，可以繞開(kāi)計算機網(wǎng)絡(luò )的所有協(xié)議，直接實(shí)現網(wǎng)絡(luò )數據的傳輸。

☆ 系統特點(diǎn)
* 統規模自適應性
實(shí)現分布式測量、集中控制和管理的測試目的同時(shí)，可根據應用需要，靈活構建和定制設備的數量和規模，系統軟件自動(dòng)適應。
* 系統功能強
系統中可以選用多種TDEC的設備，同時(shí)可將不同設備的功能加以組合以實(shí)現系統的功能多樣化需求。
* 系統穩定度高
采用了模塊化的分層設計，引入較為先進(jìn)的COM組件技術(shù)，輕松實(shí)現網(wǎng)絡(luò )數據傳輸。
* 成本低廉
使昂貴的硬件設備、軟件在網(wǎng)絡(luò )內得以共享，減少了設備重復投資。同時(shí)還節約人力資源。在日常的使用維護過(guò)程中，僅需少量的操作人員即可。
* 擴展性好
系統各模塊相互獨立，便于擴展。只需添加相應的控制程序即可增加硬件設備。

五.應用領(lǐng)域

* 工業(yè)制造、自動(dòng)化領(lǐng)域的在線(xiàn)監測
* 風(fēng)洞試驗中各種復雜的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)參數測量
* 多設備測量和控制的大型試驗場(chǎng)合：核爆轟、航天發(fā)射等
* 電力生產(chǎn)和運行過(guò)程的綜合測試系統
* 多客戶(hù)端進(jìn)行實(shí)時(shí)監測、查詢(xún)測試數據的應用
* 教學(xué)應用