数据采集服务器设计

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工业园数据采集方案设计方案

工业园数据采集方案设计方案数字化工业园可以通过数据的采集和分析，实现对能源和资源的智能化管理和优化利用。

例如，通过对能源消耗和排放的监控和调节，可以降低企业的能源消耗和环境污染，实现绿色低碳生产。

工业园数字化对人才的需求也提出了新的挑战。

需要培养掌握信息技术和工业知识的复合型人才，能够参与到园区数字化转型过程中。

如何有效地管理和利用好这些人才也是一个关键问题。

工业园区可以借助物联网和人工智能等技术，实现对园区安全的智能化管理。

通过视频监控、智能检测和预警系统等手段，可以及时发现和处理安全隐患，提高园区的安全性和稳定性。

本文内容信息来源于公开渠道，对文中内容的准确性、完整性、及时性或可靠性不作任何保证。

本文内容仅供参考与学习交流使用，不构成相关领域的建议和依据。

一、工业园数字化意义(一)提高生产效率1、通过数字化技术和数据分析，可以实现对生产过程的全面监控和管理，实时获取设备运行状态和生产数据，从而及时进行调整和优化，提高生产效率。

2、数字化工业园可以通过智能化的生产设备和自动化系统，减少人力成本，提高生产效率和产能利用率。

例如，自动化的物流系统可以提高物料和产品的运输效率，降低人为错误和损失。

3、数字化工业园还可以通过精细化管理和预测性维护，减少设备故障和停机时间，提高设备的可靠性和稳定性，进一步提升生产效率。

(二)优化供应链管理1、数字化工业园可以实现供应链的全程可视化和实时跟踪，提高物料和产品的流转效率。

通过数据的深入分析和挖掘，可以发现供应链中的瓶颈和风险，并及时采取措施进行优化和调整。

2、数字化工业园还可以建立供应链平台，实现供应商、生产企业和销售渠道之间的协同合作。

通过信息的共享和交流，可以实现订单的及时响应和生产计划的调整，减少库存和缺货风险。

(三)提升产品质量1、数字化工业园可以实现对生产过程的精细化管理和控制，通过数据分析和预测模型，可以发现和解决生产过程中的质量问题。

同时，通过数据的追溯和溯源，可以快速定位和排查质量问题的原因。

案例1生产过程无线数据采集系统

案例1生产过程无线数据采集系统在现代制造业中，信息化技术的应用越来越广泛，生产过程无线数据采集系统的出现，使得企业能够实时获得生产过程中的各种数据，从而更好地进行生产管理和优化。

本文将以一个案例来介绍一种生产过程无线数据采集系统。

案例背景制造企业是一家专业生产汽车零配件的公司，为了提高生产效率和产品质量，该企业希望引入无线数据采集系统。

该系统可以实时监控生产过程中的各项数据，并利用大数据分析提供优化建议，从而优化生产过程。

系统设计为了实现生产过程的无线数据采集，该企业决定引入一种基于物联网技术的数据采集系统。

该系统由以下几个部分组成：1.传感器网络：在生产车间内部部署一系列传感器，用于采集各种数据，如温度、湿度、压力等。

2.网关设备：传感器将采集的数据通过无线传输给网关设备，网关设备负责将数据上传到云端服务器。

3.云端服务器：云端服务器负责存储和处理传感器采集的数据。

通过云端服务器，企业可以实时获取生产过程中的各项数据，并进行大数据分析。

4.分析算法：云端服务器上部署有一系列分析算法，用于对数据进行分析和建模。

通过对大量的历史数据进行分析，系统可以生成一些预测报告和优化建议，帮助企业优化生产过程。

系统特点该生产过程无线数据采集系统具有以下特点：1.实时监测：传感器网络可以实时采集生产过程中的各项数据，企业可以随时获取这些数据，并进行实时监测和分析。

2.多种数据采集：传感器网络可以采集多种类型的数据，包括温度、湿度、压力等，帮助企业全面了解生产过程。

3.多维分析：云端服务器上的分析算法可以对数据进行多维分析，帮助企业找出生产过程中的问题，并提供相应的优化建议。

4.数据可视化：系统可以将采集到的数据以图表等形式展示，使得企业能够更直观地了解生产过程中的各项数据。

案例效果1.生产效率提升：通过实时监测和分析生产过程的各项数据，企业能够及时发现生产过程中的问题，并采取相应的措施进行优化，从而提高生产效率。

室温采集器服务方案

室温采集器服务方案引言：室温采集器服务方案是为了解决日常生活中室温采集的需求，并能提供实时、准确的室温数据给用户，以方便用户对室温进行监控和调控。

本服务方案将介绍室温采集器的功能、实现方式、应用场景以及相关服务内容与优势，以期为用户提供一套完备的室温采集器服务方案。

一、功能1.实时采集室内温度：室温采集器可以通过传感器实时采集室内的温度数据，并上传至服务器。

2.数据存储与分析：采集器将采集到的温度数据存储在服务器中，并进行分析处理，提供给用户历史数据记录、趋势分析等功能。

3.远程监控控制：用户可以通过手机、平板电脑等设备，通过连接服务器，实时监控室内温度，并远程控制空调、暖气等温控设备。

4.温度预警功能：采集器可以根据用户设置的温度阈值，实时检测室温高低，并在温度超出设定范围时发送预警通知给用户。

二、实现方式1.硬件设备选型：选择高精度的温度传感器作为室温采集器的核心硬件，确保采集到的温度数据准确可靠。

2.采集器设计与开发：设计一个小型的室温采集器，集成温度传感器、无线通信模块、存储芯片等功能部件，并开发相应的嵌入式软件，实现温度数据的采集和上传功能。

3.服务器端开发：建立服务器，用于接收和存储温度数据，并提供相应的数据处理、分析和服务功能。

4.客户端应用开发：开发手机应用或网页应用，提供用户界面和操作方式，实现对温度数据的监控和控制。

三、应用场景1.家庭环境监控：用户可以在家中安装室温采集器，实时监控室内温度，合理调节空调或暖气的温度，提高家庭的舒适性。

2.公共场所温控管理：室温采集器适用于各类公共场所，如办公楼、商场、学校等，对整个场所的温度进行监控和调控，提高人员的工作效率和舒适度。

3.温度预警系统：通过室温采集器可以实现温度预警功能，适用于一些需要对温度进行严格控制的场景，如实验室、医院手术室等，确保温度在安全范围内。

四、服务内容与优势1.高准确性的温度采集：室温采集器使用高精度的温度传感器，确保采集到的温度数据准确可靠。

基于单片机的数据采集和无线数据传输系统设计

基于单片机的数据采集和无线数据传输系统设计一、本文概述随着信息技术的快速发展和物联网的广泛应用，数据采集和无线数据传输在各个领域都发挥着越来越重要的作用。

基于单片机的数据采集和无线数据传输系统设计，以其低成本、高效率、易扩展等特点，受到了广泛关注和应用。

本文旨在探讨基于单片机的数据采集和无线数据传输系统的设计原理、实现方法以及在实际应用中的优势与挑战。

本文将首先介绍系统的整体架构，包括数据采集模块、单片机处理模块和无线数据传输模块的设计。

然后，详细阐述各个模块的工作原理和实现技术，包括传感器选型、数据采集电路设计、单片机选型与编程、无线传输协议选择以及数据传输的稳定性与可靠性保障等。

本文还将分析该系统设计在实际应用中的性能表现，如数据传输速度、传输距离、功耗等，并通过具体案例展示其在环境监测、智能家居、工业自动化等领域的应用效果。

文章将总结该系统设计的优点与不足，并对未来发展方向进行展望，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考和启示。

二、单片机基础知识单片机（Microcontroller Unit，MCU）是一种集成电路芯片，它采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上，构成一个小而完善的微型计算机系统。

单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、抗干扰能力强、性价比高等一系列优点，因此在工业控制、智能仪表、汽车电子、通信设备、家用电器、航空航天等许多领域得到了广泛应用。

单片机按照其内部结构可以分为多种类型，例如8051系列、AVR 系列、PIC系列、ARM系列等。

每种类型的单片机都有其独特的指令集、架构和外设接口，因此在使用时需要了解其具体的特性和编程方法。

在数据采集和无线数据传输系统设计中，单片机通常作为核心控制器，负责数据的采集、处理、存储和传输。

通过编程，单片机可以控制外设进行数据采集，如使用ADC（模数转换器）将模拟信号转换为数字信号，或者使用传感器接口读取传感器的输出值。

数据采集系统方案

数据采集系统方案1. 引言数据采集是指通过各种手段收集、整理和记录各种类型的数据。

对于企业和组织来说，数据采集是非常重要的，它能够帮助企业做出准确的决策、分析市场趋势和优化业务流程等。

本文将介绍一个数据采集系统方案，该方案可以帮助企业高效、准确地采集和管理数据。

2. 方案概述本方案基于云计算平台，采用分布式架构实现数据采集和存储，并通过前端界面展示数据。

具体方案如下：•使用云服务器作为计算和存储资源，实现数据的采集和处理。

•采用分布式系统架构，将数据分散存储在不同的节点上，提高系统的可靠性和可扩展性。

•使用数据库管理系统存储和管理数据。

•通过前端界面展示数据，提供交互操作和数据分析功能。

3. 系统组成本系统包含以下几个组成部分：3.1 数据采集模块数据采集模块负责从各种数据源采集数据，并进行预处理和清洗。

具体功能包括：•支持多种数据源，如传感器设备、日志文件、数据库等。

•提供数据预处理和清洗功能，包括数据去重、数据格式转换等。

•支持自定义采集规则，可根据需求定制采集策略。

3.2 数据存储模块数据存储模块负责将采集到的数据存储到数据库中，并提供数据管理功能。

具体功能包括：•使用分布式数据库管理系统，实现数据的高可用和可扩展性。

•提供数据的存储和读取接口，支持对数据的增删改查操作。

•支持备份和恢复数据，保证数据的安全性和可靠性。

3.3 数据展示模块数据展示模块负责将存储在数据库中的数据展示给用户，并提供交互操作和数据分析功能。

具体功能包括：•设计用户友好的前端界面，展示数据表格、图表等形式。

•支持数据的搜索、过滤和排序功能，方便用户查找和分析数据。

•提供数据分析和统计功能，帮助用户做出准确的决策。

4. 技术实现本方案使用以下技术和工具实现：•云服务器：使用云计算平台提供的虚拟服务器，满足计算和存储需求。

•分布式数据库：使用开源的分布式数据库管理系统，如Cassandra、HBase等。

•数据采集工具：使用Python等编程语言编写数据采集脚本，实现数据采集和预处理功能。

数据采集系统解决方案

数据采集系统解决方案引言在当今信息化时代，数据的采集和分析对于企业的发展至关重要。

为了更好地获取、管理和分析数据，需要建立一个可靠高效的数据采集系统。

本文将介绍一个基于云计算技术的数据采集系统解决方案。

背景随着互联网的快速发展，大数据对企业决策的价值日益凸显。

企业需要采集各种数据，包括用户行为数据、市场调研数据、生产销售数据等，以便更好地了解市场需求、优化产品设计和提升服务质量。

传统的数据采集方式繁琐且不稳定，需要人工不断地进行数据提取和整理，效率低且易出错。

解决方案为了解决传统数据采集方式存在的问题，我们提出了基于云计算技术的数据采集系统解决方案。

该方案基于现代化的计算资源，利用云计算平台提供的强大计算和存储能力，实现了高效、稳定、可扩展的数据采集系统。

系统架构该数据采集系统采用了分布式架构，包括以下几个组件：1.数据源：数据采集系统通过各种方式获取数据，可以是传感器、网络爬虫、数据库等。

2.数据收集器：数据收集器负责将采集到的数据进行初步处理，并发送到中央服务器。

3.中央服务器：中央服务器作为数据的集中存储和处理中心，在云端提供强大的计算和存储能力。

它负责接收、存储和管理采集到的数据，以及提供查询和分析接口供用户使用。

4.用户界面：用户界面是用户和数据采集系统之间的交互界面，用户可以通过界面对数据进行查询、分析和导出。

系统特点1.高可靠性：该系统采用分布式架构，数据在多个节点之间进行备份和冗余，确保数据的安全性和可靠性。

在节点故障时，系统能够自动切换到备份节点，不会丢失数据。

2.高扩展性：采用云计算平台提供的资源，在需要扩展系统规模时，只需增加计算和存储资源即可，无需过多的人力和物力投入。

3.实时性：数据采集和处理都是实时的，能够及时响应用户请求，提供最新的数据分析结果。

4.灵活性：系统支持自定义数据采集和处理规则，用户可根据实际需求进行定制。

实施方案步骤一：需求分析在实施系统之前，需要进行需求分析，明确系统的功能和性能要求。

Modbus TCP的OPC服务器设计

基于Modbus TCP的OPC服务器设计由于目前广泛应用的DCS、FCS、SCADA 等传统计算机测控系统使用的智能仪表设备、分布式I／O模块、PLC 等设备来自于不同的生产商，而各生产商为了各自的商业利益，没有遵循统一的接口规范，造成了设备之间的通信异常复杂，难以实现现场设备与上层控制软件间的信息交互和各现场设备间的直接互联与互操作，因此限制了计算机测控系统开放性、通用性的提高。

OPC(OLE for Process Control，用于过程控制的对象链接和嵌入)技术为解决工业客户机与各种设备间通讯而产生的一项工业技术规范和标准。

OPC 技术规范是OPC 基金会制定的，它提供了统一的数据访问软硬件接口，将现场信号按照统一的标准与SCADA(监控与数据采集系统)，HMI(人机接口)等软件无缝连接起来，同时将硬件和应用软件有效地分离开。

只要硬件开发商提供带有OPC接口的服务器，任何支持OPC接口的客户程序均可采用统一的方式对不同硬件厂商的设备进行存取，无须重复开发驱动程序，因此大大提高了控制系统的互操作性和适应性。

OPC技术1．OPC核心基础COM主要是为了实现软件复用和互操作，并且为基于Windows的应用程序提供统一的、可扩展的、面向对象的通讯标准，DCOM是COM技术在分布式计算领域的扩展，支持在局域网、广域网甚至因特网上不同计算机的对象之间的通讯。

OPC技术是COM在工业领域的一种特殊应用，实质上，OPC规范就是定义了一些用于数据访问、事件报警处理、历史数据访问等的COM对象和接口。

2．OPC DA规范OPC DA规范是整个OPC协议族中的核心和基础，所有的其他OPC规范都以OPC DA规范为基础进行扩展而来。

对于高敏感度的实时数据，将其从实时数据中分离，提出报警/事件的概念，制定了专门的OPC报警事件(OPC Alarm and Events)接口规范；对于面向趋势显示、历史分析、报表的数据，OPC制定了历史数据访问(OPC Historical Data Access)接口规范。

智慧渔业数据采集系统设计方案 (2)

智慧渔业数据采集系统设计方案智慧渔业数据采集系统的设计方案1. 引言智慧渔业数据采集系统是为了提高渔业管理的效益而设计的。

该系统通过采集渔民和渔船的相关数据，并进行有效的分析和管理，以实现对渔业资源的合理利用和保护。

本文将介绍智慧渔业数据采集系统的设计方案。

2. 系统架构智慧渔业数据采集系统采用客户端-服务器架构。

客户端是安装在渔船上的设备，用于采集和发送数据。

服务器是数据接收和处理的中心，以确保数据的实时性和完整性。

系统采用分布式架构和数据库集群，保证系统的稳定性和可扩展性。

3. 系统功能智慧渔业数据采集系统的主要功能包括数据采集、数据传输、数据处理和数据分析等。

数据采集功能：系统通过安装在渔船上的设备，采集渔民和渔船的相关数据，包括航线、渔获量、渔获种类、渔船状态等。

数据传输功能：采集到的数据通过无线网络传输到服务器，保证数据的实时性和完整性。

数据处理功能：服务器接收到数据后，对数据进行处理和清洗，确保数据的准确性和可用性。

数据分析功能：系统对采集到的数据进行分析，包括渔业资源的分布、渔获量的预测、渔船运行状态的监测等，为渔业管理部门提供决策支持。

4. 系统设计智慧渔业数据采集系统的设计包括硬件和软件两方面。

硬件设计：系统的硬件包括渔船上的设备和服务器所需的硬件设施。

渔船上的设备需要具备数据采集、传输和存储的功能，同时要具备防水、抗震和抗干扰的特性。

服务器需要具备高性能的处理能力和大容量的存储空间，以应对大量数据的处理和存储需求。

软件设计：系统的软件包括客户端软件和服务器软件。

客户端软件负责数据的采集、传输和本地存储，采用C/C++或Java等编程语言开发。

服务器软件负责数据的接收、处理和分析，采用分布式计算和数据库技术，如Hadoop、Spark和MongoDB等。

5. 系统实施智慧渔业数据采集系统的实施包括设备的安装、网络的部署和软件的开发等。

设备的安装：需要在渔船上安装数据采集设备，同时保证设备的正常运行和可靠性。

智慧配电室监控系统系统设计方案

智慧配电室监控系统系统设计方案智慧配电室监控系统是一个基于物联网和人工智能技术的智能化配电室管理系统。

它可以实时监测配电室的运行状态，包括电气设备的温度、湿度、电流等参数，并能够及时报警和进行故障诊断。

以下是一个智慧配电室监控系统的设计方案：一、系统架构设计：智慧配电室监控系统主要包括传感器节点、数据采集服务器、云平台和用户终端四个部分。

传感器节点负责对配电室的电气设备进行数据采集，数据采集服务器将采集到的数据进行汇总存储和处理，云平台提供数据存储和分析功能，用户终端可以通过手机、电脑等设备实时查看配电室的运行情况。

二、传感器节点设计：传感器节点包括温度传感器、湿度传感器、电流传感器等多种传感器。

它们通过无线网络与数据采集服务器进行通信，将采集到的数据传输给数据采集服务器。

三、数据采集服务器设计：数据采集服务器主要负责对传感器节点采集到的数据进行处理和存储。

它可以实时监测传感器节点的状态，并根据设定的阈值进行报警。

同时，数据采集服务器还能够对采集到的数据进行分析，进行故障诊断和预测。

四、云平台设计：云平台负责对数据进行存储和分析。

它可以将历史数据存储在云端，用户可以随时查看配电室的历史运行情况。

同时，云平台还可以对数据进行分析，提供故障诊断和预测等功能。

五、用户终端设计：用户终端可以通过手机、电脑等设备实时查看配电室的运行情况。

用户可以设置报警阈值、查看历史数据、接收报警信息等。

六、系统功能设计：1. 实时监测配电室的运行情况，包括温度、湿度、电流等参数。

2. 设置报警阈值，当参数超过设定的阈值时，即可发送报警信息给用户。

3. 对采集到的数据进行分析，提供故障诊断和预测。

4. 提供历史数据查询功能，用户可以随时查看配电室的历史运行情况。

5. 多用户管理功能，可以为不同用户提供不同的权限和服务。

七、系统优势：1. 实时监测：能够实时监测配电室的运行情况，及时发现故障和异常。

2. 故障诊断和预测：能够对传感器采集到的数据进行分析，提供故障诊断和预测，降低故障率。

基于ESP32的无线数据采集系统设计

㊀第３９卷第１期㊀㊀㊀㊀㊀佳木斯大学学报(自然科学版)㊀㊀Ｖｏｌ.３９Ｎｏ.１㊀２０２１㊀年０１月㊀㊀㊀ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉａｍｕｓｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ)㊀Ｊａｎ.㊀２０２１文章编号:１００８－１４０２(２０２１)０１－０１３４－０６基于ＥＳＰ３２的无线数据采集系统设计①高㊀培１ꎬ㊀何栋炜２(１.福建商学院ꎬ福建福州３５００１２ꎻ２.福建工程学院ꎬ福建福州３５０１１８)摘㊀要:㊀设计了一套以ＥＳＰ３２主控芯片为核心的无线数据采集系统ꎮＦｒｅｅＲＴＯＳ操作系统平台下设计了系统程序ꎬ系统通过ＥＳＰ３２的ＳＰＩ接口收集数据并进行缓存ꎬ同时连接指定Ｗｉｆｉ网络ꎬ建立服务器ꎬ并通过ｓｏｃｋｅｔ建立与上位机(电脑)的通讯ꎬ将所收集数据传输给上位机ꎮ实验结果表明ꎬ所设计的基于ＥＳＰ３２的无线数据采集系统ꎬ能够与上位机系统保持稳定的网络通信ꎬ并实现将采集数据发送至上位机进行显示及存储ꎮ关键词:㊀ＥＳＰ３２ꎻＳＰＩꎻＷｉｆｉ技术ꎻ数据采集系统中图分类号:㊀ＴＰ３１６.２㊀㊀㊀㊀文献标识码:㊀Ａ０㊀引㊀言无线数据采集是现代信息通信研究的重要组成部分ꎮ在很多领域ꎬ比如人员无法到达的偏僻环境㊁高腐蚀性及现场无法利用有线连接的环境ꎬ选择有线数据采集传输系统显然己无法满足数据采集和传输的需要ꎮ无线数据采集方式就成为了一种有效的替代方式ꎬ它与传感器网络㊁信息处理等作为现代数据监测控制的基本技术ꎬ在物联网㊁工业控制㊁环境监测等方面得到了越来越广泛的应用[１－２]ꎮＥＳＰ３２是乐鑫继ＥＳＰ８２６６后推出的一款集成Ｗｉｆｉ功能的蓝牙系统级芯片ꎬ基于ＥＳＰ３２的强大的处理能力㊁低功耗及高速稳定的Ｗｉｆｉ通信等特点ꎮ设计一套以ＥＳＰ３２主控芯片为核心的无线数据采集系统ꎬ系统通过ＥＳＰ３２连接芯片ＳＴＭ３２Ｆ４０７进行数据采集ꎬ再使用无线Ｗｉｆｉ模块连接指定网络ꎬ通过Ｓｏｃｋｅｔ接口与上位机进行通讯ꎬ将采集的数据传输给上位机系统ꎮ１㊀系统硬件设计无线数据采集系统硬件结构如图１所示ꎬ主要由数据源模块(本设计中使用ＳＴＭ３２Ｆ４０７ＺＧ)㊁ＥＳＰ３２模块及上位机三部分构成ꎮ其中ＥＳＰ３２与数据源模块通过ＳＰＩ接口连接ꎬ本设计中ＥＳＰ３２模块作为ＳＰＩＳｌａｖｅ(被动式ＳＰＩ设备)ꎬ数据源模块作为ＳＰＩＭａｓｔｅｒ(ＳＰＩ主动设备)ꎻＥＳＰ３２通过ＡＰ(无线访问接入点)ꎬ与上位机建立以太网络连接ꎮ系统运行时ꎬ数据源模块周期性地将数据发送给ＥＳＰ３２模块ꎬＥＳＰ３２系统对所采集到的数据进行缓存ꎬ在与上位机保持连接的同时将所采集到的数据通过ＷｉＦｉ网络发送给上位机ꎬ上位机则对数据进行存储及实时显示ꎮ图１㊀无线数据采集系统硬件结构图ＥＳＰ３２作为ＳＰＩＳｌａｖｅ使用时ꎬ只能等待ＳＰＩＭａｓｔｅｒ发起通信连接ꎬ并根据主机提供的时钟信号接收数据ꎮＳＴＭ３２Ｆ４０７是由ＳＴ(意法半导体)开发的一种高性能微控制器ꎬ作为ＳＰＩＭａｓｔｅｒ使用时ꎬ每个ＳＰＩ控制器可以使用多个片选信号(ＣＳ０~ＣＳ２)来连接多个被动式ＳＰＩ设备ꎮ图２为ＥＳＰ３２与ＳＴＭ３２Ｆ４０７设备的通信电气连接图ꎬ其中ＣＳ为片选信号ꎬＳＣＫ为时钟信号ꎬＭＯＳＩ为主设备数据输出线ꎬＭＩＳＯ为从设备数据输出ꎮ①收稿日期:２０２０－１１－２６基金项目:福建省自然科学基金项目(２０１８Ｊ０１６４０)ꎻ福建省中青年教师教育科研项目(ＪＴ１８０６３５)ꎮ作者简介:高培(１９８４－)ꎬ女ꎬ讲师ꎬ硕士ꎬ研究方向:物联网应用ꎮ第１期高㊀培ꎬ等:基于ＥＳＰ３２的无线数据采集系统设计２㊀系统主程序设计ＥＳＰ３２的主程序设计主要包括两个模块ꎬＷｉｆｉ网络配置模块和线程与队列模块ꎮ其中Ｗｉｆｉ网络配置模块负责网络配置ꎬ线程与队列模块负责实现无线数据采集系统的主要功能ꎬ即:ＳＰＩ数据采集与网络数据发送[３]ꎮ主程序设计流程图见图３所示ꎬ具体包括以下几个步骤:１.程序初始化:初始化ＮＶＳ存储和Ｗｉｆｉ模式配置ꎮ２.连接网络ꎬ由Ｗｉｆｉ网络配置模块连接到指定ＡＰꎬ并获得ＡＰ分配的ＩＰꎮ３.创建三个线程:ＳＰＩ数据接收线程用于调用ＳＰＩ底层驱动来接收ＳＴＭ３２Ｆ４０７发送的数据并进行缓存ꎻ数据发送线程则创建Ｓｏｃｋｅｔ与上位机ＰＣ建立无线通信连接ꎬ并与ＳＰＩ接收线程协同将数据发送到上位机ꎻＷＥＢ服务器线程模块为上位机提供信息查询ꎬ使上位机可以通过浏览器获取ＥＳＰ３２系统上的运行信息ꎮ图２㊀ＥＳＰ３２与ＳＴＭ３２Ｆ４０７设备的通信电气连接图图３㊀系统主程序设计框图下面具体介绍每个模块的功能及程序设计ꎮ２.１㊀ＷＩＦＩ网络配置模块程序设计２.１.１㊀ＷＩＦＩ模式选择ＥＳＰ３２芯片支持高速稳定的ＷＩＦＩ通信ꎬ并支持三种模式: ＡＰ㊁ＳＴＡ㊁ＡＰ＋ＳＴＡ ꎮ本设计采用ＳＴＡ模式ꎬ使用ＷＩＦＩ＿ｉｎｉｔ＿ｓｔａ()函数进行ＳＴＡ模式配置[４]ꎮ进入ＳＴＡ模式之前ꎬ需要配置ＷＩＦＩ账号和密码才能连接到指定ＡＰꎮ图４㊀ＳＴＡ模式配置流程图２.１.２㊀ＳＴＡ模式配置ＳＴＡ模式的配置总体流程如图４所示ꎬ使用函数ＷＩＦＩ＿ｉｎｉｔ＿ｓｔａ()完成ＳＴＡ模式配置ꎬ具体包括以下工作:１.创建事件组标志ꎬ用于识别ＷＩＦＩ连接过程中的各种标志位ꎮ２.初始化硬件/软件:使用ｔｃｐｉｐ＿ａｄａｐｔｅｒ＿ｉｎｉｔ() 函数初始化ＴＣＰ/ＩＰ适配层ꎬ清空之前保存的ＩＰ信息ꎻ使用ｅｓｐ＿ｅｖｅｎｔ＿ｌｏｏｐ＿ｉｎｉｔ() 初始化事件调度器ꎬ使事件回调函数能够从初始位置判断标志位ꎮ使用ＷＩＦＩ＿ｉｎｉｔ＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｔｃｆｇ＝ＷＩＦＩ＿ＩＮＩＴ＿ＣＯＮＦＩＧ＿ＤＥＦＡＵＬＴ() 语句初始化ＷＩＦＩ模块的底层参数信息ꎻ使用ｅｓｐ＿ＷＩＦＩ＿ｉｎｉｔ(＆ｃｆｇ) 初始化ＷＩＦＩ驱动ꎮ５３１佳木斯大学学报(自然科学版)２０２１年３.对ＳＴＡ模式参数进行配置ꎬ把路由器的ＷＩＦＩ账号㊁密码数据放入标准变量中ꎮ４.使ｅｓｐ＿ＷＩＦＩ＿ｓｅｔ＿ｍｏｄｅ(ＷＩＦＩ＿ＭＯＤＥ＿ＳＴＡ) 用来设置ＳＴＡ模式ꎻｅｓｐ＿ＷｉＦｉ＿ｓｅｔ＿ｃｏｎｆｉｇ(ＥＳＰ＿ＩＦ＿ＷＩＦＩ＿ＳＴＡꎬ＆ＷｉＦｉ＿ｃｏｎｆｉｇ)设置ＳＴＡ模式的配置信息ꎻ ｅｓｐ＿ＷＩＦＩ＿ｓｔａｒｔ() 语句启动ＷＩＦＩ状态机ꎮ２.２㊀线程与队列模块程序设计线程与队列模块的程序设计框图如图５所示ꎬ主要包括三个线程和一个队列的程序设计ꎮ三个线程分别是ＳＰＩ数据采集线程㊁数据发送线程和ＷＥＢ服务线程ꎬ另外为保证ＥＳＰ３２系统及时有效地进行数据接收和发送ꎬ需要采用队列来保持ＳＰＩ数据采集线程和数据发送线程之间的数据同步[５]ꎮ图５㊀线程与队列模块的程序设计框图２.２.１㊀队列设计使用ＦｒｅｅＲＴＯＳ的队列ｑｕｅｕｅ实现ＳＰＩ数据采集线程和数据发送线程之间数据同步ꎮ队列的基本原理是不同的线程任务或者中断程序都能够使用队列将数据写入ꎬ或者读取数据ꎮ队列实际上是一个固定大小的空间ꎬ任何线程任务都可以对它进行读写ꎮ主程序中语句ｑｕｅｕｅ＝ｘＱｕｅｕｅＣｒｅａｔｅ(ＢＬＯＣＫ＿ＮＵＭꎬｓｉｚｅｏｆ(ｃｈａｒ∗))ꎻ 用来创建队列ꎬＦｒｅｅＲＴＯＳ会分配固定的空间供线程读写数据ꎮ其中ＢＬＯＣＫ＿ＮＵＭ设置可存储的数据单元个数与缓冲区存储空间个数一致ꎮ参数２设置数据单元的大小ꎬ线程间只需传递存储空间的首地址即可ꎮ２.２.２㊀ＳＰＩ数据采集线程程序设计ＥＳＰ３２通过ＳＰＩ协议与ＳＴＭ３２Ｆ４０７进行数据传输ꎬＳＴＭ３２Ｆ４０７间隔一定的时间向ＥＳＰ３２发送数据字节[６]ꎮ为实现ＳＰＩ数据采集及两个线程间的数据传递ꎬ同时考虑到ＥＳＰ３２有限的内存及ＳＰＩ底层驱动机制ꎬ程序设计采用一个环形缓冲区来存储从ＳＰＩ信号线上接收到的数据ꎬ环形存储器的大小为Ｍ∗ＮＢｙｔｅｓꎬ其中Ｍ是单个存储空间的大小ꎬＮ代表存储空间个数ꎮ本次设计中ＥＳＰ３２的ＳＰＩ底层驱动采用ＤＭＡ机制ꎬ因此所建立的环形缓冲空间需要向系统申请ＤＭＡ访问用的内存空间ꎬ需要用到ｈｅａｐ＿ｃａｐｓ＿ｍａｌｌｏｃ函数ꎬＭＡＬＬＯＣ＿ＣＡＰ＿ＤＭＡꎬ单个存储空间大小的选择最好根据每个周期ＳＰＩ发送数据的长度选择ꎬ即Ｍ为每个周期ＳＰＩ发送数据长度的整数倍ꎬ同时为了保证网络发送效率ꎬＭ需要选择尽量接近ＭＴＵ大小１３００(ＥＳＰ３２不支持分片ꎬ且分片影响效率)ꎬ每次发送长度为６４Ｂｙｔｅｓꎬ因此选择Ｍ为６４∗２０＝１２８０Ｂｙｔｅｓꎬ存储空间个数Ｎ方面ꎬ理论上选择越大的Ｎꎬ系统运行中缓存空间越大ꎬＳＰＩ接收出现错误的概率越小ꎬ但由于ＥＳＰ３２的内存空间有限ꎬＮ过大会影响其他线程ꎬ通过实验选择Ｎ为５ꎮＳＰＩ数据采集程序主要包括:ＳＰＩ驱动初始化ꎬ环形缓冲区初始化ꎬＳＰＩＳｌａｖｅ读取程序ꎮＳＰＩＳｌａｖｅ驱动程序通过操作ＤＭＡ和ＳＰＩ控制器与ＳＰＩＭａｓ￣ｔｅｒ进行通信ꎬ同时对应用程序提供访问接口ꎬ详细的数据结构及程序设计可参考文献[７]ꎮＳＰＩＳｌａｖｅ读取程序流程为:１.循环调用ｓｐｉ＿ｓｌａｖｅ＿ｔｒａｎｓｍｉｔ将当前缓冲区以及接收数据信息通过ｓｐｉ＿ｓｌａｖｅ＿ｉｎｔｅｒｆａｃｅ＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｔ结构体指定给底层驱动ꎬ并启动ＳＰＩ接收ꎬ线程进入挂起状态等待接收结束ꎮ２.接收结束后ꎬ线程继续运行ꎬ将接收到的数据所在存储空间的首地址通过ｘＱｕｅｕｅＳｅｎｄＴｏＢａｃｋ加入队列ꎮ３.将当前缓冲区切换为环形缓冲区的下一存储空间ꎬ重复１ꎮ２.２.３㊀数据发送线程程序设计在ＳＴＡ模式下ꎬＳｏｃｋｅｔ接口与上位机有两种建立通信连接的方式ꎬ即ＴＣＰ模式和ＵＤＰ模式 ꎮ由于ＴＣＰ模式传输的数据不容易丢失ꎬ而ＵＤＰ模式传输的数据容易出现错误丢失情况ꎬ因此本次连接采用ＴＣＰ模式ꎮ当ＥＳＰ３２连接上ＷＩＦＩ并获取到ＡＰ分配的ＩＰ后ꎬ即可通过Ｓｏｃｋｅｔ接口与上位机建立通讯ꎬ发送获取到的数据ꎮＳｏｃｋｅｔ是ＥＳＰ３２和上位机之间建立通讯的接口ꎮＥＳＰ３２主动对上位机发起连接请求ꎬ上位机在连接前开启监听的Ｓｏｃｋｅｔ接口ꎬ以实时监听客户端的请求ꎬ连接建立完成后ꎬＥＳＰ３２和上位机即可进行通信ꎮＥＳＰ３２与上位机通信连接建立流程如图６所示:主要步骤及具体程序描述如下[８]:６３１第１期高㊀培ꎬ等:基于ＥＳＰ３２的无线数据采集系统设计１.定义以下套接字描述符: ｓｏｃｋ＿ｆｄ监听套接口描述符ꎻ ｃｌｉｅｎｔ＿ｆｄ数据传输套接口描述符ꎻ ｂｉｎｄ＿ｆｄ绑定ＩＰ/端口套接口描述符ꎮ定义本地地址变量ｍｙ＿ａｄｄｒ ꎬ用于保存本地ＩＰ与端口号ꎻ定义目标地址变量ｃｌｉｅｎｔ＿ａｄｄｒ ꎬ用于保存目标机ＩＰ及端口号ꎮ２.使用ｓｏｃｋｅｔ(ＡＦ＿ＩＮＥＴꎬＳＯＣＫ＿ＳＴＲＥＡＭꎬ０)语句创建Ｓｏｃｋｅｔ监听ꎮ图６㊀ＥＳＰ３２与上位机通信连接建立流程图３.将本地的ＩＰ㊁端口号㊁协议类型与Ｓｏｃｋｅｔ绑定ꎬ主要程序如下:ｍｙ＿ａｄｄｒ.ｓｉｎ＿ｆａｍｉｌｙ＝ＡＦ＿ＩＮＥＴꎻｍｙ＿ａｄｄｒ.ｓｉｎ＿ｐｏｒｔ＝ｈｔｏｎｓ(ＰＯＲＴ)ꎻｍｙ＿ａｄｄｒ.ｓｉｎ＿ａｄｄｒ.ｓ＿ａｄｄｒ＝ｈｔｏｎｌ(ＩＮＡＤＤＲ＿ＡＮＹ)ꎻｂｉｎｄ＿ｆｄ＝ｂｉｎｄ(ｓｏｃｋ＿ｆｄꎬ(ｓｔｒｕｃｔｓｏｃｋａｄｄｒ∗)＆ｍｙ＿ａｄｄｒꎬｓｉｚｅｏｆ(ｍｙ＿ａｄｄｒ))ꎻ４.开启监听Ｓｏｃｋｅｔ使系统处于监听状态ꎬ等待上位机的连接请求ꎬ使用语句为ｌｉｓｔｅｎ(ｓｏｃｋ＿ｆｄꎬ１０) 进行监听ꎮ５.接受上位机的连接请求ꎬ使用ａｃｃｅｐｔ(ｓｏｃｋ＿ｆｄꎬ(ｓｔｒｕｃｔｓｏｃｋａｄｄｒ∗)＆ｃｌｉｅｎｔ＿ａｄｄｒꎬ＆ｓｉｎ＿ｓｉｚｅ)语句建立通信ｓｏｃｋｅｔꎮ６.确定连接建立后ꎬ调用ｘＱｕｅｕｅＲｅｃｅｉｖｅ读取队列ꎬ如果队列为空ꎬ线程挂起直至队列非空ꎮ如果队列为非空ꎬ从队列中获取数据存储空间首地址ꎮ７.使用ｗｒｉｔｅ(ｎｅｗｃｏｎｎꎬ(ｃｈａｒ∗)ｔｍｐꎬＢＵＦ＿ＳＩＺＥ)向上位机发送数据ꎮ如果发送失败就会返回－１ꎬ程序进入报错停止发送程序ꎻ如果发送数据成功会将实际发送出的字符数返回ꎬ程序回到６ꎮ２.２.４㊀Ｗｅｂ服务器线程程序设计Ｗｅｂ是一种网络通信协议ꎬ是一种在单个ＴＣＰ连接上进行全双工通讯的协议ꎮ如图７所示ꎬＥＳＰ３２连接上ＷＩＦＩ后ꎬ会创建一个ＷＥＢ服务器线程ꎬ该线程用于为上位机提供信息查询ꎮ当上位机发送ＨＴＴＰ请求时ꎬ系统会将从ＳＰＩ接收的数据和发送成功的数据信息返回到上位机的浏览器中ꎬ方便用户查询在数据通信过程中是否存在报文丢失ꎮ图７㊀ＷＥＢ服务线程工作过程示意图图８㊀硬件设备连接图图９㊀ＥＳＰ３２连接至ＷＩＦＩ过程图ＷＥＢ服务线程程序设计主要步骤如下[９]:１.创建Ｓｏｃｋｅｔ连接ꎬ并绑定本地ＩＰ地址和８０端口ꎬ用于监听上位机的连接请求ꎮ当上位机发出连接请求后ꎬ系统会与上位机建立连接ꎬ并建立通信ｓｏｃｋｅｔꎮ创建Ｓｏｃｋｅｔ和建立连接的具体程序设计可参考３.２.３节ꎮ２.ＥＳＰ３２读取上位机发送的请求数据ꎬ将其放在ｒｅｃｖ＿ｂｕｆｆｅｒ的字符型数组中ꎬ通过语句ｓｔｒｎｃｍｐ((ｃｈａｒ∗)ｒｅｃｖ＿ｂｕｆｆｅｒꎬ"ＧＥＴ"ꎬ３)＝＝０判断请７３１佳木斯大学学报(自然科学版)２０２１年求报文前三个字符是否为ＧＥＴ ꎬ如果是的话会执行如下命令:ｓｐｒｉｎｔｆ(ｄｉｓｐꎬ"ｓｐｉ:％ｄꎻｔｃｐ:％ｄ!＼ｒ＼ｎ"ꎬｓｐｉ＿ｃｏｕｎｔꎬｔｃｐ＿ｃｏｕｎｔ)ꎻｓｔｒｃｐｙ(ｈｔｍｌｄａｔａꎬｈｔｍｌｄａｔａ＿ｈ)ꎻｓｔｒｃａｔ(ｈｔｍｌｄａｔａꎬｄｉｓｐ)ꎻｓｔｒｃａｔ(ｈｔｍｌｄａｔａꎬｈｔｍｌｄａｔａ＿ｔ)ꎻｗｒｉｔｅ(ｃｏｎｎꎬｈｔｍｌｄａｔａꎬｓｔｒｌｅｎ(ｈｔｍｌｄａｔａ))ꎻ其中ｄｉｓｐ为自定义的字符型数组ꎬ用于存放返回的数据ꎻｓｐｉ＿ｃｏｕｎｔ为系统统计接收到的ＳＰＩ数据ꎬｔｃｐ＿ｃｏｕｎｔ为系统发送给上位机的数据ꎻｈｔｍｌｄａｔａ为长度为２００的字符型数组ꎻｈｔｍｌｄａｔａ＿ｈ和ｈｔｍｌｄａ￣ｔａ＿ｔ定义如下:ｃｈａｒｈｔｍｌｄａｔａ＿ｈ[]＝"«ｈｔｍｌ>«ｈｅａｄ><ｔｉｔｌｅ></ｔｉｔｌｅ></ｈｅａｄ>«ｃｅｎｔｅｒ><ｐ>"ꎻｃｈａｒｈｔｍｌｄａｔａ＿ｔ[]＝"</ｃｅｎｔｅｒ>«/ｈｔｍｌ>"ꎻ最后通过ｗｒｉｔｅ函数将加上ＨＴＭＬ标签的数据返回到上位机的浏览器中显示出来ꎮ对于需要返回的其它信息也可以由用户自行定义ꎮ图１０㊀上位机接收数据绘图图１１㊀上位机接收数据图３㊀实验验证本次实验主要通过两个开发板进行系统搭建ꎬ一块是ＥＳＰ３２－ＤｅｖＫｉｔＣꎬ开发环境是Ａｉ－Ｔｈｉｎｋ￣ｅｒＩＤＥＶ１.０ꎬ另一块是ＳＴＭ３２Ｆ４０７ꎬ两个开发板之间的ＳＰＩ连接原理如图２所示ꎮ由于我们只需要进行单向发送ꎬ所以除去ＶＣＣ和接地线ꎬ只需要连接三条线ꎮ用杜邦线根据电路接线图连接好实物图ꎬ完成后的硬件设备连接如图８所示ꎮ图中每种颜色的杜邦线对应条接线ꎬ黑色为地线ꎬ绿色为串行时钟信号线ꎬ橙色为ＭＯＳＩ数据信号线ꎬ黄色为片选信号线ꎮ图１２㊀ＷＥＢ查询系统信息图实验主要验证ＥＳＰ３２与Ｗｉｆｉ的连接是否正常ꎬ以及是否能正常接收ＳＰＩ数据并通过ＷｉＦｉ发送数据到上位机ꎬ同时计算数据在传输的过程中的速率及丢包率ꎮ首先测试ＥＳＰ３２与ＷｉＦｉ的连接ꎬ可以采用串口调试工具打印ＥＳＰ３２输出的信息ꎬ明确ＥＳＰ３２当前的运行连接状态ꎻ系统连接上电后即进入了准备状态ꎬ按下ＥＳＰ３２ＲＳＴ键ꎬＥＳＰ３２会自动连接ＷｉＦｉꎮ通过串口调试工具可以看到整个ＷｉＦｉ连接过程ꎬ如图９所示通过图９可以看到ＥＳＰ３２系统首先会进行ＳＴＡ模式配置ꎬ当完成ＳＴＡ模式配置后会输出当前的用户名和密码ꎬ接下来ＡＰ会为其分配ＩＰ地址ꎮ当打印获取到ＩＰ地址的时候表示ＥＳＰ３２连接ＡＰ成功ꎬＡＰ分配的ＩＰ地址是１９２.１６８.２.３０ꎮ通过串口打印的提示信息可以看到ＥＳＰ３２系统的准备过程ꎬ其中ｓｐｉ＿ｔａｓｋｏｎ表示ＳＰＩ数据接收线程开启ꎻＤａｔａ＿ｔｒａｎｓ＿ｔａｓｋｏｎ表示数据发送线程开启ꎻＤａ￣８３１第１期高㊀培ꎬ等:基于ＥＳＰ３２的无线数据采集系统设计ｔａ＿ｔｒａｎｓ＿ｔａｓｋｌｉｓｔｅｎ和Ｉｎｉｔｉａｌ＿ＳＰＩＤｏｎｅ表示ＥＳＰ３２系统开启了ＳＰＩ的监听端口并完成ＳＰＩ初始化配置ꎻＨｔｔｐ＿ｔａｓｋｏｎ表示ＷＥＢ服务线程开启ꎻＤａｔａ＿ｔｒａｎｓ＿ｔａｓｋａｃｃｅｐｔ表示ＥＳＰ３２系统与上位机已经建立了ＴＣＰ连接并且可以开始进行数据传输ꎮ通过图１０可以看到上位机接收的数据总字节数为３８４００Ｂｙｔｅｓꎬ并且数据从０开始递增到２后又重置为０ꎮ上位机将接收到的数据以后缀为.ｄａｔ的文件进行存储ꎬ打开文件可以看到具体的接收数据ꎬ如图１１所示ꎬ在不考虑浮点数存储误差的情况下ꎬ每个数据间隔０.００１ꎮ最后ꎬ为了验证发送过程中的成功率ꎬ可以通过浏览器访问ＥＳＰ３２系统获取接收和发送的数据量ꎬ如图１２所示:其中ｓｐｉ:３８４０００Ｂｙｔｅｓ表示ＥＳＰ３２系统从ＳＴＭ３２Ｆ４０７系统接收到的ＳＰＩ数据为３８４０００Ｂｙｔｅｓꎮｔｃｐ:３８４０００Ｂｙｔｅｓ表示ＥＳＰ３２系统从ＴＣＰ连接发送给上位机的数据ꎬＥＳＰ３２系统接收的数据量和发送出去的数据量一致ꎬ并且通过图１０上位机软件可以看到上位机接收到的数据总量也为３８４０００ＢｙｔｅｓꎬＥＳＰ３２系统通过Ｗｉｆｉ发送给上位机的数据与上位机接收到的数据一致ꎬ说明数据在无线传输的过程中不存在丢包ꎬ丢包率为０％ꎮ另外从图中可以看到数据接收时间为６.０１Ｓꎬ通过计算可知数据传输速率为６２.５ＫＢ/ｓ(５００Ｋｂｐｓ)ꎮ实验结果表明本设计的系统可行有效ꎮ４㊀结㊀论以ＳＴＭ３２Ｆ４０７连接ＥＳＰ３２ꎬＥＳＰ３２通过ＷＩＦＥ连接上位机为例ꎬ针对ＥＳＰ３２无线网络配置㊁数据接收和发送程序进行了详细的设计与说明ꎬ同时对ＥＳＰ３２系统的ＷＥＢ服务程序进行设计ꎬ以方便上位机进行信息查询ꎮ最后通过硬件平台测试来验证应用程序有效性和驱动性能ꎮ实验结果表明ꎬ基于ＥＳＰ３２的无线数据采集传输系统程序设计合理ꎬ易于使用ꎬ但性能有待进一步优化和改进ꎮ未来将进一步优化硬件及软件设计ꎬ提高抗干扰及数据传输效率ꎬ提高系统性能ꎮ参考文献:[１]㊀ＫｏｄｅｒａＴ.ＡｄａｐｔｉｖｅａｎｔｅｎｎａｓｙｓｔｅｍｂｙＥＳＰ３２－ＰＩＣＯ－Ｄ４ａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｏｗｅｂｒａｄｉｏｓｙｓｔｅｍ[Ｊ].Ｈａｒｄｗａｒｅｘꎬ２０１８ꎬ３:９１－９９.[２]㊀刘豪ꎬ李佰猛.基于ＳＴＭ３２和ＥＳＰ３２的物联网晾衣架系统[Ｊ].电子制作ꎬ２０２０ꎬ０００(００２):３７－３９.[３]㊀王浩.基于Ｅｓｐ８２６６ＷＩＦＩ平台和ＭＱＴＴ协议的远程设备数据采集与控制设计[Ｊ].泰山学院学报ꎬ２０１７(０６):８６－９１. [４]㊀熊宇翔ꎬ杨子弘ꎬ刘佳.基于ＥＳＰ３２的居室燃气检测远程警报系统设计[Ｊ].计算机科学与应用ꎬ２０１９ꎬ９(１１):１０. [５]㊀ＥＳＰＲＥＳＳＩＦ.ＥＳＰ－ＩＤＦＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇＧｕｉｄｅ[Ｐ/ＯＬ].ｅｓｐ－ｉｄｆ.ｒｅａｄｔｈｅｄｏｃｓ.ｉｏ.[６]㊀ＳＴＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ.ＲＭ００９０ＲｅｆｅｒｅｎｃｅｍａｎｕａｌＳＴＭ３２Ｆ４０５ｘｘꎬＳＴＭ３２Ｆ４０７ｘｘꎬＳＴＭ３２Ｆ４１５ｘｘａｎｄＳＴＭ３２Ｆ４１７ｘｘａｄｖａｎｃｅｄＡＲＭ－ｂａｓｅｄ３２－ｂｉｔＭＣＵｓ[Ｐ/ＯＬ].ｗｗｗ.ｓｔ.ｃｏｍ. [７]㊀高培ꎬ何栋炜ꎬ郑潇.ＥＳＰ３２ＳＰＩＳｌａｖｅ总线接口驱动解析及应用[Ｊ].单片机与嵌入式系统应用ꎬ２０１９ꎬ０１９(００２):９－１４.[８]㊀ＦｒｅｅＲＴＯＳ.Ｍａｓｔｅｒｉｎｇ＿ｔｈｅ＿ＦｒｅｅＲＴＯＳ＿Ｒｅａｌ＿Ｔｉｍｅ＿Ｋｅｒｎｅｌ－Ａ＿Ｈａｎｄｓ－Ｏｎ＿Ｔｕｔｏｒｉａｌ＿Ｇｕｉｄｅ[Ｐ/ＯＬ].ｗｗｗ.ｆｒｅｅｒｔｏｓ.ｏｒｇ. [９]㊀ＦｒｅｅＲＴＯＳ.ＦｒｅｅＲＴＯＳ＿Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ＿Ｍａｎｕａｌ＿Ｖ１０.０.０[Ｐ/ＯＬ].ｗｗｗ.ｆｒｅｅｒｔｏｓ.ｏｒｇ.ＤｅｓｉｇｎｏｆＷｉｒｅｌｅｓｓＤａｔａＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＥＳＰ３２ＧＡＯＰｅｉ１ꎬ㊀ＨＥＤｏｎｇｗｅｉ２(１.ＦｕｊｉａｎＢｕｓｉｎｅｓｓＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＦｕｚｈｏｕ３５００１２ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＦｕｊｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＦｕｚｈｏｕ３５０１１８ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:㊀ＡｗｉｒｅｌｅｓｓｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＥＳＰ３２ｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ.Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｐｒｏｇｒａｍｉｓｄｅ￣ｓｉｇｎｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＦｒｅｅＲＴＯＳ.ＴｈｅｓｙｓｔｅｍｃｏｌｌｅｃｔｓａｎｄｃａｃｈｅｓｄａｔａｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅＳＰＩｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｆＥＳＰ３２.ＡｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅꎬｓｙｓｔｅｍｃｏｎｎｅｃｔｓｔｏｔｈｅＷｉＦｉｎｅｔｗｏｒｋａｎｄｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓａｓｅｒｖｅｒꎬｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｒｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｈｒｏｕｇｈｓｏｃｋｅｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬａｎｄｔｈｅｃｏｌｌｅｃｔｅｄｄａｔａａｒｅｔｒａｎｓｍｉｔｓｔｏｃｏｍｐｕｔｅｒ.Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅ￣ｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｏｒｐｏｓｅｄｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＥＳＰ３２ｃａｎｍａｉｎｔａｉｎｓｔａｂｌｅｎｅｔｗｏｒｋｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｃｏｍｐｕｔ￣ｅｒꎬａｎｄｃａｎｔｒａｎｓｍｉｔｔｈｅｃｏｌｌｅｃｔｅｄｄａｔａｔｏｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｒｆｏｒｄｉｓｐｌａｙａｎｄｓｔｏｒａｇｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:㊀ＥＳＰ３２ꎬＳＰＩꎬＥｔｈｅｒｎｅｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ９３１。

基于物联网技术的智能数据采集系统设计与应用

基于物联网技术的智能数据采集系统设计与应用基于物联网技术的智能数据采集系统设计与应用摘要：随着物联网技术的快速发展，智能数据采集已经成为提高生产效率和监测系统的必备工具。

本文介绍了基于物联网技术的智能数据采集系统的设计原理及其在各个领域的应用，包括农业、工业、城市管理等。

该系统通过传感器采集环境数据并通过无线网络传输到服务器，进而实现对数据的实时监测、分析和管理，为决策者提供科学依据。

关键词：物联网技术；智能数据采集；传感器；无线网络；实时监测一、引言物联网技术的快速发展和普及为各行各业提供了新的机遇和挑战。

其中，智能数据采集系统作为物联网技术的一个重要应用领域，已经在许多领域得到了广泛应用。

该系统通过无线传感器网络和无线通信技术，实现对环境数据的高效采集和实时监测，从而提供了有力的决策支持。

二、智能数据采集系统的设计原理智能数据采集系统由传感器模块、无线通信模块、数据处理模块和管理平台组成。

其中，传感器模块负责采集环境数据，无线通信模块将采集到的数据传输到服务器，数据处理模块对数据进行实时分析和处理，管理平台提供数据的可视化和管理功能。

1. 传感器模块传感器是智能数据采集系统的核心组成部分。

传感器根据不同的需求可以分别采集温度、湿度、气压等环境参数，也可以采集声音、光线等非环境参数。

传感器通过接收器接收信号，并将其转化为数字信号，然后通过无线通信模块传输给服务器。

2. 无线通信模块无线通信模块负责将传感器采集到的数据通过无线网络传输到服务器。

目前，常用的无线通信技术包括无线局域网（WiFi）、蓝牙（Bluetooth）和移动通信网络（2G、3G、4G等）等。

根据实际需求选择合适的无线通信技术，确保数据的稳定传输和安全性。

3. 数据处理模块数据处理模块对采集到的数据进行实时分析和处理，包括数据清洗、数据提取、数据计算等。

为了提高数据处理效率和减少数据传输量，可以在传感器模块中加入数据预处理功能，将部分计算、过滤等处理任务交给传感器模块完成。

水电站远程集控分布式数据采集系统设计

《电气自动化》2020年第42卷第6期__________________________________自动控制系统与装置Automatic Co n trol Systems&Equipme n ts水电站远程集控分布式数据采集系统设计何鹏辉，祝云，姚梦婷(广西大学电气工程学院，广西南宁530004)摘要：随着厂站接入数目的增加和实时数据规模的不断扩大，现有数据采集系统面临着数据采集压力加大，实时性与可靠性难以保的。

针对上述，提岀面向服务的水电站远程集控分布式数据采集系统架构，依托数据分片和数据交余互分布式处理技术，对上控中心监控系统的实时数据进行分片采集，并将数据采果写入数据服务，实数据即服务的功能，以协同的方式实现了数据的分布式采集，了水电站远程集控系统在数据采集方面存在的性差、关联性强、数据不足与不易!目前，基于该架构了分布式数据采集系统，实际运行效果表明，系统可有有数据采集系统存在的性能瓶颈，适应了未来水电站集控业务的!关键词：水电站;远程集控;分布式;数据采集;面向服务架构DOI:10.3969/j.is.1000-3886.2020.06.029［中图分类号&TM764［文献标志码］A［文章编号&1000-3886(2020)06-0095-03Design ot a Distridutod Data Acquisition System0Remote Centilized Contral ot Hydropower StahonsHa Penghui,Zhu Yun,Yav Mengting(College eg Electrical Engineering,Guangpi Universito,Nanning Guangpi530004,China)Abstract:Along w:ith an increasing number ot power station accesses and continuous expansion ot the scale ot real-time data,the existing data acquisition system is faced w:ith such problems as increasing data acquisition pressure and difficult guarantee ot real-time performance and reliability-Thus,a service-oriented distributed data acquisition system architecture was proposed for remote centralized control ot hsdeopoweesiaioons.Resongon dosieobuied peoce s ongiechnoogoesoncJudongdaiaoeagmeniaioon and muiuaJbackup iheough daia ceo s ongoeedundancs,iheeeaoiomedaiaseniioihemonoioeongsssiemooihecenieaoeed conieoJcenieewascoecied on oeagmenis,and daiaacquosoioon eesu isweeeweo e n oniodaiaseeeoceioeeaoeeiheouncioon oodaiaasseeeoce.En ihoswas,dosieobuied daiaacquosoioon waseeaoeed iheough cooedonaioon oomu iop ecompuiees,and peob emsoopooeeeoaboois,sieongco e aioon,onadequaiedaia iheoughpuicapacoisand do o ocu ietpansoon on daiaacquosoioon ooiheeemoiecenieaoeed conieoJsssiem ooehsdeopoweesiaioonsweeeeesoeed.A dosieobuied daiaacquosoioon sssiem wasdeeeoped based on ihepeoposed aechoieciuee,and iheeesu isoooisaciuaJ opeeaioon ondocaied ihaiihesssiem couJd e o ecioeesbeeak iheough ihepeeooemancebo i eneck ooiheetosiongdaiaacquosoioon sssiem and meeiihedeeeopmenineedsooouiueesmaeihsdeopoweesiaioons.Keywordt:hydropower station;remote centralized control;distributed;data acquisition;surface-oriented archbecture(SOA)0引言随着智能电网与智能水电站建设的快速推进,各流域纷纷建立集控中心，流域水电控中心监控系统（以下简称水电站远程集控系统）实时数据规模得幅％&&!由于采用主备机方式时需采有实时数据，现有数据采集系统在数据吞吐能力、实时性、性以性面面临严，难以前“、少人值守”的水电站建设的对上述问题，本文提出面向服务的水电站远程集控分布式数据采集系统架构，依托分布式处理，对数据进行分片采集,并将每分片的数据处理结果写入数据服务，以供上层SCADA系统与其他调用，实数据即服务的功能。

OPC数据采集系统的设计与实现

OPC数据采集系统的设计与实现OPC（OLE for Process Control）数据采集系统是一种用于实时数据采集和监控的开放式标准，可以连接各种不同的硬件设备和软件系统。

在本文中，将介绍OPC数据采集系统的设计与实现。

首先，OPC数据采集系统的设计需要考虑以下几个方面。

1.硬件设备选择：根据实际需求和采集目标，选择合适的硬件设备，如传感器、PLC（可编程逻辑控制器）等。

2.数据传输方式：确定数据传输方式，可以选择有线或无线传输，如以太网、Wi-Fi等。

此外，还需要确定数据传输协议，如TCP/IP。

3.系统可扩展性：设计系统时应考虑到后续可能的扩展需求，以便系统能够适应未来的变化。

例如，要能够支持增加更多的设备和传感器。

4.安全性考虑：数据采集系统中的数据可能包含机密性信息，系统设计时应采取一些安全措施，如数据加密和访问权限控制等，以确保数据的安全性。

5.实时性要求：根据实际应用需求，考虑数据采集系统的实时性要求。

一些应用可能对数据的实时性要求较高，需要较低的延迟，而另一些应用则可以容忍较高的延迟。

接下来，介绍OPC数据采集系统的实现过程。

1.硬件设备连接：将选择的传感器、PLC等硬件设备连接到计算机或服务器上，确保连接稳定可靠。

2. 安装OPC服务器：在计算机或服务器上安装OPC服务器软件，如Kepware、OPC Server等。

这些软件可以将硬件设备的数据转换为OPC标准的格式，以便其他软件系统进行读取和使用。

3.配置OPC服务器：在OPC服务器软件中进行相应的配置，将硬件设备与OPC服务器进行绑定，配置相应的IO地址和数据项。

这样，OPC服务器就可以读取和写入硬件设备的数据。

4.开发数据采集应用程序：使用编程语言，如C++、C#等，开发数据采集应用程序。

该应用程序可以通过OPC服务器读取硬件设备的数据，并进行处理和存储。

5.配置通信协议和传输方式：根据实际需求，选择和配置通信协议和传输方式。

野外数据采集系统的设计与实现

野外数据采集系统的设计与实现
随着自然保护区的不断扩大和发展,记录和管理自然保护区的相关数据会产生相当大的工作量,采用由信息采集员后期统计的传统工作方式,已很难满足需求。

安卓智能手机作为当下主流的设备,它不仅携带方便,而且硬件配置和收集信息的能力越来越强,可以成为野外作业中重要的采集工具。

这样不仅可以有效的节省人力物力,而且为保护区的数据采集工作提供了便利,对提高野外数据采集工作效率具有很重要的实践意义。

基于自然保护区数据采集和管理的现状,本文设计并实现了野外数据采集系统。

其中信息采集员可以使用移动客户端进行信息采集,包括用户管理、多媒体数据录入、定位及导航、信息上传、设置等功能,然后通过网络将采集到的数据信息上传到服务器,之后信息处理员在远程服务器端进行查看和管理,主要功能包括用户管理、任务管理、模板管理等功能。

本文将Android与GPS定位、百度地图相结合,实现了在自然保护区数据采集中进行导航的功能。

另外由于进行作业地域的特殊性,可能会出现无法显示采集点的情况,本文设计了可以根据采集点的特定经纬度,计算出信息采集员的当前位置与目标位置的距离以及方向角,并将结果在客户端界面中显示出来,使信息采集员能够根据给出的信息顺利找到采集点,从而更有效的进行野外数据的采集工作。

远程数据采集与监控系统的设计

远程数据采集与监控系统的设计随着科技的不断进步，远程数据采集与监控系统的需求越来越高。

这种系统可以将实时数据从远程设备采集到中心控制台，并通过互联网进行数据通信和传输。

远程数据采集与监控系统广泛运用于农业、石油、环保、水务等行业，在生产管理、资源配置、安全监控等领域发挥着重要作用。

一、系统组成远程数据采集与监控系统主要由客户端、服务器和远程设备三部分组成。

客户端是指用户通过界面操作进行数据处理、监控管理的计算机软件。

服务器是指系统中的主控制中心，负责采集、储存、处理和传输数据。

远程设备是指位于采集现场的各种测量、控制仪器和传感器。

二、设计要求在设计远程数据采集与监控系统时，需要考虑以下要求：1.实时性：在数据采集和传输过程中，需要保证实时性，确保采集到的数据及时送达到中心控制台。

2.稳定性：系统需要保证稳定的数据传输和存储，确保数据不丢失或被恶意攻击。

3.安全性：系统需要采取一系列安全措施，如身份验证、加密传输等，确保数据不被黑客窃取或篡改。

4.灵活性：系统需要灵活适应不同的应用场景，可以根据实际需求进行定制化设置。

三、系统架构远程数据采集与监控系统需要采用分层架构，将整个系统分成若干个层次，每个层次负责不同的功能，降低系统的耦合度，提高系统的可扩展性。

1.物理层：负责接入远程设备，采集设备信号，并将信号转换成数字信号。

2.传输层：负责将采集到的数据通过互联网传输到服务器，通常采用TCP/IP协议。

3.网络层：负责路由选择和地址转化，确保数据从源到达目的地。

4.传输协议层：负责数据的编码、解码和错误检测。

5.应用层：负责数据的处理、分析和管理，在客户端上进行实时监控和数据报表制作。

四、实现方案基于以上架构，我们可以采用以下实现方案：1.物理层：使用现场总线技术，如Modbus协议、Profibus等；或者采用现代化的传感器网络，如WiFi、ZigBee等。

2.传输层：通过建立VPN虚拟专用网络，确保数据传输过程中的安全性和稳定性。

C语言实现数据采集终端

C语言实现数据采集终端数据采集是指将现实世界的各类信息转化为数字形式，并传输给计算机进行处理和分析的过程。

在很多领域，如环境监测、工业自动化、农业等，数据采集起着至关重要的作用。

本文将介绍如何使用C语言来实现一个基于串口通信的简单数据采集终端。

1. 引言数据采集终端通常由传感器、嵌入式硬件、通信模块和数据处理软件组成。

其中，嵌入式硬件负责传感器的数据采集和数据的存储，通信模块用于与计算机或云服务器进行数据传输，数据处理软件用于解析和分析采集到的数据。

2. 硬件设计为了实现数据采集终端，我们需要选择合适的嵌入式开发板，并连接相应的传感器。

在本文中，我们选择使用ST公司的STM32系列开发板作为硬件平台，并连接温湿度传感器和光敏传感器。

3. 串口通信数据采集终端与计算机之间的通信一般使用串口。

串口通信可以通过RS232、RS485等标准实现，也可以通过USB转串口模块进行连接。

在本文中，我们选择使用STM32的UART串口与计算机进行通信。

4. C语言编程数据采集终端的软件部分使用C语言进行编写。

在开始编程之前，我们需要安装适当的开发环境，如Keil MDK或者CubeIDE。

然后，我们可以使用C语言编写程序来控制硬件设备和实现数据采集功能。

5. 数据存储与传输采集到的数据可以存储在嵌入式设备的存储器中，也可以通过通信模块传输给计算机或云服务器。

在本文中，我们选择将数据通过串口传输给计算机，并使用Python编写的程序接收和分析数据。

6. 数据解析与分析在计算机上接收到数据之后，我们可以使用Python或其他数据处理软件对采集到的数据进行解析和分析。

具体的数据解析方式会根据传输的数据格式而定，需要根据实际情况进行相应的编程。

7. 实验结果与讨论我们搭建了一个简单的数据采集终端，并实现了温湿度和光照强度的采集功能。

通过串口与计算机进行通信，我们成功传输了采集到的数据，并使用Python程序对数据进行解析和分析。

数据采集服务器

数据采集服务器随着信息技术的快速发展和大数据时代的到来，数据采集成为了各行各业不可或缺的一部分。

为了完善数据采集系统，提高数据采集效率，许多企业开始使用数据采集服务器。

本文将围绕数据采集服务器展开论述，包括其定义、功能、优势以及在实际应用中的应用案例等方面。

一、数据采集服务器的定义与功能数据采集服务器是一种专门用于处理数据采集的服务器，其主要功能是接收、存储、处理和分析所采集的数据。

数据采集服务器通常由硬件设备和软件系统两部分组成。

硬件设备方面，数据采集服务器通常会配置高性能的服务器，包括处理器、内存、存储器等设备，并且具备高速数据输入输出接口，以保证数据的高效传输。

软件系统方面，数据采集服务器需要运行一套数据采集软件，用于控制数据的采集、处理和存储等操作。

这些软件通常具备易用性、稳定性和可扩展性，能够满足各种采集需求。

数据采集服务器的主要功能包括：1. 数据接收：数据采集服务器能够接收来自各种采集设备（如传感器、监控摄像头等）的数据，并进行统一的格式转换和组织。

2. 数据存储：数据采集服务器能够将采集的数据存储在独立的数据库中，以便后续的查询和分析。

3. 数据处理：数据采集服务器能够对采集的数据进行预处理，如去噪、滤波、降采样等操作，以提高数据质量和减少存储空间。

4. 数据分析：数据采集服务器能够对采集的数据进行实时或离线分析，如数据挖掘、统计分析等，从而获得有价值的信息。

二、数据采集服务器的优势相比传统的数据采集方式，数据采集服务器具有以下几个优势：1. 高性能：数据采集服务器配备了高性能的硬件设备和软件系统，能够处理大规模的数据采集任务，提高采集效率。

2. 可靠性：数据采集服务器通常具备高可靠性，包括硬件冗余设计和数据备份策略，以确保数据采集过程中的数据不会丢失或损坏。

3. 可扩展性：数据采集服务器允许根据实际需求进行扩展，可以增加采集设备的数量、提升处理能力和存储容量等，以满足不断增长的数据采集需求。

监护仪中央站数据采集系统设计

监护仪中央站数据采集系统设计吴韦韦【期刊名称】《内江科技》【年(卷),期】2018(039)012【总页数】2页(P30-31)【作者】吴韦韦【作者单位】南京中医药大学附属中西医结合医院设备科【正文语种】中文随着医院信息化系统的不断完善，大量监护数据如心率、血压等也需要进行收集和存储。

为解决这一问题，本文设计开发了一种低成本、高可靠性的监护仪中央站数据采集系统，可以实现定时数据采集、上传服务器功能。

该系统的实施，有效降低了护士的工作强度，提高了数据的准确度，具有较高的实用价值。

1 引言病人在住院期间，需要定时测量心率、血压等，当前医院普遍采用了监护仪+中央站系统，由护士定时将病人的监护数据手工录入医院的管理系统，该工作耗费较多人力，且容易由于疲劳和疏忽而产生错误数据。

为了实现该项工作的自动化，部分公司开发的设备支持HL7接口协议[1]，通过该协议可以远程读取监护仪中央站系统中的实时数据，但该项服务往往需要收取较高的接口费用，且很多医院所部署的系统，特别是早期部署的系统，并不支持该协议。

同时，在一些大型医院中，往往同时部署了多个公司的监护仪中央站系统，因此极大提高了这一工作的复杂性。

针对这一现状本文设计开发了一种基于自动屏幕采集与解析的监护仪中央站数据采集系统，实现了高通用性、低成本、高稳定性、高精度的自动监护仪中央站系统数据读取，为医院信息化系统获取监护数据的难题提供了可行的解决方案。

2 系统组成该系统的组成如图1所示，依照分析流程，共分为屏幕采集模块、版面解析模块、字符识别模块、数据库写入模块四个部分。

图1 监护仪中央站数据采集系统组成屏幕采集模块的主要功能是从当前监护仪中央站系统中获取原本输出至显示器的视频流。

这一过程要求对当前系统的正常使用不造成任何干扰，且能够实现定时从视频流中截取画面并转化为后端分析所需位图格式数据的功能。

版面解析模块的主要功能是对屏幕采集模块所截取的位图格式数据进行分析，确定当前图像中所需要提取信息的具体位置，并对其进行裁剪、预处理，得到可用于字符识别的二值化子图。