楊 濤（陜西長(zhǎng)嶺電子科技有限責(zé)任公司,陜西 寶雞 721006）

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凈水器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

楊 濤
（陜西長(zhǎng)嶺電子科技有限責(zé)任公司,陜西 寶雞 721006）

摘 要：企業(yè)在投放到市場(chǎng)的產(chǎn)品中安裝傳感器與無(wú)線通信模塊，充分利用現(xiàn)有成熟技術(shù)，建設(shè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)品的遠(yuǎn)程管理控制，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中立于不敗之地。

關(guān)鍵詞：凈水器；數(shù)據(jù)采集;系統(tǒng)軟件

1 引言

某企業(yè)生產(chǎn)的凈水器設(shè)備，產(chǎn)品一經(jīng)投放市場(chǎng)，深受用戶好評(píng)。在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，如何能夠在不增加人力、資金成本的同時(shí)，保證購(gòu)買(mǎi)并安裝凈水設(shè)備的小區(qū)居民可以喝到健康、安全、可靠的飲用水呢？答案很簡(jiǎn)單，企業(yè)在產(chǎn)品投放市場(chǎng)過(guò)程中，充分利用了成熟的物聯(lián)網(wǎng)+無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)凈水器設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)管控制，從而保證了飲用水的質(zhì)量與安全。

2 數(shù)據(jù)采集概述

數(shù)據(jù)采集，是指從傳感器和其它待測(cè)設(shè)備等模擬和數(shù)字被測(cè)單元中自動(dòng)采集信息的過(guò)程。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計(jì)算機(jī)的測(cè)量軟硬件產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測(cè)量系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)采集的目的是為了測(cè)量電壓、電流、溫度、壓力或聲音等物理現(xiàn)象?；赑C的數(shù)據(jù)采集，通過(guò)模塊化硬件、應(yīng)用軟件和計(jì)算機(jī)的結(jié)合，進(jìn)行測(cè)量。盡管數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)根據(jù)不同的應(yīng)用需求有不同的定義，但各個(gè)系統(tǒng)采集、分析和顯示信息的目的卻都相同。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)整合了信號(hào)、傳感器、激勵(lì)器、信號(hào)調(diào)理、數(shù)據(jù)采集設(shè)備和應(yīng)用軟件。

3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

3.1 數(shù)據(jù)遙測(cè)功能

數(shù)據(jù)中心可以隨時(shí)或者實(shí)時(shí)讀取顯示，遠(yuǎn)端凈水器狀態(tài)參數(shù)，包括水質(zhì)的相關(guān)參數(shù)，凈水器的運(yùn)行狀態(tài)等。

3.2 遙控功能

數(shù)據(jù)中心可以根據(jù)情況下單指令，讓遠(yuǎn)端凈水器按照規(guī)定動(dòng)作執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作以及相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置。

4 結(jié)語(yǔ)

工程實(shí)踐結(jié)果表明，F(xiàn)PGA+ARM的形式可以實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理傳輸，本文采用這種模式，實(shí)現(xiàn)了高速多路數(shù)據(jù)同時(shí)實(shí)時(shí)采集傳輸。芯片資源還比較充裕，可根據(jù)實(shí)際需要加入前端運(yùn)算功能，如FFT、濾波等功能。

參考文獻(xiàn)：

[1]文香桂,王根平,易靈芝,謝高生,王仁興.一種256路高精度實(shí)時(shí)信號(hào)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2012,20(02).

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3.3 具有事故報(bào)警功能

數(shù)據(jù)中心可實(shí)時(shí)探測(cè)系統(tǒng)中所有遠(yuǎn)端凈水器運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)報(bào)告故障設(shè)備，便于工作人員及時(shí)處理。

3.4 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸

可以通過(guò)GPRS、3G、4G等無(wú)線數(shù)據(jù)分組模式將遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)回傳數(shù)據(jù)中心。

3.5 數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能

數(shù)據(jù)表生成：生成相關(guān)的各種數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)表，這些數(shù)據(jù)表將用于存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)項(xiàng)的數(shù)據(jù)，便于歷史數(shù)據(jù)回溯。數(shù)據(jù)保留時(shí)長(zhǎng)可以根據(jù)情況自己設(shè)定。

3.6 數(shù)據(jù)分析功能

采集數(shù)據(jù)回傳后，PC后臺(tái)軟件支持?jǐn)?shù)據(jù)分析功能，能及時(shí)報(bào)告設(shè)備效率等信息。

3.7 配置參數(shù)管理

數(shù)據(jù)中心可進(jìn)行遠(yuǎn)端凈水器設(shè)備參數(shù)配置設(shè)定。

4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（圖1）

數(shù)據(jù)中心接收到數(shù)據(jù)后，通過(guò)后臺(tái)管理程序，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行固定格式處理，將生成的固定格式數(shù)據(jù)發(fā)送到體驗(yàn)中心顯示系統(tǒng)大屏幕實(shí)時(shí)顯示，用戶可以通過(guò)人機(jī)交互平臺(tái)了解不同水站的實(shí)時(shí)水質(zhì)信息；或者數(shù)據(jù)中心借助短信平臺(tái)將各個(gè)水站的實(shí)時(shí)水質(zhì)數(shù)據(jù)發(fā)送至安裝水站的居民小區(qū)、商業(yè)中心、政府機(jī)關(guān)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、學(xué)校等處，讓使用者及時(shí)了解掌握水質(zhì)狀況，從而放心飲用。

5 凈水器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)的可行性

（1）項(xiàng)目概況。范圍：社區(qū)供水站。內(nèi)容：監(jiān)測(cè)并控制各供水站凈水器的運(yùn)行狀況并實(shí)時(shí)顯示各供水站的水質(zhì)信息。通訊方式：各監(jiān)測(cè)點(diǎn)與數(shù)據(jù)中心之間采用GPRS通訊。

（2）解決方案。

1）系統(tǒng)構(gòu)成。凈水器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)中心、通信網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程控制設(shè)備和水質(zhì)檢測(cè)設(shè)備及體驗(yàn)中心顯示設(shè)備五部分構(gòu)成。數(shù)據(jù)中心：硬件主要由服務(wù)器、計(jì)算機(jī)、交換機(jī)、打印機(jī)等組成。

軟件主要有操作系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、凈水器在線檢測(cè)控制系統(tǒng)軟件組成。通信平臺(tái)：各監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)方式與數(shù)據(jù)中心通信。數(shù)據(jù)中心需具備可上外網(wǎng)的固定IP地址。遠(yuǎn)程控制采集設(shè)備：主要有凈水器控制采集設(shè)備及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)端傳輸設(shè)備。水質(zhì)檢測(cè)設(shè)備：選用一體式多參數(shù)水質(zhì)分析儀器對(duì)各項(xiàng)參數(shù)集中檢測(cè)。 顯示設(shè)備：體驗(yàn)中心采用大屏幕液晶屏顯示社區(qū)供水站實(shí)時(shí)水質(zhì)信息。

2）系統(tǒng)拓?fù)鋱D（圖2）

3）凈水器遠(yuǎn)程采集控制設(shè)備。安裝方式：落地式安裝或壁掛式安裝。供電方式：市電220V。對(duì)水質(zhì)檢測(cè)設(shè)備要求：多參數(shù)水質(zhì)分析儀，完成多項(xiàng)水質(zhì)檢測(cè)及上報(bào)。與數(shù)據(jù)中心通信方式：GPRS。數(shù)據(jù)上報(bào)方式：定時(shí)上報(bào)，上報(bào)間隔可設(shè)置。故障檢測(cè)功能，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生故障時(shí)能準(zhǔn)確上報(bào)故障設(shè)備編號(hào)及位置。防水、防潮、防浸泡工作環(huán)境：溫度：-40～+85℃；濕度：≤95%。

4） 凈水器在線檢測(cè)控制系統(tǒng)軟件。軟件要求采用B/S結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，管理人員只要能登入INTERNET網(wǎng)絡(luò)即可進(jìn)入該系統(tǒng)并執(zhí)行權(quán)限內(nèi)的業(yè)務(wù)操作。該軟件可同時(shí)支持GPRS、短消息、RS485總線、光纖、北斗衛(wèi)星等多種系統(tǒng)組網(wǎng)方式。軟件功能：大屏幕列表顯示，全屏實(shí)時(shí)顯示各水站在線檢測(cè)數(shù)據(jù)、狀態(tài)、及分析曲線等數(shù)據(jù)查詢：系統(tǒng)自動(dòng)將所有采集到的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)、報(bào)警信息和系統(tǒng)操作日志存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。用戶可任意設(shè)定查詢條件，對(duì)測(cè)點(diǎn)歷史數(shù)據(jù)、測(cè)點(diǎn)報(bào)警數(shù)據(jù)及系統(tǒng)登錄日志、系統(tǒng)操作日志信息進(jìn)行查詢。數(shù)據(jù)保存：所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)保存制定文件夾下，可供客戶回溯歷史數(shù)據(jù)，保存深度客戶可自行設(shè)定。數(shù)據(jù)分析：用戶可設(shè)定統(tǒng)計(jì)時(shí)間段，系統(tǒng)可按小時(shí)、日、月、旬生成監(jiān)測(cè)點(diǎn)的時(shí)段匯總報(bào)表和時(shí)段趨勢(shì)曲線。用戶管理：管理員可更改系統(tǒng)密碼、添加或刪除管理用戶，并可對(duì)管理用戶分配相應(yīng)的操作權(quán)限。管理用戶只可在自己權(quán)限下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)操作。數(shù)據(jù)中心管理：具備權(quán)限的管理用戶可添加、刪除測(cè)點(diǎn)或?qū)y(cè)點(diǎn)信息進(jìn)行編輯。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)或監(jiān)測(cè)設(shè)備變更時(shí)可方便地對(duì)測(cè)點(diǎn)信息進(jìn)行相應(yīng)修改。數(shù)據(jù)打?。褐С执蛴」δ埽脩艨捎糜?jì)算機(jī)打印報(bào)表及相關(guān)信息。智能終端：軟件支持智能終端接入及相應(yīng)的app。智能終端可以在遠(yuǎn)端同步演示中心數(shù)據(jù)。系統(tǒng)故障報(bào)警：系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)行故障時(shí)，軟件系統(tǒng)將會(huì)彈出故障報(bào)修提示，及故障設(shè)備相關(guān)信息，直至管理員解除故障報(bào)警狀態(tài)。

6 系統(tǒng)配置（表1）

表1

7 結(jié)束語(yǔ)

利用成熟可靠的技術(shù)，合理規(guī)劃設(shè)計(jì)，建設(shè)凈水器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在節(jié)約大量人力、資金成本的同時(shí)，保證了飲用水的安全可靠。

作者簡(jiǎn)介：高廣波(1990-)，男，云南文山人，碩士，研究方向：無(wú)線通信。 楊濤（1972-），男，陜西寶雞人，工程師，研究方向：信息安全。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.127