車輛設備中的數據采集
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數據采集，簡稱DAQ，是一種廣義的概念，其實質上指的是收集和存儲來自各種數據源（通常指的是模擬或數字傳感器等數據源）的數據用于后續分析的行為。當然，數據采集普遍應用于不同的行業，且往往貫穿行業項目的全過程，主要運用于電控系統，尤其是汽車系統的測試階段。
就車輛，包括油電混合型汽車，公共汽車，卡車，摩托車，工程或挖掘設備，農機或海洋機械等的動力系統而言，數據收集設備用于對新設備的研發過程中的驗證，批量生產前一系列測試，現場測試以及質量認證測試，零部件使用壽命測試以及使用性測試等的應用。數據采集主要為滿足政府日趨嚴格的車輛尾氣排放量、燃油經濟性等方面的監測要求，同時也為滿足客戶本身對車輛耐久性標準，包括對換檔，加熱，通風和空調（HVAC）系統的測試。
數據存儲
所記錄的數據來源于遍布車身的電控單元（ECUs）以及傳感器網絡，往往這些數據將被直接導入PC電腦。然而，數據存儲及處理的地方則取決于測量目的以及獲取的數據量。正如Kvaser 合作伙伴CSM（公司網址：www.csmproductsinc.com ） 的產品主管Christoph Mühleis先生所說：“通常來說，對汽車零部件測試數據進行直接處理并獲得即時結果，而對于一些長期測量，如使用性或耐久性測試等，則需要將測試數據下載到本地并隨時通過無線電進行傳輸。
出于其他原因需要將數據下載到本地或進行本地存貯。Cyrilla Menon女士Accurate技術有限公司(公司網址：www.accuratetechnologies.com)的市場總監/應用工程師指出：“通常我們的數據記錄儀使用者所處的環境往往無法讓PC電腦很好的運行，如摩托車（在摩托車上根本無法安裝PC電腦），采挖機械設備，或者一些存在間歇性錯誤的情況下（如工程師無法持續呆在一個地方）。”Kvaser的硬件經理 Kent Lennartsson先生補充道：“在這些情況下，有更大主板存儲器的數據記錄儀可以實現本地存儲更多數據，然后傳輸到PC電腦進行后期處理。 ”
DAQ處理
當今的汽車集成多個帶有控制器局域網絡（CAN）的電控單元（ECU），數以百計的傳感器網絡，決定了需要對汽車更多的物理和電氣參數進行檢測和監測。這即意味著需要有通道數更多，速度更快，精度更高的測試設備。“即使在移動應用中，通道數和采樣率在擴大。這一趨勢決定了對高速現場總線系統的需求，如基于像EtherCAT這樣的以太網技術”，Mühleis說。Kvaser的技術合作方New Eagle（公司網址：www.neweagle.net）從高端校準用戶中同樣看到了這一需求， 而IPETRONICK公司（公司網址：www.ipetronikl.com）已通過開發一個帶有12個控制器局域網絡（CAN）的數據記錄儀對這一趨勢作出回應。Kvaser 也通過其獨有的已取得專利的Magisync技術在幾個Kvaser Leaf Professional 接口之間實現自動且精確的時鐘同步，以應對持續上升的對多通道DAQ的需求趨勢。
Accurate技術公司的Menon女士指出：“對新型汽車（如油電混合，電驅動，高性能傳輸等類型汽車）而言需要高采樣率以準確反映各類參數數據。然而用戶總是試圖在對數據的需求與相應的成本之間尋求平衡，另外還會出現收集到太多難以分析的數據的情形。”為抵銷產生大量數據帶來的負面影響，用戶只需最大限度的尋求所收集數據間的關聯性，即只采集有用的數據。一個典型的例子就是使用集成高性能微處理器的數據記錄儀，如可針對汽車過濾器和復雜的觸發條件進行編程的Kvaser的Eagle產品接口和數據記錄儀。這就使得Eagle接口可對系統進行持續的檢測，且僅收集針對某些特定情況，如故障等情況下的數據。
移動測量
數采硬件曾是數據采集領域所面臨的瓶頸。然而，根據摩爾定律所揭示的信息技術進步的速度來看，隨著目前所運行的絕大多數的電子元器件的性能和速度的提升，再疊加上飛速發展的存儲技術，用戶現在所面臨的最大挑戰不再是數采硬件而是在數據收集后的階段，尤其是如何將所收集的數據發送處理是目前所面臨的問題之一。因此，無論是環境監測還是遠程設備診斷，對可獨立操作且實現無線數據傳輸的工具的需求與日俱增。
CSM的Mühlei提到：“我們注意到在數據流量允許進行無線電傳輸的情況下對測試中車輛的在線監測正成為一種發展趨勢。例如，很多此類的測試是通過與客戶合作進行以達到了解客戶的車輛使用習慣。 ” 美國New Eagle公司也注意到隨著使用性能測試要求不斷提升，對有遠程信息處理能力的數采的需求也大幅增長。New Eagle的銷售工程師Tom Dougan說：“這類需求的目的就是優化車輛的使用性能，如燃料使用情況的可見性，行程的管理，設備的安全性，如臂舉，以及對車輛的診斷等。”IPETRONIK的Ottofuelling也同意遠程數采是一項重要的新趨勢，他指出“我們通過不同的調制解調器將所收集的數據從數據記錄儀中下載下來，而使用哪臺調制解調器完全取決于車輛位于全球路面的位置。”
Accurate技術的Menon女士指出“遠程”可有不同的定義：“最常見的應用是在測控機測試單元內部安裝數采硬件，而將PC電腦安裝在單元外部。對非同地協作的數采項目（如位于兩地的樓宇或國家），遠程數據獲取可分為兩類—實時獲取和非實時獲取。對我們的客戶而言，他們并不需要實時關注遠程數據，然而他們需要將大量數據轉移到服務器上以便進行后續分析。”這將是一大挑戰，CSM的Mhüleis先生 就此的解釋為，“目前高性能網絡如UMTS或LTE的覆蓋率還相當有限。然而，隨著移動互聯網在客戶層面越來越廣泛的應用，這些領域在未來將有大力度的推進。”
一個相關的趨勢就是測量數據的移動訪問，這也正是Kvaser工程師們為Kvaser的黑鳥（Blackbird）無線總線分析儀連接到USB接口開發可應用于平板電腦安卓系統API的原因。IPETRONIK開發的數采 產品也考慮到了這一趨勢。據Ottofuelling先生說：“我們開發了一款帶有從控制器局域網絡連接到無線局域網網關的新的平板電腦應用程序，這款應用使查看到車輛的實時數據成為可能，它能讓用戶在對車輛進行路面試駕前檢查車輛一切運行良好。”此外，IPETRONIK也看到了對云存儲以及云計算需求的提升。“我們正不斷擴大將數據加載到云端的服務。我們已經開始提供數據托管服務，此外從2014年3月起，我們的IPEmotion數據采集軟件已經可以通過訪問存儲于云端的數據進行分析和報告。”
數采工具的未來
從軟件的角度來看，CSM將關注點放在混合型及電動型汽車開發工具鏈解決方案上，然而New Eagle公司則致力于為市場帶來專門針對數采解決方案的新的應用。該公司正開發一套可與已有的和開發中的Matlab/Simulink和MotoHawk（該公司的軟件工具套件）模式實現無縫對接的數采系統。
Ottofuelling先生還指出了一個對硬件功能有重大影響的趨勢：“我們發現數據采集儀現在越來越多地在不同系統間充當‘數據網關’以實現系統間交流。”Kvaser的Lennartsoon先生也同意這一觀點，同時他指出：“一個帶有WiFi功能的交互界面或數據采集儀可將分離的系統連接起來。一大趨勢就是永久安裝此類設備，只要被測試系統到達某一訪問熱點，存儲在交界面的數據就會被傳輸到位于全球任一位置的計算機端進行分析。”
IPETRONIK研發部關注到了Flexray總線技術在一些車輛上應用的興起，伴隨而至的則是客戶對高速信號，即非常高的采樣率以及“大數據”的采集記錄要求。Menon女士還指出Accurate技術公司最新發布的軟件就能通過提升數據處理能力來滿足硬件不斷提升的需求。從Kvaser的未來發展來看，這將包括高速控制器局域網絡（CAN-FD）以及以太控制器局域網絡等的解決方案。總結Lennartsson先生的觀點來看：“這兩大趨勢將大大增加需要進行存儲的數據的量，進而迫使用戶行為習慣發生改變。未來對數據的存儲和分析不再是只能單純地在某一特定的中央處理器進行處理，相反，隨著服務器/云存儲技術不斷成熟，數據的存儲和分析將是隨時隨地的。”
“用戶總是試圖在對數據的需求與相應的成本之間尋求平衡，另外還會出現收集到太多難以分析的數據的情形。”Accurate技術公司的 Cyrilla Menon女士如是說。
“我們注意到在數據流量允許進行無線電傳輸的情況下對測試中車輛的在線監測正成為一種發展趨勢。 ” CSM的Christoph Mühlei如是說。(end)
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