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分布式采集系统概述

   随着现代科技及工业的发展，数据采集系统的发展趋势是地域分散化、数据海量化、采集环境复杂化，并且由于网络技术的迅速发展，仅在本地采集处理数据已经不能满足现实应用的需要，因此我们可以把计算机技术、传感器技术、网络技术、数据库技术等有机结合起来，组成网络化、分布式的数据采集系统。

分布式采集系统包含两个层次的含义：一是分布式的数据采集设备，即智能数据采集设备，也就是通常所说的下位机；另一个是数据处理和显示系统，即上位机HMI（Human Machine Interface）系统。下位机一般意义上通常指硬件层上的，即各种数据采集设备，如各种开关量/模拟量采集模块及各种智能控制设备等等。这些智能采集设备与生产过程和事务管理的设备或仪表相结合，实时感知设备各种参数的状态，并将这些状态信号转换成数字信号，并通过特定数字通信网络传递到HMI系统中。必要的时候，这些智能系统也可以向设备发送控制信号。上位机HMI系统在接受这些信息后，以适当的形式如声音、图形、图象等方式显示给用户，以达到监视的目的，同时数据经过处理后，告知用户设备各种参数的状态（报警、正常或报警恢复），这些处理后的数据可能会保存到数据库中，也可能通过网络系统传输到不同的监控平台上，还可能与别的系统结合形成功能更加强大的系统；HMI还可以接受操作人员的指示，将控制信号发送到下位机中，以达到控制的目的。

案例背景

随着信息技术的发展和普及，各学校机房计算机数量与日俱增，其配套的环境设备也日益增多，机房的安全越来越受到重视。一旦机房设备出现故障，就会影响计算机系统运行，严重事故时甚至会危及学生的人身安全。因此，为了保证机房系统设备安全可靠的工作，对各学校机房里环境信息及设备信号进行自动监视和有机管理是极其必要的。

设计要求

机房监控系统主要检测机房中的温度、湿度、电压、电流，系统由远端检测单元和*计算机监控中心组成。远端检测传输单元安装在机房内，与相关机房设备相连，对机房的温度、湿度、电压、电流状态进行检测；在网络中心安装*计算机监控中心，用于监视249个节点上的温度、湿度、电压、电流状态。当远端检测单元发现有异常情况时，在IP网中通过传输单元传输到*计算机监控中心，监控中心进行声音告警，并实时显示机房中的温度、湿度、电压、电流状态。

设计要求满足：输入电压220V～380V，输入电流<40A，温度、湿度测量误差在2‰之内，有报警情况发生时系统能实时报警。

实施方案

采用分布式采集系统对各信号进行采集、处理、传输、监视。

系统结构

下位机选用可测单相电流、电压的真有效值以及环境的温度与湿度的DAM-3500模块。其输入为工频电压（0～400V），电流（0～40A），采用隔离技术，输出RS-232数字信号，传与上位机。

模块结构图如图1所示。

图1

其中温度、湿度检测部分采用瑞士*的SHT系列数字式传感器，测量范围广，精度高，能测量－40℃～＋120℃之内的温度而误差仅为±1℃，湿度测量的误差也仅为±4.5％；AD部分采用专业的电量测量芯片，确保数据的准确可靠；电压、电流检测部分采用了互感器隔离技术，将大的电压电流信号转换成小电压信号输入到AD芯片，在保证高精度采集的同时，大大增强了安全系数。

在下位机采集到温度、湿度、电压、电流信号后，这些信号通过RS-232被传入到本地上位机（各学校机房）进行数据处理和显示，然后各个节点的上位机再把数据通过网络传输给*监控中心接收存储方便专门人员查询和监控。

图示如下：

图2

在各学校机房应用的软件（客户端管理软件）为用VC软件开发的能与底层数据采集模块通讯的应用软件，可实现本地采集点的信息管理、数据远传功能。它具有良好的人机界面，具体分为：

◆      实时监视界面—此界面用于实时监控并发送保存数据，显示有实时数据、学校信息、历史数据列表和错误信息列表。如图3所示。一旦有监测数据超出设定的安全值，显示实时数据的柱状图就会显示为红色，并发出报警信号。

图3

◆      历史数据界面—此界面可根据用户设置的时间范围内对一个或多个传感器在是否有报警条件的情况下进行历史数据的查询，但为了防止数据过多，程序反应变慢，每次查询只显示前200条记录。如图4所示。

图4

◆      程序设置页面—有网络设置区、串口设定区、学校信息区和报警值设定区，可以对各项信息进行修改。如图5所示。

图5

各个学校机房的数据在网络中通过UDP协议传输到监控中心，监控中心通过安装的服务器服务程序接收数据并写入数据库，再由客户端监测服务器程序列表显示各个学校的详细信息、实时数据和历史数据。监测界面如图6所示。

图6

监测人员可根据需要在学校信息显示栏中选择显示全部学校、在线学校、不在线学校，也可在学校历史数据栏中选择全部数据、报警数据、不报警数据，很方便的对数据进行监视和查询。而在实时监测过程中只要有一个传感器报警，监测界面就把报警的学校图标显示为红色，并进行声音告警，确保监测人员及时掌握报警信息以利于尽快排除险情。

系统特点

l         系统硬件设备均选用工业级产品，可靠性高。

l         传感器数据采集准确。

l         友好的人机界面：令操作人员一目了然。数据实时动态显示，操作简单。

l         系统基于UDP通讯方式，*实现多个机房、地方场地的集中或分散监控。

l         使用本系统软件和修改监控系统无需专业软件知识，用户可因机房变动自己修改监控系统参数。

l         具有多点同时报警处理功能，提供报警信息的显示。

l         提供基于实时数据库的监控点数据的记录、查询。

应用效果

该系统能快速、准确的完成数据采集和转发，使专门人员可以实时看到本机房的运行状况，也可将各机房状况集中显示，由有关*检查、监视；提供美观友好的监控画面，发现异常即自动报警，确保系统的运行；提高了机房管理的安全性能和可靠程度，实现了机房的科学管理，目前已正式投入使用。
 

软件支持：
VC 、VB、C++Builder、Delphi、Labview 、LabWindows/CVI、组态软件等语言的平台驱动
简易示例程序（了解板卡的工作流程，包括板卡的各种初始化设置，数据的读取）
演示程序（包括波形显示、连续不间断大容量存盘、数据分析等功能）
工程级源代码开放，可直接编译通过。

备注：

我公司生产经营：PXI数据采集卡，PCI数据采集卡，USB数据采集卡，PC104+数据采集卡，PC104数据采集卡，RS485总线采集模块，以太网总线模块，CAN总线模块，GPRS无线采集传输，Zigbee无线采集传输，RTU采集模块，运动控制卡，信号调理模块，端子板，嵌入式主板，人机界面，工控机，PXI机箱，组态软件……

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