數據採集系統

我國中小容量機組(200MW及以下)在火電廠中占相當大的比例，這些機組的監控模式為模擬控制系統加以常規儀錶為主的數據採集系統。這種監控模式存在著檢修維護工作量大、沒有可靠的歷史記錄等缺點。而且常規模擬儀錶也進入老化淘汰期，設備可靠性明顯降低，某些儀錶的備品備件也得不到保障，因此中小型機組監控系統的技術改造工作已勢在必行。結合我國國情，借鑒國內類似系統的研製經驗，開發出一套經濟實用的FDC-Ⅱ型分散式發電廠運行實時數據監測系統，既可用於中小機組技術改造，又可應用於變電站、供電局等電力生產、管理部門。該系統已在山東省某150MW火力發電廠投入實際運行。

我國國產機組熱控裝置的質量和主輔機的可控性不盡人意，設計、安裝、調試、運行水平等都存在一些問題，針對這一現狀設計了FDC-Ⅱ型分散式發電廠運行實時數據監測系統。它是只有監視功能而沒有控制功能的計算機監視系統，即數據採集系統——DAS。

該系統可以採集的發電廠運行數據包括電氣參數和非電氣參數兩類。其中電氣參數主要有電流、電壓、功率、頻率等模擬量，斷路器狀態、隔離開關位置、繼電保護動作信號等開關量以及表示電度的脈衝量等。而非電氣參數種類較多，既可以是採集火力發電廠運行中的各種溫度、壓力、流量等熱工信號，也可有水電廠中的水位、流速、流量等水工信號，還可以採集諸如絕緣介質狀態、氣象環境等其它信號。

該系統還包括用VisualC++開發的後台處理軟體，主要有數據處理、資料庫管理、實時監視、異常處理、統計計算及報表、性能分析及運行指導等功能。

數據採集系統起始於20世紀50年代，1956年美國首先研究了用在軍事上的測試系統，目標是測試中不依靠相關的測試文件，由非熟練人員進行操作，並且測試任務是由

測試設備高速自動控制完成的。由於該種數據採集測試系統具有高速性和一定的靈活性，可以滿足眾多傳統方法不能完成的數據採集和測試任務，因而得到了初步的

認可。大約在60年代後期，國外就有成套的數據採集設備產品進入市場，此階段的數據採集設備和系統多屬於專用的系統。

20世紀70年代中後期，隨著微型機的發展，誕生了採集器、儀錶同計算機溶為一體的數據採集系統。由於這種數據採集系統的性能優良，超過了傳統的自動檢測

儀錶和專用數據採集系統，因此獲得了驚人的發展。從70年代起，數據採集系統發展過程中逐漸分為兩類，一類是實驗室數據採集系統，另一類是工業現場數據采

集系統。就使用的匯流排而言，實驗室數據採集系統多採用并行匯流排，工業現場數據採集系統多採用串列數據匯流排。

20世紀80年代隨著計算機的普及應用，數據採集系統得到了極大的發展，開始出現了通用的數據採集與自動測試系統。該階段的數據採集系統主要有兩類，一類

以儀器儀錶和採集器、通用介面匯流排和計算機等構成。例如：國際標準ICE625(GPIB)介面匯流排系統就是一個典型的代表。這類系統主要用於實驗室，在

工業生產現場也有一定的應用。第二類以數據採集卡、標準匯流排和計算機構成，例如：STD匯流排系統是這一類的典型代表。這種介面系統採用積木式結構，把相應

的介面卡裝在專用的機箱內，然後由一台計算機控制。第二類系統在工業現場應用較多。這兩種系統中，如果採集測試任務改變，只需將新的儀用電纜接入系統，或

將新卡再添加到專用的機箱即可完成硬體平台重建，顯然，這種系統比專用系統靈活得多。20世紀80年代後期，數據採集系統發生了極大的變化，工業計算機、

單片機和大規模集成電路的組合，用軟體管理，使系統的成本降低，體積減小，功能成倍增加，數據處理能力大大加強。

20世紀90年代至今，在國際上技術先進的國家，數據採集技術已經在軍事、航空電子設備及宇航技術、工業等領域被廣泛應用。由於集成電路製造技術的不斷提

高，出現了高性能、高可靠性的單片數據採集系統（DAS）。目前有的DAS產品精度已達16位，採集速度每秒達到幾十萬次以上。數據採集技術已經成為一種

專門的技術，在工業領域得到了廣泛的應用。該階段數據採集系統採用更先進的模塊式結構，根據不同的應用要求，通過簡單的增加和更改模塊，並結合系統編程，

就可擴展或修改系統，迅速地組成一個新的系統。

數據採集通常有兩種解釋：一種是指盤點機、掌上電腦等終端電腦設備；另外一種是指網路數據採集用的軟體。

數據採集系統（設備）

是指從感測器和其它待測設備等模擬和數字被測單元中自動採集信息的過程。數據採集系統是結合基於計算機的測量軟硬體產品來實現靈活的、用戶自定義的測量系統。比如條碼機、掃描儀等都是數據採集工具（系統）。

數據採集系統（網路）

用來批量採集網頁，論壇等的內容，直接保存到資料庫或發布到網路的一種信息化工具。可以根據用戶設定的規則自動採集原網頁，獲取格式網頁中需要的內容，也可以對數據進行處理。比如樂思（Knowlesys）數據採集系統等。

單片機數據採集系統就是將外部世界的信息，連續變化的物理量形式，例如溫度、壓力、位移、速度等，將這些信息送入計算機進行處理。將這些連續的物理量離散化，並進行量化編碼，從而變成數字量，方便使用。

對於大部分製造業企業，測量儀器的自動數據採集一直是個令人煩惱的事情，即使儀器已經具有RS232/485等介面，但仍然在使用一邊測量，一邊手工記錄到紙張，最後再輸入到PC中處理的方式，不但工作繁重，同時也無法保證數據的準確性，常常管理人員得到的數據已經是滯后了一兩天的數據；而對於現場的不良產品信息及相關的產量數據，如何實現高效率、簡潔、實時的數據採集更是一大難題。

該系統具有如下特點：

a.數據採集通用性較強。不僅可採集電氣量，亦可採集非電氣量。電氣參數採集用交流離散採樣，非電氣參數採集採用繼電器巡測，信號處理由高精度隔離運算放大器AD202JY調理，線性度好，精度高。

b.整個系統採用分散式結構，軟、硬體均採用了模塊化設計。數據採集部分採用自行開發的帶光隔離的RS-485網，通信效率高，安全性好，結構簡單。後台系統可根據實際被監控系統規模大小及要求，構成485網、Novell網及WindowsNT網等分散式網路。由於軟、硬體均為分散式、模塊化結構，因而便於系統升級、維護，且根據需要組成不同的系統。

c.數據處理在WindowsNT平台上採用VisualC++語言編程，處理能力強、速度快、界面友好，可實現網路數據共享。

d.整個系統自行開發，符合我國國情。對發電廠原有系統的改動很小，系統造價較低，比較適合中小型發電廠技術改造需要。

·實時採集來自生產線的產量數據或是不良品的數量、或是生產線的故障類型（如停線、缺料、品質），並傳輸到資料庫系統中；

·接收來自資料庫的信息：如生產計劃信息、物料信息等；

·傳輸檢查工位的不良品名稱及數量信息；

·連接檢測儀器，實現檢測儀器數字化，數據採集儀自動從測量儀器中獲取測量數據，進行記錄，分析計算，形成相應的各類圖形，對測量結果進行自動判斷，如在機械加工零部件的跳動測量，拉力計拉力曲線的繪製等；

·配備RS232、RS485串口，可連接多個檢測儀器實現自動數據採集；

·配備USB介面，方便數據的輸出；

·配備RJ45介面，可通過網線接入網路；

·配備VGA視頻輸出及音頻輸出介面；

·內置WIFI模塊，可通過無線方式接入，方便現場組網；

·最大支持32G數據存儲空間；

·配備4.3英寸觸摸屏，方便操作；

·用戶可在網路中的任一PC通過介面獲取數據，方便進行二次開發；

·配備4.3英寸觸摸屏，方便操作；

·可移動測量，即時傳輸數據，也可測試完成後，通過網路上傳數據；

·電源連續工作時間6小時，待機時間長達10天；

生產現場數據採集在品質過程中的非常重要的一個環節，好的數據採集方案可把品質管理人員從處理數據的繁重工作中解放出來，有更多的時間去解決實際的品質問題，同時即時的數據採集也使系統真正地實現實時監控，儘早發現問題，避免更大的損失。

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（1）基於通用微型計算機（如PC機）的數據採集系統，這種系統主要功能是將採集來的信號通過外部的採樣和Ａ／Ｄ轉換后的數字信號通過介面電路送入微機進行處理，然後再顯示處理結果或經過Ｄ／Ａ轉換輸出。它主要有以下幾個特點：

①系統較強的軟、硬體支持。通用微型計算機系統所有的軟、硬體資源都可以用來支持系統進往工作。

②具有自主開發能力。

③系統的軟硬體的應用配置比較小，系統的成本較高，但二次開發時，軟硬體擴展能力較好。

④固在工業環境中運行的可靠性差，對安放的環境要求較高。程序在ＲＡＭ中運行，易受外界干擾破壞。

（2）基於單片機的數據採集系統它是由單片機及其一些外圍晶元構成的數據採集 系統，具有如下特點：

①系統不具有自主開發能力。因此，系統的軟硬體開發必須藉助開發工具。

②系統的軟硬體設計與配置規模都是以滿足數據採集系統功能要求為原則，因此

系統的軟硬體應用，配置比接近於1，具有最佳的性價比；系統的軟體一般都

有應用程序。

③系統的可靠性好，使用方便。應用程序在ＲＯＭ中運行不會因外界的干擾而破

壞，而且上電后系統立即進入用戶狀態。

（3）基於DSP數字信號微處理器的數據採集系統

DSP數據採集系統設計器有能力響應和處理採樣模擬信號得到的數據流，如乘法和累加求和運算等。如常用的數字信號處理晶元有兩種類型，一種是專用DSP晶元，另一種是通用DSP晶元。基於DSP數字信號微處理器的數據採集系統的特點如下：精度高、靈活性好、可靠性高、容易集成、分時復用等，但同時其價格不菲。

（4）基於混合型計算機採集系統

這是－種近年來隨著8位單片機出現而在計算機應用領域中迅速發展的一種系統結構形式。它是由通用計算機（PC機）與單片機通過標準匯流排（例如RS-485標準）相連而成。單片機及其外圍電路構成的部分是專為數據採集等功能的要求而配置的，主機則承擔數據採集系統的人機對話、大容量的計算、記錄、列印、圖形顯示等任務。混合型計算機數據採集系統有以下特點：

①通常具有自開發能力。

②系統配置靈活，易構成各種大中型測控系統。

③主機可遠離現場而構成各種區域網路系統。

④充分利用主機資源，但不會佔有主機的全部ＣＰＵ時間。