網絡化采集系統詳解

一.概述

　　隨著計算機網絡技術的發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展，成為具有互操作性、網絡化、開放性、分散性、智能化的測控系統。測控儀器儀表網絡化已成為測控領域的發展方向，儀器儀表標準不斷向計算機標準、網絡規范靠攏。網絡化測控技術主要從以下三方面有力的推動了測控儀器儀表的發展：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，在生產制造、工程現場、科研試驗等眾多領域，網絡化數據采集系統已經得到了應用，客戶尋求組建大型、復雜、網絡化測試系統解決方案的需求日益增多。
TDEC結合自身產品特點，經過持續的探索與實踐，可提供完善的基于TDEC數采設備的網絡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

* 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，可以滿足規模不大的試驗需求。
* 對測試現場性的要求較高，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。
* 采集系統缺少網絡功能，可擴展性較差，不易或無法滿足用戶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，只能通過投入大量的成本、增加系統設備和測試人員來解決；在日常的使用維護過程中，也將消耗較多的資源。

三.網絡化數據采集系統

☆ 簡介
一個大型、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，僅用一臺設備并不能完成整個測試任務，而需要由分布在不同地理位置的多個設備共同完成。隨著計算機網絡技術、總線技術與數據庫技術的發展，針對一個大型、復雜的測試系統的需求，一種嶄新的解決方案已經成熟，這就是網絡化數據采集系統。

☆ 組成
基于傳統的數據采集系統技術，利用計算機網絡技術、總線技術將分散在不同地理位置、不同功能的測試設備集成在一起，加上服務器、客戶端以及數據庫，組成測控局域網系統，通過網絡化的虛擬儀器軟件，共同實現復雜、相互組合的多種測控功能。

☆ 特點
* 與局域網絡有著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；控制網絡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絡中的節點。
* 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流程。

由插卡式、模塊化或USB總線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網絡化數據采集系統

☆ 硬件系統平臺

* 組成
由TDEC自主生產的各類數據采集設備相互組合，利用計算機網絡技術、總線技術，加上服務器、客戶端以及數據庫平臺，組成測控局域網系統，在網絡化虛擬儀器軟件的控制下，共同實現復雜、相互組合的多種測控功能。
* 結構圖

* 測試節點
其中，每一個測試的節點針對不同的客戶需求可以選用TDEC的不同系列的數采設備。在每一個測試節點上都為系統提供了完整的對設備的控制方法。
* 服務器
服務器實現了對所有測試節點上的測試設備的管理。同時，服務器也承擔著對客戶端權限和數據庫服務的管理。
* 客戶機
客戶機是用戶對整個系統進行操作、控制的窗口，在服務器的管理下，利用網絡化虛擬儀器軟件可以對相應的測試節點進行控制；根據系統需求對測試數據進行后期分析處理；對數據庫的信息進行查詢與管理。
* 數據庫
數據庫經過服務器的配置管理后即可為客戶端提供各項數據存儲的服務。也可以根據系統的需求將相應的數據發布到LAN乃至WAN上，供用戶查詢。
☆ 軟件技術實現

* 組成
采用C/S模式構架，是開放式系統的協同處理工作模式。核心技術是COM組件技術。
* 結構圖

* 底層程序
在各測試節點運行相應測試設備的控制程序，可實現對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。ADO是一種面向對象數據庫開發技術，它采用高層訪問技術訪問OLE DB中封裝的COM接口來訪問數據庫。
* 服務器程序
服務器程序負責系統中眾多設備的管理以及客戶對設備操作請求的派遣工作。
* 戶機應用程序
客戶機應用程序采用人性化的圖形界面，一個操作人員在一臺客戶機上即可對網絡中所有測試節點進行控制和操作，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機應用程序。
* COM組件
上述三層模塊相互獨立，通過COM組件技術可將其聯系起來。可先將底層程序所提供的接口封裝為COM組件；在測試節點、服務器和客戶機上都配置上這些組件。基于DCOM分布式的特性，可以繞開計算機網絡的所有協議，直接實現網絡數據的傳輸。

☆ 系統特點
* 統規模自適應性
實現分布式測量、集中控制和管理的測試目的同時，可根據應用需要，靈活構建和定制設備的數量和規模，系統軟件自動適應。
* 系統功能強
系統中可以選用多種TDEC的設備，同時可將不同設備的功能加以組合以實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，引入較為先進的COM組件技術，輕松實現網絡數據傳輸。
* 成本低廉
使昂貴的硬件設備、軟件在網絡內得以共享，減少了設備重復投資。同時還節約人力資源。在日常的使用維護過程中，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.應用領域

* 工業制造、自動化領域的在線監測
* 風洞試驗中各種復雜的動態和靜態參數測量
* 多設備測量和控制的大型試驗場合：核爆轟、航天發射等
* 電力生產和運行過程的綜合測試系統
* 多客戶端進行實時監測、查詢測試數據的應用
* 教學應用