数据采集系统基本组成PPT课件
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数据采集系统与微机的接口参考PPT
X0～X7：输入； X： 输出，可以通过外部地址（C，B， A引脚）选择8路输入中的某1路与输出X 接通; VDD和VEE ：提供工作电源，其幅值不得 低于模拟信号； INH：禁止控制输入，输入高电平时，多 路开关中各开关均不通，输出呈高阻态。
•25
4D型触发器74LS175用作通道译码控制器：
（1）RD=1,CP=0时，输出处于保持状态，MUX与微机总线隔离。 （2）RD=1,CP由0 —>1，Q=D，数据总线的通道选择码被加至多 路开关八选一译码器输入端。
•26
2．微机与DAC的接口
实现D/A转换器和微型计算机接口技术的关键是数据锁存 问题。有些D/A转换器芯片本身带有锁存器，但也有些 D/A从转换器芯片本身不带锁存器。此时一些并口芯片如 8212，74LS273及可编程的并行I/O接口芯片8255A均可 作为D/A转换的锁存器。
A/D和D/A与微机的接口有串行接口和并行接口之分。本 章主要介绍并行D/A和A/D转换的并行接口。目前大多数 A/D转换器（高速）都内含采样保持器，所以，此处不考 虑采样保持器。
•7
数据采集系统对微机接口的要求：
（1）具有能与系统总线相连接的数据缓冲器和多根数据线。 由于接口电路是挂在系统总线上的，只有接口电路为三态输出 时才不会对数据产生影响。传输数据在接口电路被激活之前先 保存在数据缓冲器内。 （2）应有地址译码和片选功能，以便微机能通过寻址对其进 行访问。 （3）应有地址或数据锁存功能。因为外部设备送到接口电路 的信息，微机不一定有空读取，此时接口应把信息暂时锁存， 以待微机空闲时读取。 （4）具有中断请求和处理的功能，以便微机能通过中断来读 取或输出信息。
从X、Y同步输出不同电压的程序：
MOV DPTR，#addr1 ；1#输入寄存器地址
•25
4D型触发器74LS175用作通道译码控制器：
（1）RD=1,CP=0时，输出处于保持状态，MUX与微机总线隔离。 （2）RD=1,CP由0 —>1，Q=D，数据总线的通道选择码被加至多 路开关八选一译码器输入端。
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2．微机与DAC的接口
实现D/A转换器和微型计算机接口技术的关键是数据锁存 问题。有些D/A转换器芯片本身带有锁存器，但也有些 D/A从转换器芯片本身不带锁存器。此时一些并口芯片如 8212，74LS273及可编程的并行I/O接口芯片8255A均可 作为D/A转换的锁存器。
A/D和D/A与微机的接口有串行接口和并行接口之分。本 章主要介绍并行D/A和A/D转换的并行接口。目前大多数 A/D转换器（高速）都内含采样保持器，所以，此处不考 虑采样保持器。
•7
数据采集系统对微机接口的要求：
（1）具有能与系统总线相连接的数据缓冲器和多根数据线。 由于接口电路是挂在系统总线上的，只有接口电路为三态输出 时才不会对数据产生影响。传输数据在接口电路被激活之前先 保存在数据缓冲器内。 （2）应有地址译码和片选功能，以便微机能通过寻址对其进 行访问。 （3）应有地址或数据锁存功能。因为外部设备送到接口电路 的信息，微机不一定有空读取，此时接口应把信息暂时锁存， 以待微机空闲时读取。 （4）具有中断请求和处理的功能，以便微机能通过中断来读 取或输出信息。
从X、Y同步输出不同电压的程序：
MOV DPTR，#addr1 ；1#输入寄存器地址
数据采集基础知识PPT课件
将处理后的数据存储在计算机中 ，以便后续使用。
数据处理
对采集到的数据进行处理和分析 ，提取有用信息。
04 数据采集方法分类与特点
手动录入法
定义
通过人工方式将数据逐条录入到目标系统中。
缺点
效率低下，易出错，不适合大规模数据采集。
优点
灵活性高，适用于小规模、非结构化数据采 集。
应用场景
问卷调查、实验数据记录等。
数据传输技术
数据传输方式
可分为有线传输和无线传 输两种，有线传输稳定可 靠，无线传输灵活方便。
数据传输协议
如TCP/IP、HTTP、MQTT 等，用于规定数据传输的 格式和规则。
数据传输安全
采用加密技术、身份认证 等措施，确保数据传输过 程中的安全性和完整性。
数据存储技术
数据存储介质
包括磁存储、光存储、半导体存储等， 不同介质具有不同的性能和成本。
数据采集基础知识ppt课件
contents
目录
• 数据采集概述 • 数据采集技术原理 • 数据采集系统组成与功能 • 数据采集方法分类与特点 • 数据采集工具介绍及使用技巧 • 数据采集实施流程与规范 • 数据采集挑战与解决方案
01 数据采集概述
数据采集定义与重要性
数据采集定义
数据采集是指从各种数据源中收 集、提取和整理数据的过程，为 后续的数据分析、数据挖掘等提 供基础数据支持。
自动导入法
定义
通过预设的规则和模板，将数据源中 的数据自动导入到目标系统中。
优点
效率高，准确性好，适用于结构化数 据采集。
缺点
灵活性差，需要预先定义好数据格式 和导入规则。
应用场景
数据库数据迁移、文件数据导入等。
数据处理
对采集到的数据进行处理和分析 ，提取有用信息。
04 数据采集方法分类与特点
手动录入法
定义
通过人工方式将数据逐条录入到目标系统中。
缺点
效率低下，易出错，不适合大规模数据采集。
优点
灵活性高，适用于小规模、非结构化数据采 集。
应用场景
问卷调查、实验数据记录等。
数据传输技术
数据传输方式
可分为有线传输和无线传 输两种，有线传输稳定可 靠，无线传输灵活方便。
数据传输协议
如TCP/IP、HTTP、MQTT 等，用于规定数据传输的 格式和规则。
数据传输安全
采用加密技术、身份认证 等措施，确保数据传输过 程中的安全性和完整性。
数据存储技术
数据存储介质
包括磁存储、光存储、半导体存储等， 不同介质具有不同的性能和成本。
数据采集基础知识ppt课件
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目录
• 数据采集概述 • 数据采集技术原理 • 数据采集系统组成与功能 • 数据采集方法分类与特点 • 数据采集工具介绍及使用技巧 • 数据采集实施流程与规范 • 数据采集挑战与解决方案
01 数据采集概述
数据采集定义与重要性
数据采集定义
数据采集是指从各种数据源中收 集、提取和整理数据的过程，为 后续的数据分析、数据挖掘等提 供基础数据支持。
自动导入法
定义
通过预设的规则和模板，将数据源中 的数据自动导入到目标系统中。
优点
效率高，准确性好，适用于结构化数 据采集。
缺点
灵活性差，需要预先定义好数据格式 和导入规则。
应用场景
数据库数据迁移、文件数据导入等。
数据采集应用案例PPT课件
第四阶段
以虚拟仪器为核心的自动测试 系统阶段。
数据采集系统组成要素
传感器
一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将 感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其 他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处 理、存储、显示、记录和控制等要求。
数据采集设备
将经过信号调理器处理后的模拟信号转换为数字 信号，并进行相应的处理，如数字滤波、数据压 缩等。
采集性能问题
安全性和隐私问题
大规模数据采集可能面临性能瓶颈，如网 络带宽限制、存储资源不足等。
数据采集涉及敏感信息和隐私保护，需要 加强安全性和隐私保护措施。
发展趋势预测
自动化和智能化
未来数据采集将更加自动化 和智能化，通过机器学习和 人工智能技术实现自适应的 数据采集和清洗。
实时化和流式处理
随着实时数据需求的增加， 数据采集将更加注重实时性 和流式处理能力，以满足实 时分析和决策的需求。
数据采集应用案例 ppt课件
目录
• 数据采集概述 • 数据采集技术原理及方法 • 数据采集在各领域应用案例
目录
• 数据采集系统设计与实现 • 数据采集技术应用挑战及发展趋势 • 总结与展望
01
数据采集概述
数据采集定义与意义
数据采集定义
数据采集是指从传感器和其它待 测设备等模拟和数字被测单元中 自动采集非电量或者电量信号,送 到上位机中进行分析，处理。
远程医疗
通过数据采集技术，实现患者生 理参数的远程监测和诊断，提高
医疗服务的可及性和效率。
医疗大数据分析
对海量医疗数据进行分析和挖掘， 发现疾病规律和治疗方案，提高医 疗水平和治愈率。
个性化医疗
基于患者个体特征和历史数据，制 定个性化治疗方案和健康管理计划， 提高治疗效果和患者生活质量。
1-2数据采集系统
(4)数/模转换器DAC的工作原理
数/模转换器的作用是将数字量D经过解码电 路变换成模拟电压输出。
－UR
R a R bR
c
I1 2R
I2 2R
I3
2R
2R
I4 2R
S1
S2
S3
S4
Rf
B1
B2
B3
－
B4
I∑
Usc
＋
四位数/模转换器原理图 （T形解码网络）
四个电子开关S1~S4，分别受输入的四位数字量B1~B4控 制。当该位为0时，电子开关与地接通；当该位为1时，对应的 电子开关与运算放大器的负端接通。流向运算放大器的总电流 反应了四位数字量的大小，它经过带负反馈电阻Rf运算放大器 变换成模拟电压Usc输出。
（1）ADC变换方式－－直接将模拟 量转换为数字量。
（2）VFC变换方式－－将模拟量变 换为等幅脉冲。通过脉冲记数变换为数 字量。
作业：
1、什么叫采样？ 什么是采样周期？什 么是采样频率？如何计算采样频率和 采样周期？
2、什么叫采样定理？ 3、模数变换有哪两种方式？
二、ADC式数据采集系统 图1-5 P10
（4）光电隔离器：用以完成电信号的耦合和传递， 并达到两侧电信号在电气上的隔离、绝缘目的。
（5）计数器（为或88225453计数器）对脉冲进行计数
2、VFC转换的基本原理（电荷平衡式V/F转换电路）
（1）V/F电路的结构 运算放大器A1和R、C组成积分器，A2为零电压比较
器，开关S受单稳定时器控制。单稳定时器的输出经三极管T 放大后，变为脉冲信号输出。
A/D芯片的转换速度 ：
即模数转换器完成一次将模拟量转换为数字
量所用的时间要短
智能仪器第7章 数据采集系统
200-300Ω 200-300Ω
20nA
20nA 20nA
40ns
40ns\ 40ns
40us
40us 40us
双向三路 单选一
双向单十 六选一 双向双八 选一
±7.5V
±7.5V ±7.5V
≤30mA
≤30mA ≤30mA
7.4 数据采集系统设计
1 系统设计考虑的因素 数据采集系统设计要根据测试对象及系统的技术指标，主要考虑下列因素。 1.1 输入信号的特征 在输入信号的特性方面主要考虑：信号的数量，信号的特点，是模拟量还是数字 量，信号的强弱及动态范围，信号的输入方式，信号的频带宽度，信号是周期信号还 是瞬态信号，信号中的噪声及其共模电压大小，信号源的阻抗等等。 1.2 对数据采集系统性能的要求 1.2.1 系统的通过速率 系统的通过速率通常又称为系统速度、传输速率、采样速率或吞吐率，是指单位 时间内系统对模拟信号的采集次数。 1.2.2 系统的分辨力 系统的分辨力是指数据采集系统可以分辨的输入信号最小变化量。 1.2.3 系统的准确度 系统准确度是指当系统工作在额定通过速率下，系统采集的数值和实际值之间的 接近程度，它表明系统误差的总和。 1.3 接口特性 接口特性包括采样数据的输出形式，数据的编码格式，与什么数据总线相接等。
2 模拟电路的误差
2.1 模拟开关导通电阻RON的误差 模拟开关存在一定的导通电阻，信号经过模拟开关会产生压降。模拟开关 的负载一般是采样/保持器或放大器。显然，开关的导通电阻越大，信号在开 关上的压降越大，产生的误差也越大。 2.2 多路模拟开关泄漏电流IS引起的误差 如果信号源的内阻小，泄漏电流影响不大，有时可以忽略。如果信号源内 阻很大，而且信号源输出的信号电平较低，就需要考虑模拟开关的泄漏电流的 影响。一般希望泄漏电流越小越好。 2.3 采样保持器衰减率引起的误差 如果衰减率大，在A/D转换期间保持电压减小，影响测量准确度。一般选 择漏电流小的聚四氟乙烯等优质电容，可以使衰减率引起的误差忽略不计。 2.4 放大器的误差 数据采集系统往往需要是用放大器对信号进行放大并规一化。放大器是 系统的主要误差来源之一。其中有放大器的非线性误差、增益误差，零位误差 等。在计算系统误差时必须把它们考虑进去。
20nA
20nA 20nA
40ns
40ns\ 40ns
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双向三路 单选一
双向单十 六选一 双向双八 选一
±7.5V
±7.5V ±7.5V
≤30mA
≤30mA ≤30mA
7.4 数据采集系统设计
1 系统设计考虑的因素 数据采集系统设计要根据测试对象及系统的技术指标，主要考虑下列因素。 1.1 输入信号的特征 在输入信号的特性方面主要考虑：信号的数量，信号的特点，是模拟量还是数字 量，信号的强弱及动态范围，信号的输入方式，信号的频带宽度，信号是周期信号还 是瞬态信号，信号中的噪声及其共模电压大小，信号源的阻抗等等。 1.2 对数据采集系统性能的要求 1.2.1 系统的通过速率 系统的通过速率通常又称为系统速度、传输速率、采样速率或吞吐率，是指单位 时间内系统对模拟信号的采集次数。 1.2.2 系统的分辨力 系统的分辨力是指数据采集系统可以分辨的输入信号最小变化量。 1.2.3 系统的准确度 系统准确度是指当系统工作在额定通过速率下，系统采集的数值和实际值之间的 接近程度，它表明系统误差的总和。 1.3 接口特性 接口特性包括采样数据的输出形式，数据的编码格式，与什么数据总线相接等。
2 模拟电路的误差
2.1 模拟开关导通电阻RON的误差 模拟开关存在一定的导通电阻，信号经过模拟开关会产生压降。模拟开关 的负载一般是采样/保持器或放大器。显然，开关的导通电阻越大，信号在开 关上的压降越大，产生的误差也越大。 2.2 多路模拟开关泄漏电流IS引起的误差 如果信号源的内阻小，泄漏电流影响不大，有时可以忽略。如果信号源内 阻很大，而且信号源输出的信号电平较低，就需要考虑模拟开关的泄漏电流的 影响。一般希望泄漏电流越小越好。 2.3 采样保持器衰减率引起的误差 如果衰减率大，在A/D转换期间保持电压减小，影响测量准确度。一般选 择漏电流小的聚四氟乙烯等优质电容，可以使衰减率引起的误差忽略不计。 2.4 放大器的误差 数据采集系统往往需要是用放大器对信号进行放大并规一化。放大器是 系统的主要误差来源之一。其中有放大器的非线性误差、增益误差，零位误差 等。在计算系统误差时必须把它们考虑进去。
数据采集技术PPT课件
系统设计灵活。 （3）数据采集与数据处理紧密，形成数据采
集与处理系统，可实现从数据采集、处理到 控制的全部工作。
2
（4）数据采集过程一般都具有“实时”特性，实时的 标准是能满足实际需要。
（5）随着微电子技术的发展，电路集成度的提高，数 据采集系统的体积越来越小，可靠性越来越高，出 现单片数据采集系统。
✓ CMOS：互补金属氧化物（PMOS管和NMOS管）共 同构成的互补型MOS集成电路制造工艺，功耗很低、 电压范围宽、抗干扰能力强。
✓ TTL：集成电路输入级和输出级全采用晶体管组成的 单元门电路，多发射极实现输入级“与”逻辑，输 出级晶体管实现“非”逻辑。与非门输出结果为： 有0出1，全1出0。+5V等价于逻辑“1”，0V等价于 逻辑“0”，被称做TTL（晶体管-晶体管逻辑电平） 信号系统 。
率信号和开关量信号等。
7
二、数据采集系统的主要性能指标 ➢ ①系统分辨率； ➢ ②系统精度； ➢ ③采集速率； ➢ ④动态范围； ➢ ⑤非线性失真。
8
第二节 数据釆集基本电路
一、运算放大器和测量放大器 1.运算放大器 在模拟集成电路中，集成运算放大器是最基本
又是用途最广的一种电路。集成运算放大器是 高增益、多级直接耦合放大器，在模拟计算中， 这种放大器能够实现各种数学运算，故称为运 算放大器。 ✓ 直接耦合:将前一级的输出端直接连接到后一级 的输入端。 高增益单片集成化运算放大器在自动控制、测 量仪表、计算技术等许多方面都有着极其广泛 的应用，是模拟电子领域中最重要的有源器件。
25
模拟多路开关有机械式、电磁式和电子式三大类。 ➢ 纯机械式开关在现代数据采集系统中已很少使用。 ➢ 电磁式多路开关主要是指各种继电器、干簧管等，
集与处理系统，可实现从数据采集、处理到 控制的全部工作。
2
（4）数据采集过程一般都具有“实时”特性，实时的 标准是能满足实际需要。
（5）随着微电子技术的发展，电路集成度的提高，数 据采集系统的体积越来越小，可靠性越来越高，出 现单片数据采集系统。
✓ CMOS：互补金属氧化物（PMOS管和NMOS管）共 同构成的互补型MOS集成电路制造工艺，功耗很低、 电压范围宽、抗干扰能力强。
✓ TTL：集成电路输入级和输出级全采用晶体管组成的 单元门电路，多发射极实现输入级“与”逻辑，输 出级晶体管实现“非”逻辑。与非门输出结果为： 有0出1，全1出0。+5V等价于逻辑“1”，0V等价于 逻辑“0”，被称做TTL（晶体管-晶体管逻辑电平） 信号系统 。
率信号和开关量信号等。
7
二、数据采集系统的主要性能指标 ➢ ①系统分辨率； ➢ ②系统精度； ➢ ③采集速率； ➢ ④动态范围； ➢ ⑤非线性失真。
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第二节 数据釆集基本电路
一、运算放大器和测量放大器 1.运算放大器 在模拟集成电路中，集成运算放大器是最基本
又是用途最广的一种电路。集成运算放大器是 高增益、多级直接耦合放大器，在模拟计算中， 这种放大器能够实现各种数学运算，故称为运 算放大器。 ✓ 直接耦合:将前一级的输出端直接连接到后一级 的输入端。 高增益单片集成化运算放大器在自动控制、测 量仪表、计算技术等许多方面都有着极其广泛 的应用，是模拟电子领域中最重要的有源器件。
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模拟多路开关有机械式、电磁式和电子式三大类。 ➢ 纯机械式开关在现代数据采集系统中已很少使用。 ➢ 电磁式多路开关主要是指各种继电器、干簧管等，
《数据采集系统》课件
数据采集系统的案例分析
XXX公司的数据采集系统
介绍XXX公司开发的数据采集系统，它如何帮助提高生产效率和品质。
XXX项目的数据采集系统
讲解一个实际项目中的数据采集系统，探讨其中的挑战和解决方案。
数据采集系统的发展趋势
1
数据安全和隐私保护的挑战和解
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2
决方案
讨论如何解决数据采集系统中的安全和 隐私问题，确保数据的保密性和完整性。
数据采集系统的设计要点
1 数据采集的精度
确保采集到准确可靠的数据，提高决策的可 信度。
2 数据采集的频率
根据需求，在合适的时间间隔内采集数据， 捕捉变化和趋势。
3 数据采集的实时性
及时采集和传输数据，以支持实时监控和决 策。
4 数据采集的稳定性
确保系统的稳定性和可靠性，避免数据丢失 和中断。
数据采集系统的应用场景
工业生产过程 控制
实时监测和控制生产 过程中的各种参数和 指标，提高效率和质 量。
环境监测和科 学研究
用于收集气候数据、 地质信息、生态环境 等科学研究和保护工 作。
医疗保健
用于患者监测、健康 管理和医疗设备的数 据采集和分析。
城市交通
用于交通流量、道路 状况等数据的采集和 分析，优化城市交通 管理。
《数据采集系统》PPT课件
概述
数据采集系统是用于收集、处理和存储数据的技术系统。它在各个领域中发 挥着重要作用，为决策和研究提供了数据支持。
数据采集系统的构成
硬件
包括传感器、数据采集设备和计算机服务器等物理组件。
软件
用于数据采集、传输和存储的程序和应用软件。
网络
提供数据采集系统与其他设备或系统之间的连接和通信。
《数据采集》课件 (2)
资讯发布
了解媒体行业，利用数 据采集等技术，为媒体 产生有价值的内容。
数据安全
数据备份
掌握数据备份的方法和技巧，避免数据丢失。
数据权限
学习数据权限管理的方法和技巧，实现数据的精准 授权和管理。
数据加密
了解数据加密的基本理论和技术，保护数据安全。
数据保密
了解数据保密的必要性和方法，保护敏感数据。
结束语
本课程通过详细介绍数据采集的流程、方法和技术，全面提升数据采集的能 力和水平，助力个人及企业发展。
数据采集 PPT课件 (2)
本课程主要围绕数据采集展开，详细介绍了数据采集的过程中涉及的各个环 节以及相关技术。
资料搜集
网络资料搜集
学习如何在海量的互联网数据中搜索、筛选出自己需 要的内容。
实地调查
了解实地调查流程、方法和技巧，使得我们能够更加 深入地挖掘数据。
文献调查
学习如何使用图书馆等资源，搜索文献，并利用文献
数据获取
网络爬虫
深入了解常用的网络爬虫技术，包括普通爬虫和 Ajax 爬虫，学会如何构建和使用。
数据库查询
了解数据库查询的基本语句和技巧，学会如何使用 SQL 语言进行数据提取。
数据接口获取
介绍如何利用各种开放接口快速获取数据，以及如 何利用 HTTP 请求进行数据爬取。
文件导入
学习如何使用常见的文件格式（如 CSV、Excel）进 行数据导入和提取。
文件存储
介绍不同的文件存储方案及其优缺点，以及如何选择适 合自己的存储方式。
数据分析
1 数据可视化
2 数据统计
掌握数据可视化技术，用图表、图形等方式展示 数据，使得数据更具读者友好性。
熟悉数据统计的基本概念、方法和技巧，能够通 过数据统计得出准确的结论。
《SCADA系统介绍》课件
SCADA系统是一种以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统，它通过 各种智能化的数据采集站对现场的数据进行采集、处理、存储和传输，同时通过 中央主控系统对数据进行集中监控、管理和分析。
SCADA系统的历史与发展
SCADA系统的起源可以追溯到20世纪 50年代的电力系统监控。
目前，SCADA系统已经广泛应用于能 源、化工、环保、智能交通等领域， 成为工业自动化领域的重要支柱之一 。
1
数据处理与分析软件是SCADA系统中的核心组成 部分，负责对从数据采集设备传输过来的数据进 行处理、分析和可视化。
2
数据处理与分析软件通常包括各种类型的算法和 数据处理技术，如滤波、去噪、插值、回归分析 等。
3
数据处理与分析软件需要具备强大的数据处理能 力和高效的算法，以应对大量数据的处理和实时 监控的需求。
控制功能
操作人员可以通过SCADA系统对设备进行远程控制，如启动、停止、调节等操 作，实现自动化控制。
数据分析与优化
数据分析
对采集到的历史数据进行分析，挖掘出潜在的问题和优化点 ，为生产过程的改进提供依据。
优化建议
根据数据分析结果，提供针对性的优化建议，提高生产效率 和产品质量。
报警与安全机制
报警功能
案例三：智能交通SCADA系统应用
总结词
交通信号控制与智能调度
详细描述
SCADA系统在智能交通领域主要用于监控交通运行状态，实现交通信号的智能控制和 调度。该案例介绍了智能交通SCADA系统的技术原理、应用优势以及未来发展趋势。
THANKS
感谢您的观看
总结词
电力监控与管理
详细描述
SCADA系统在电力行业中主要用于监控电网运行状态，实现远程控制和调度，提高电力供应的稳定性和可靠性 。该案例介绍了电力行业SCADA系统的基本架构、功能特点以及应用效果。
SCADA系统的历史与发展
SCADA系统的起源可以追溯到20世纪 50年代的电力系统监控。
目前，SCADA系统已经广泛应用于能 源、化工、环保、智能交通等领域， 成为工业自动化领域的重要支柱之一 。
1
数据处理与分析软件是SCADA系统中的核心组成 部分，负责对从数据采集设备传输过来的数据进 行处理、分析和可视化。
2
数据处理与分析软件通常包括各种类型的算法和 数据处理技术，如滤波、去噪、插值、回归分析 等。
3
数据处理与分析软件需要具备强大的数据处理能 力和高效的算法，以应对大量数据的处理和实时 监控的需求。
控制功能
操作人员可以通过SCADA系统对设备进行远程控制，如启动、停止、调节等操 作，实现自动化控制。
数据分析与优化
数据分析
对采集到的历史数据进行分析，挖掘出潜在的问题和优化点 ，为生产过程的改进提供依据。
优化建议
根据数据分析结果，提供针对性的优化建议，提高生产效率 和产品质量。
报警与安全机制
报警功能
案例三：智能交通SCADA系统应用
总结词
交通信号控制与智能调度
详细描述
SCADA系统在智能交通领域主要用于监控交通运行状态，实现交通信号的智能控制和 调度。该案例介绍了智能交通SCADA系统的技术原理、应用优势以及未来发展趋势。
THANKS
感谢您的观看
总结词
电力监控与管理
详细描述
SCADA系统在电力行业中主要用于监控电网运行状态，实现远程控制和调度，提高电力供应的稳定性和可靠性 。该案例介绍了电力行业SCADA系统的基本架构、功能特点以及应用效果。
《数据采集系统》课件
《数据采集系统》 PPT课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 数据采集系统概述 • 数据采集系统的技术原理 • 数据采集系统的设计和实现 • 数据采集系统的应用案例 • 数据采集系统的未来发展
01
数据采集系统概述
数据采集系统的定义
总结词
数据采集系统的基本组成
总结词
数据采集系统的基本组成
详细描述
一个典型的数据采集系统通常包括数据源、数据传输、数据处理和数据存储等部分。其 中，数据源是数据的来源，如传感器、数据库等；数据传输部分负责将数据从源传输到 处理中心；数据处理部分负责对数据进行清洗、转换和聚合等操作；数据存储部分则负
责将处理后的数据存储在数据库或其他存储介质中，供后续分析和使用。
01
数据采集系统的未 来发展
人工智能在数据采集中的应用
自动化数据筛选
利用机器学习算法，自动筛选出有价值的数据，减少 人工干预。
实时数据分析
通过人工智能技术，对采集的数据进行实时分析，提 供即时反馈。
数据预测
基于历史数据，利用人工智能技术预测未来的数据趋 势。
5G技术在数据采集中的应用
01
02
03
工业自动化数据采集系统
总结词
工业自动化数据采集系统是利用自动 化设备和技术，对生产过程中的各种 参数进行实时监测和数据收集，实现 生产过程的智能化控制。
详细描述
工业自动化数据采集系统广泛应用于 机械制造、化工生产、电力监控等领 域，通过实时监测设备的运行状态、 工艺参数等信息，提高生产效率、保 障生产安全、降低能耗。
NoSQL数据库
如MongoDB、Cassandra等，适用于非结 构化和半结构化数据的存储。
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 数据采集系统概述 • 数据采集系统的技术原理 • 数据采集系统的设计和实现 • 数据采集系统的应用案例 • 数据采集系统的未来发展
01
数据采集系统概述
数据采集系统的定义
总结词
数据采集系统的基本组成
总结词
数据采集系统的基本组成
详细描述
一个典型的数据采集系统通常包括数据源、数据传输、数据处理和数据存储等部分。其 中，数据源是数据的来源，如传感器、数据库等；数据传输部分负责将数据从源传输到 处理中心；数据处理部分负责对数据进行清洗、转换和聚合等操作；数据存储部分则负
责将处理后的数据存储在数据库或其他存储介质中，供后续分析和使用。
01
数据采集系统的未 来发展
人工智能在数据采集中的应用
自动化数据筛选
利用机器学习算法，自动筛选出有价值的数据，减少 人工干预。
实时数据分析
通过人工智能技术，对采集的数据进行实时分析，提 供即时反馈。
数据预测
基于历史数据，利用人工智能技术预测未来的数据趋 势。
5G技术在数据采集中的应用
01
02
03
工业自动化数据采集系统
总结词
工业自动化数据采集系统是利用自动 化设备和技术，对生产过程中的各种 参数进行实时监测和数据收集，实现 生产过程的智能化控制。
详细描述
工业自动化数据采集系统广泛应用于 机械制造、化工生产、电力监控等领 域，通过实时监测设备的运行状态、 工艺参数等信息，提高生产效率、保 障生产安全、降低能耗。
NoSQL数据库
如MongoDB、Cassandra等，适用于非结 构化和半结构化数据的存储。
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H A22 A32 ... 10% 0 A12 A22 A32 ...
➢ A1为基波振幅，Ak为第k次谐波的振幅。
.
8
微弱信号检测方法
提高信号检测灵敏度或降低可检测下限的基本方法：
➢ 从传感器及放大器入手：降低固有噪声水平、研制新的低噪声
传感器。
➢ 分析测量中的噪声规律和信号规律，通过各种手段从噪声中提
✓ 目的：检测叠加在高共模电压上的微弱信号。 ✓ 要求：高输入阻抗、共模抑制能力强、失调及漂移小、噪声低、
闭环增益稳定性高。 分类： 技术指标： ✓ 放大倍数：AU、AUS、Ai、Ais ✓ 输入阻抗：Ri=U0/Ii ✓ 输出阻抗 ✓ 通频带
.
10
混频偏差
采样率过低的结果是还原信号的频率看上去与原始信 号不同。这种信号畸变叫做混叠（alias）。出现的混 频偏差（alias frequency）是输入信号的频率和最靠 近的采样率整数倍的差的绝对值。
DAQ设备
信号中有高频噪声
低通滤波器
负载需要交流开关 或大电流
SPDT继电器 什么态继电器
.
12
倒T型电阻解码网络 D/A转换器
倒T型电阻网络是集成DA转换器中采用最多的一种。从节点A 向左看，每个节点等效电阻均为2R。
d0 d1 d2
dn-2 dn-1
R
S0 S1 S2
II
II
2n 2n
2n-1 2n-2
多通道数据采集系统的几种结构形式
单通道共享A/D转换器
各通道有各自独立的采样保持器，但公用一个A/D 转换器。通过多路开关分，对各路信号分时进行 A/D转换。能够实现多路信号的同步采集，但采集 速度稍慢。
.
3
多通道共享采样保持器与A/D转换器
各通道公用一个采样保持器和A/D转换器。工作时， 通过多路开关将各路信号分时切换，输入到公用的 采样保持器中，实现多路信号的分时采集，而非同 步采集。并且采集速度最慢。优点是节省硬件成本， 适于对采集速度要求不高的应用场合。
数据采集系统基本组成
数据采集系统包括硬件和软件两大部分，硬件部分又可分为 模拟部分和数字部分。
图1.1 数据采集系. 统硬件基本组成
1
多通道数据采集系统的几种结构形式
多通A/D转换
每个通道都有各自独自的采样保持器与A/D转换器， 这种结构形式可以对各通道输入信号进行同步、高速 数据采集。
.
2
2.系统精度：当系统工作在额定采集速率下，每个离散 子样的转换精度。
➢ 模数转换器的精度是系统精度的极限值。 ➢ 系统精度是系统的实际输出值与理论输出值之差，它
是系统各种误差的总和。通常表示为满度值的百分数。 3.采集速率（系统通过速率、吞吐率）：在满足系统精
度指标的前提下，系统对输入模拟信号在单位时间内 所完成的采样次数，或者说是系统每个通道、每秒钟 可采集的子样数目。 ➢ “采集”包括对被测物理量进行采样、量化、编码、 传输、存储等过程。 ➢ 采集速率的倒数是采样周期。
2n 2R
2R// 2R=R
S0 S1 S2
I
II
2n
2n-1 2n-2
2R 2R 2R
R
R
R
R+R=2R
dn-2 dn-1
R
Iout1
A
Uo
Iout2
Sn-2 Sn-1
II
22
21
2R 2R
R
R
VREF
I
I
VREF R
可写出 I 的表达式
I 2 Id n 14 Id n 2 L2 n I 1d 12 Ind 0
.
6
数据采集系统的主要性能指标
4.动态范围：某个物理量的变化范围。信号的动态范围 是指信号的最大幅值和最小幅值之比的分贝数。采集 系统的动态范围通常定义为所允许输入的最大幅值 Vimax与最小幅值Vimin之比的分贝数，动态范围：
Ii
20lgVimax Vimin
➢ 瞬时动态范围：对大动态范围信号的高精度采集时，
采样频率fs是100HZ
.
11
信号调理
信号调理能够在信号、传感器、DAQ板卡和PC机之间提供接 口。通常的信号调理类型包括：放大、隔离、滤波、激励、线 性化等。
热电偶
放大、线性化、冷端补偿
电阻温度检测
电流激励、线性化。3或4线设置
共模或高压 应变片
隔离放大器（光隔） 电流激励、线性化。3或4线设置
.
4
数据采集系统的主要性能指标
1.系统分辨率：数据采集系统可以分辨的输入信号的最 小变化量。通常用最低有效位值（LSB）占系统满 刻度信号的百分比表示，或用系统可分辨的实际电 压数值来表示。有时也用信号满刻度值可以划分的 级数来表示。
位数 级数 1 LSB（满度值的百分数） 1 LSB（10V满度）
输出模拟电压为
II
II
U O I R R (2 d n 1 4 d n 2 L 2 n 1 d 1 2 n d 0 )
2R 2R 2R 2R
2R// 2R=R
RRR
R+R=2R
所以流入节点A的电流
Iout1
A Iout2
Sn-2 Sn-1
II
22
21
2R 2R
R
R A I VREF
I VREF R
所以流入相邻左侧节点的电流依次减半。
.
Uo
S n-1
I
21
I
21 2R V REF
2R A I
13
d0 d1 d2
I
取信号。
对传感器的基本要求是：测量范围宽，线性好，灵敏度高，噪
声低，谱段宽，响应快，寿命长，便于匹配，均衡稳定。用于
弱信号检测的传感器，首要要求是高灵敏度、低噪声。
• 填空：16*1=16 判断6*1=6 简答6*6=36 • 分析10+10+10+12=12分
.
9
放大器
使用测量放大器的原因：弱信号、强干扰；动态范围宽，共模 干扰电压大。
某一时刻系统所能采集到的信号的不同频率分量幅值
之比的最大值，即幅值最大频率分量的幅值Afmax与 幅度最小频率分量的幅值Afmin之比的分贝数。瞬时
动态范围：
I 20lg Af max
A .
f min
7
数据采集系统的主要性能指标
5.非线性失真（谐波失真）：给系统输入一个频率为f 的正弦波时，其输出中出现很多频率为kf（k为正整 数）的新的频率分量的现象，称为非线性失真。谐波 失真系数用来衡量系统产生非线性失真的程度，它通 常用下式表示：
8
256
0.391%
39.1mV
12 4096
0.0244%
2.44 mV
16 65536
0.0015%
0.15 mV
20 1048576
0.000095%
9.53 uV
24 16777216
0.0000060%
0.60 uV
表1.1 系统的分辨率（满度值为10 V）
.
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数据采集系统的主要性能指标
➢ A1为基波振幅，Ak为第k次谐波的振幅。
.
8
微弱信号检测方法
提高信号检测灵敏度或降低可检测下限的基本方法：
➢ 从传感器及放大器入手：降低固有噪声水平、研制新的低噪声
传感器。
➢ 分析测量中的噪声规律和信号规律，通过各种手段从噪声中提
✓ 目的：检测叠加在高共模电压上的微弱信号。 ✓ 要求：高输入阻抗、共模抑制能力强、失调及漂移小、噪声低、
闭环增益稳定性高。 分类： 技术指标： ✓ 放大倍数：AU、AUS、Ai、Ais ✓ 输入阻抗：Ri=U0/Ii ✓ 输出阻抗 ✓ 通频带
.
10
混频偏差
采样率过低的结果是还原信号的频率看上去与原始信 号不同。这种信号畸变叫做混叠（alias）。出现的混 频偏差（alias frequency）是输入信号的频率和最靠 近的采样率整数倍的差的绝对值。
DAQ设备
信号中有高频噪声
低通滤波器
负载需要交流开关 或大电流
SPDT继电器 什么态继电器
.
12
倒T型电阻解码网络 D/A转换器
倒T型电阻网络是集成DA转换器中采用最多的一种。从节点A 向左看，每个节点等效电阻均为2R。
d0 d1 d2
dn-2 dn-1
R
S0 S1 S2
II
II
2n 2n
2n-1 2n-2
多通道数据采集系统的几种结构形式
单通道共享A/D转换器
各通道有各自独立的采样保持器，但公用一个A/D 转换器。通过多路开关分，对各路信号分时进行 A/D转换。能够实现多路信号的同步采集，但采集 速度稍慢。
.
3
多通道共享采样保持器与A/D转换器
各通道公用一个采样保持器和A/D转换器。工作时， 通过多路开关将各路信号分时切换，输入到公用的 采样保持器中，实现多路信号的分时采集，而非同 步采集。并且采集速度最慢。优点是节省硬件成本， 适于对采集速度要求不高的应用场合。
数据采集系统基本组成
数据采集系统包括硬件和软件两大部分，硬件部分又可分为 模拟部分和数字部分。
图1.1 数据采集系. 统硬件基本组成
1
多通道数据采集系统的几种结构形式
多通A/D转换
每个通道都有各自独自的采样保持器与A/D转换器， 这种结构形式可以对各通道输入信号进行同步、高速 数据采集。
.
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2.系统精度：当系统工作在额定采集速率下，每个离散 子样的转换精度。
➢ 模数转换器的精度是系统精度的极限值。 ➢ 系统精度是系统的实际输出值与理论输出值之差，它
是系统各种误差的总和。通常表示为满度值的百分数。 3.采集速率（系统通过速率、吞吐率）：在满足系统精
度指标的前提下，系统对输入模拟信号在单位时间内 所完成的采样次数，或者说是系统每个通道、每秒钟 可采集的子样数目。 ➢ “采集”包括对被测物理量进行采样、量化、编码、 传输、存储等过程。 ➢ 采集速率的倒数是采样周期。
2n 2R
2R// 2R=R
S0 S1 S2
I
II
2n
2n-1 2n-2
2R 2R 2R
R
R
R
R+R=2R
dn-2 dn-1
R
Iout1
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Uo
Iout2
Sn-2 Sn-1
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2R 2R
R
R
VREF
I
I
VREF R
可写出 I 的表达式
I 2 Id n 14 Id n 2 L2 n I 1d 12 Ind 0
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数据采集系统的主要性能指标
4.动态范围：某个物理量的变化范围。信号的动态范围 是指信号的最大幅值和最小幅值之比的分贝数。采集 系统的动态范围通常定义为所允许输入的最大幅值 Vimax与最小幅值Vimin之比的分贝数，动态范围：
Ii
20lgVimax Vimin
➢ 瞬时动态范围：对大动态范围信号的高精度采集时，
采样频率fs是100HZ
.
11
信号调理
信号调理能够在信号、传感器、DAQ板卡和PC机之间提供接 口。通常的信号调理类型包括：放大、隔离、滤波、激励、线 性化等。
热电偶
放大、线性化、冷端补偿
电阻温度检测
电流激励、线性化。3或4线设置
共模或高压 应变片
隔离放大器（光隔） 电流激励、线性化。3或4线设置
.
4
数据采集系统的主要性能指标
1.系统分辨率：数据采集系统可以分辨的输入信号的最 小变化量。通常用最低有效位值（LSB）占系统满 刻度信号的百分比表示，或用系统可分辨的实际电 压数值来表示。有时也用信号满刻度值可以划分的 级数来表示。
位数 级数 1 LSB（满度值的百分数） 1 LSB（10V满度）
输出模拟电压为
II
II
U O I R R (2 d n 1 4 d n 2 L 2 n 1 d 1 2 n d 0 )
2R 2R 2R 2R
2R// 2R=R
RRR
R+R=2R
所以流入节点A的电流
Iout1
A Iout2
Sn-2 Sn-1
II
22
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2R 2R
R
R A I VREF
I VREF R
所以流入相邻左侧节点的电流依次减半。
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Uo
S n-1
I
21
I
21 2R V REF
2R A I
13
d0 d1 d2
I
取信号。
对传感器的基本要求是：测量范围宽，线性好，灵敏度高，噪
声低，谱段宽，响应快，寿命长，便于匹配，均衡稳定。用于
弱信号检测的传感器，首要要求是高灵敏度、低噪声。
• 填空：16*1=16 判断6*1=6 简答6*6=36 • 分析10+10+10+12=12分
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放大器
使用测量放大器的原因：弱信号、强干扰；动态范围宽，共模 干扰电压大。
某一时刻系统所能采集到的信号的不同频率分量幅值
之比的最大值，即幅值最大频率分量的幅值Afmax与 幅度最小频率分量的幅值Afmin之比的分贝数。瞬时
动态范围：
I 20lg Af max
A .
f min
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数据采集系统的主要性能指标
5.非线性失真（谐波失真）：给系统输入一个频率为f 的正弦波时，其输出中出现很多频率为kf（k为正整 数）的新的频率分量的现象，称为非线性失真。谐波 失真系数用来衡量系统产生非线性失真的程度，它通 常用下式表示：
8
256
0.391%
39.1mV
12 4096
0.0244%
2.44 mV
16 65536
0.0015%
0.15 mV
20 1048576
0.000095%
9.53 uV
24 16777216
0.0000060%
0.60 uV
表1.1 系统的分辨率（满度值为10 V）
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数据采集系统的主要性能指标