数据采集系统培训课件PPT(共87页)
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数据采集系统设计原理PPT课件
软件
工业控制机
下位机机箱
上位机
13.3基于单片机数据采集系统
▪ . 1、单片机的特点 ▪ （1）可靠性高：芯片本身是按工业测控环境要求设计，其工业抗
干扰能力强，指令及系统常数因化在ROM中，不易破坏，硬件集成 度高，所以可靠性高。 ▪ （2）易扩展：单片机提供扩展用三总成，并行、串行I/O引脚，易 构成各种规模的计算机应用系统。 ▪ （3）控制功能强，软件指令丰富。 ▪ （4）存储容量小，一般RAM仅几百字节，ROM为几千字节 ▪ 8位： 256 4k 8k ▪ 扩展后： 64k 64k ▪ （5）体积小 ▪ （6）开发周期短，成本低
▪ （1）灵活方便，适用于多通道，高速数据采集成一些特殊场合的测 控要求。
▪ （2）计算机可用于测试目的也可用作他用。
▪ （3）计算机可管理多个测量仪器或相关设备，灵活方便。
▪ 注意：外接电源机箱可以根不同功能或要求的测控系统单独进行设 计，但最好选用通用机箱（标准机箱，2U、3U、4U）价格可以下降。
C
二流体喷枪 空气
鼓 风机
料桶 料液 蠕动泵
0
1
2
3
无锡 虹 业 自 动 化 工 程 有 限 公 司
4
5
6
文件 名 F il e N am e:
日期 Is su e:
2 00 2. 10
7
8
9
10
设计 D es ig n: 王兵辉
制图 D ra w:
CA D室
审核 C he ck :
11
12
13
14
A/D转换器 控制逻辑
计算机
速度快，价格昂贵，适用高速有同步要求的场合，如军事，
5~10KHz以上
工业控制机
下位机机箱
上位机
13.3基于单片机数据采集系统
▪ . 1、单片机的特点 ▪ （1）可靠性高：芯片本身是按工业测控环境要求设计，其工业抗
干扰能力强，指令及系统常数因化在ROM中，不易破坏，硬件集成 度高，所以可靠性高。 ▪ （2）易扩展：单片机提供扩展用三总成，并行、串行I/O引脚，易 构成各种规模的计算机应用系统。 ▪ （3）控制功能强，软件指令丰富。 ▪ （4）存储容量小，一般RAM仅几百字节，ROM为几千字节 ▪ 8位： 256 4k 8k ▪ 扩展后： 64k 64k ▪ （5）体积小 ▪ （6）开发周期短，成本低
▪ （1）灵活方便，适用于多通道，高速数据采集成一些特殊场合的测 控要求。
▪ （2）计算机可用于测试目的也可用作他用。
▪ （3）计算机可管理多个测量仪器或相关设备，灵活方便。
▪ 注意：外接电源机箱可以根不同功能或要求的测控系统单独进行设 计，但最好选用通用机箱（标准机箱，2U、3U、4U）价格可以下降。
C
二流体喷枪 空气
鼓 风机
料桶 料液 蠕动泵
0
1
2
3
无锡 虹 业 自 动 化 工 程 有 限 公 司
4
5
6
文件 名 F il e N am e:
日期 Is su e:
2 00 2. 10
7
8
9
10
设计 D es ig n: 王兵辉
制图 D ra w:
CA D室
审核 C he ck :
11
12
13
14
A/D转换器 控制逻辑
计算机
速度快，价格昂贵，适用高速有同步要求的场合，如军事，
5~10KHz以上
《数据采集与处理》课件
《数据采集与处理 》PPT课件
contents
目录
• 数据采集 • 数据处理 • 数据应用 • 数据安全 • 案例分析
01
数据采集
数据来源
用户生成内容
例如社交媒体上的帖子、评论，博客文章等。
企业数据库
如销售数据、库存数据、客户数据等。
政府机构发布的数据
如人口普查数据、经济统计数据等。
公开的APIs
数据格式化
将数据转换为统一、规范化的格式，便于后续处 理和分析。
数据转换
数据类型转换
特征工程
将数据从一种类型转换为另一种类型，如 将文本转换为数字或将日期转换为统一格 式。
通过变换或组合原始特征，生成新的特征 ，以丰富数据的表达力。
数据归一化
数据降维
将数据缩放到特定范围，如[0,1]或[-1,1]， 以提高算法的收敛速度和模型的稳定性。
电商数据采集主要包括用户行为数据、交 易数据、商品信息等，通过数据清洗、整 合、分析等处理方式，可以挖掘出用户偏 好、购买力、市场趋势等信息，为电商企 业提供精准营销、个性化推荐、库存管理 等方面的决策支持。
金融数据采集与处理
总结词
金融数据采集与处理是金融机构进行风险控制、投资决策、 客户关系管理的重要依据，通过对股票、债券、期货等金融 市场数据的采集和处理，可以获取市场动态和预测未来走势 。
许多企业和组织提供API接口，可以获取其数据。
数据采集方法
网络爬虫
用于从网站上抓取数据。
数据库查询
直接从数据库中查询数据。
API调用
通过API接口获取数据。
传感器数据采集
用于采集物理世界的数据。
数据采集工具
Python（如Scrapy、BeautifulSoup）：用于网络爬 虫。
contents
目录
• 数据采集 • 数据处理 • 数据应用 • 数据安全 • 案例分析
01
数据采集
数据来源
用户生成内容
例如社交媒体上的帖子、评论，博客文章等。
企业数据库
如销售数据、库存数据、客户数据等。
政府机构发布的数据
如人口普查数据、经济统计数据等。
公开的APIs
数据格式化
将数据转换为统一、规范化的格式，便于后续处 理和分析。
数据转换
数据类型转换
特征工程
将数据从一种类型转换为另一种类型，如 将文本转换为数字或将日期转换为统一格 式。
通过变换或组合原始特征，生成新的特征 ，以丰富数据的表达力。
数据归一化
数据降维
将数据缩放到特定范围，如[0,1]或[-1,1]， 以提高算法的收敛速度和模型的稳定性。
电商数据采集主要包括用户行为数据、交 易数据、商品信息等，通过数据清洗、整 合、分析等处理方式，可以挖掘出用户偏 好、购买力、市场趋势等信息，为电商企 业提供精准营销、个性化推荐、库存管理 等方面的决策支持。
金融数据采集与处理
总结词
金融数据采集与处理是金融机构进行风险控制、投资决策、 客户关系管理的重要依据，通过对股票、债券、期货等金融 市场数据的采集和处理，可以获取市场动态和预测未来走势 。
许多企业和组织提供API接口，可以获取其数据。
数据采集方法
网络爬虫
用于从网站上抓取数据。
数据库查询
直接从数据库中查询数据。
API调用
通过API接口获取数据。
传感器数据采集
用于采集物理世界的数据。
数据采集工具
Python（如Scrapy、BeautifulSoup）：用于网络爬 虫。
数据采集系统设计原理PPT课件
▪ 例：青岛项目 薄膜蒸发器项目
▪
南理工压力，速度测量系统
例子
.
例子
各. 种传 感器
智能数据 采集模块
下位机
RS485
工控机
.
.
USB总线数据采集系统
.
温湿度变送器
压差变送器 风速变送器 电压电流变
送器 流量传感器
各种传感器
机箱 供电电源
USB数据采集卡
USB总线
基于Labview平台 开发的数据采集
2、单片机的结构及组成
.
Sensor Sensor 开关量
键盘
打印
调理电路
放大滤波 整形
Smit触发器
A/D 整形
显示LED 报警
0832D/A 通信RS232
基于8051的智能仪表的组成
13.5基于IPC与PLC的测控系统
.所有的工业控制中，PLC的可靠性是最高的，其弱点是： （1）显示功能和数据处理的能力不如IPC机， （2）开关控制功能强大，模拟量控制能力稍差。 PLC一般应用于批量不大的工业设备和工厂生产过程的自 动控制。如果系统中开关量多（10个以上），采用PLC。 如今PLC 作为下位机与PC机，IPC进行连网，组成计算机 集散控制与管理系统（DCS）前景非常好。
软件
工业控制机
下位机机箱
上位机
13.3基于单片机数据采集系统
▪ . 1、单片机的特点 ▪ （1）可靠性高：芯片本身是按工业测控环境要求设计，其工业抗
干扰能力强，指令及系统常数因化在ROM中，不易破坏，硬件集成 度高，所以可靠性高。 ▪ （2）易扩展：单片机提供扩展用三总成，并行、串行I/O引脚，易 构成各种规模的计算机应用系统。 ▪ （3）控制功能强，软件指令丰富。 ▪ （4）存储容量小，一般RAM仅几百字节，ROM为几千字节 ▪ 8位： 256 4k 8k ▪ 扩展后： 64k 64k ▪ （5）体积小 ▪ （6）开发周期短，成本低
数据采集完美版PPT
利用Acdsee转换图像格式
先选中预转换的图片，然后”工具”→”转换…”
利用Photoshop处理：
分辨率的调整 添加文字 色彩模式的转换 图像格式的转换
三、音频素材
文件格式
软件介绍
音频
获取途径
格式转换
1、文件格式
声音的数字编码方式非常多，不同的编码方式产生不同的 数字音乐文件格式。
二、图像素材
文件格式
格式转换
图像
获取途径
软件介绍
1、文件格式
1、位图（点阵图）： BMP JPG GIF PSD等。
2、矢量图：WMF
BMP
优点： 色彩丰富——适合表现大量细节的类似于照片、绘画之
类的画面；
不会去失图像的任何细节——适合在对图像质量要求
严格的情况下使用。
显示比矢量图形快——省去了生成矢量图形所需的着色
④ 视频截图：利用播放器的截图功能（豪杰 V9） ⑤ 扫描：扫描仪的使用 ⑥ 拍摄：数码相机的使用 ⑦ 购买图库
3、软件简介
① Paint ② Snag it：图象的处理，如添加文字、聚光放大等。 ③ Acdsee：工具菜单的使用 ④ PHOTOSHOP ⑤ ……
4、格式转换/简单处理
利用Snag it转换图像格式
音频类素材常用的存储格式
WAV MP3 MIDI RM WMA CD
WAV格式
采样频率是44.1K，速率88K/秒，16位量化位数 。 和CD音质相差无几，也是目前PC机上广为流行的声
音文件格式。 优点：WAV格式的音质较好，通用性强。使用
Windows操作系统的录音机录制的文件格式即为 WAV格式，在实际应用中常用此格式存储语音数据。 缺点：文件容量大
先选中预转换的图片，然后”工具”→”转换…”
利用Photoshop处理：
分辨率的调整 添加文字 色彩模式的转换 图像格式的转换
三、音频素材
文件格式
软件介绍
音频
获取途径
格式转换
1、文件格式
声音的数字编码方式非常多，不同的编码方式产生不同的 数字音乐文件格式。
二、图像素材
文件格式
格式转换
图像
获取途径
软件介绍
1、文件格式
1、位图（点阵图）： BMP JPG GIF PSD等。
2、矢量图：WMF
BMP
优点： 色彩丰富——适合表现大量细节的类似于照片、绘画之
类的画面；
不会去失图像的任何细节——适合在对图像质量要求
严格的情况下使用。
显示比矢量图形快——省去了生成矢量图形所需的着色
④ 视频截图：利用播放器的截图功能（豪杰 V9） ⑤ 扫描：扫描仪的使用 ⑥ 拍摄：数码相机的使用 ⑦ 购买图库
3、软件简介
① Paint ② Snag it：图象的处理，如添加文字、聚光放大等。 ③ Acdsee：工具菜单的使用 ④ PHOTOSHOP ⑤ ……
4、格式转换/简单处理
利用Snag it转换图像格式
音频类素材常用的存储格式
WAV MP3 MIDI RM WMA CD
WAV格式
采样频率是44.1K，速率88K/秒，16位量化位数 。 和CD音质相差无几，也是目前PC机上广为流行的声
音文件格式。 优点：WAV格式的音质较好，通用性强。使用
Windows操作系统的录音机录制的文件格式即为 WAV格式，在实际应用中常用此格式存储语音数据。 缺点：文件容量大
数据采集基础知识 PPT课件
x s (nTs ) x(nTs) (t nTs )
n 0
采样定理：连续信号→离散信号
连续时间信号，可以表示为无限多个谐波的叠加。 信号x(t)和频谱X(f)的关系为：
x(t )
i 2ft x ( t ) e dt
X ( f )ei 2ft df
（2-1）
X( f )
（2-2）
由
X( f )
x(nTs )
恢复出 x(t ) ，频谱
X( f )
和采样间隔 Ts 必须满足：
有截止频率(即最高频率) f c ，即当 f f c 时， X( f ) 0 （2-3） 1 1 Ts 或 f c 2T （2-4） 2f
c
s
采样定理：连续信号→离散信号
x(t)
x(t)
0
t
采样/保持
xs(nTs) xs(nTs)
0
Ts 2Ts 3Ts ...
t
量 化
xq(nTs) 4q 3q 2q q
xq(nTs)
编 码
x(n) x(n)
0
Ts 2Ts 3Ts ...
t
计算机
0
001 011 100 010 010 011
t
模拟信号离散化处理时遵循的原则
(1) 采样点增多，占用计算机的大量内存单元，可能会因内存不 够而无法工作； (2) 采样点太少，各采样点之间相距太远，使原始数据值的失真， 信号复原时不能复现原来连续变化的模拟量，从而造成误差。 对模拟信号离散化时，依据采样定理进行。
数据采集：被测对象的各种参量通过各种传感元件经过适当
转换后，经采样、量化、编码、传输等步骤，最后送到控制 器进行数据处理或存储记录的过程。 数据采集系统(DAS,DAQ：Date Acquisition System)
数据采集通道PPT课件
第1节 模拟信号的输入及A/D转换器
模拟信号输入通道
作用:是将由传感器送来的模拟量进行电平转换、滤 波、放大、采样保持、模/数转换之后，输入微处理 器中。 组成：完整的模拟信号输入通道由滤波器、放大 器、采样/保持器、模/数转换器等组成，
也有只需要其中部分器件的模拟信号输入通道。在每个系统中 需要采样的点数及要求的转换精度和速度不同，所以在一个数 据采集系统中，可能会有多种转换方式。
第1页/共71页
模拟信号输入通道的工作方式
1、单通道不带采样/保持器的A/D转换 2、单通道带采样/保持器的A/D 3、多通道A/D转换 4、多通道共享A/D转换 5、多通道共享采样/保持器与A/D转换器
第2页/共71页
模拟信号输入通道的工作方式
1、单通道不带采样/保持器的A/D转换 这种电路适合于输入信号变化缓慢的场合，其转换 速度一般，精度较高，方框图如图2-1所示。
首先，在信号的变化范围内，不能因A/D转换器分辨率过低 造成测量“死区”。如信号｜x(t)｜的最大值为xmax,最小值 为xmin
q/2≤xmin
必须得到满足
若使xmax=uＦＳ
21 xmin N 1 xmax
第34页/共71页
所以
对截断量化误差来说，则
N log xmax 1 x2
min
N log xmax x2
1
X
0
X
0
输入结果为负值
10
X
X
1
输入结果过程量
11
X
X
1
输入信号欠量程
第22页/共71页
• Q3：表示千位（1/2位）数的内容,Q3=“0”（低电平） 时，千位为1；Q3=“1”（高电平）时，千位数为0。
模拟信号输入通道
作用:是将由传感器送来的模拟量进行电平转换、滤 波、放大、采样保持、模/数转换之后，输入微处理 器中。 组成：完整的模拟信号输入通道由滤波器、放大 器、采样/保持器、模/数转换器等组成，
也有只需要其中部分器件的模拟信号输入通道。在每个系统中 需要采样的点数及要求的转换精度和速度不同，所以在一个数 据采集系统中，可能会有多种转换方式。
第1页/共71页
模拟信号输入通道的工作方式
1、单通道不带采样/保持器的A/D转换 2、单通道带采样/保持器的A/D 3、多通道A/D转换 4、多通道共享A/D转换 5、多通道共享采样/保持器与A/D转换器
第2页/共71页
模拟信号输入通道的工作方式
1、单通道不带采样/保持器的A/D转换 这种电路适合于输入信号变化缓慢的场合，其转换 速度一般，精度较高，方框图如图2-1所示。
首先，在信号的变化范围内，不能因A/D转换器分辨率过低 造成测量“死区”。如信号｜x(t)｜的最大值为xmax,最小值 为xmin
q/2≤xmin
必须得到满足
若使xmax=uＦＳ
21 xmin N 1 xmax
第34页/共71页
所以
对截断量化误差来说，则
N log xmax 1 x2
min
N log xmax x2
1
X
0
X
0
输入结果为负值
10
X
X
1
输入结果过程量
11
X
X
1
输入信号欠量程
第22页/共71页
• Q3：表示千位（1/2位）数的内容,Q3=“0”（低电平） 时，千位为1；Q3=“1”（高电平）时，千位数为0。
数据采集与处理 ppt课件
采样过程如图2.2所示。
数据采集与处理
7
UEST
C
x(t)
2.2 采样过程
xS(nTS )
δTs(t)
图2.2中：
x(t)
xS(nTS )
t
K
τ
TS 2TS 3TS …
t
TS
图2.2 采样过程
xs(nTs ) — 采样信号; 0, TS, 2 TS — 采样时刻
τ — 采样时； TS — 采样周期。
有舍有入
1. ″只舍不入″的量化 如图2.12所示。
数据采集与处理
34
UEST C
xS(nTS)
2.7 量化与量化误差
xq(nTS)
.
.
.
.
.
.
3q 2q q 0 TS 2TS 3TS …
(a)
3q
2q q
t
0 TS 2TS 3TS …
t
(b)
图2.12 “只舍不入”量化过程
将信号幅值轴分成若干层，各层之间的间 隔均等于量化单位q。
⑴无条件采样
特点：运行采样程序，立即采集数据，直 到将一段时间内的模拟信号的采样 点数据全部采完为止。
优点：为无约束采样。
数据采集与处理
23
UEST
2.6 模拟信号的采样控制方式
C
缺点：不管信号是否准备好都采样，可能
容易出错。
①定时采样：采样周期不变 方法
②变步长采样：采样周期变化
⑵ 条件采样
①查询方式 方法
讨论：
当φ = 0， xs(nTs ) = 0，即采样值为零， 无法恢复原来的模拟信号x(t) 。
数据采集与处理
15
数据采集与处理
7
UEST
C
x(t)
2.2 采样过程
xS(nTS )
δTs(t)
图2.2中：
x(t)
xS(nTS )
t
K
τ
TS 2TS 3TS …
t
TS
图2.2 采样过程
xs(nTs ) — 采样信号; 0, TS, 2 TS — 采样时刻
τ — 采样时； TS — 采样周期。
有舍有入
1. ″只舍不入″的量化 如图2.12所示。
数据采集与处理
34
UEST C
xS(nTS)
2.7 量化与量化误差
xq(nTS)
.
.
.
.
.
.
3q 2q q 0 TS 2TS 3TS …
(a)
3q
2q q
t
0 TS 2TS 3TS …
t
(b)
图2.12 “只舍不入”量化过程
将信号幅值轴分成若干层，各层之间的间 隔均等于量化单位q。
⑴无条件采样
特点：运行采样程序，立即采集数据，直 到将一段时间内的模拟信号的采样 点数据全部采完为止。
优点：为无约束采样。
数据采集与处理
23
UEST
2.6 模拟信号的采样控制方式
C
缺点：不管信号是否准备好都采样，可能
容易出错。
①定时采样：采样周期不变 方法
②变步长采样：采样周期变化
⑵ 条件采样
①查询方式 方法
讨论：
当φ = 0， xs(nTs ) = 0，即采样值为零， 无法恢复原来的模拟信号x(t) 。
数据采集与处理
15
数据采集系统-PPT精选文档
5
河北省污染治理设施运营培训中心 数据采集及控制处理系统的安全管理
6
河北省污染治理设施运营培训中心
数据采集及控制处理系统的结构体系及运行环境
PAS-DAS 监控系统 通讯转发程 数据补齐程序 序 其他 程序
数据库管理系统 MSDE2000
.Net运行环境 .New2.0
操作系统 Windows 2000/XP
2
河北省污染治理设施运营培Байду номын сангаас中心 数据采集及控制处理系统的作用
烟气数据采集与控制系统（以下简称：数据采集 系统）作为烟气排放连续白动监测系统的核心 ，运行在CEMS 的监测现场，负责采集现场的 各种污染物监侧数据、仪器工作状态，并将监 测数据整理储存，通过某种通讯乎段，将数据 传输到环保监控管理部门。
4
河北省污染治理设施运营培训中心 数据采集及控制处理系统的安全管理
数据采集系统应具有安全管理功能，具有二级操作管理权限。 ( l ）系统管理员 可以进行所有的系统设置工作，如：设定操作人员密码、操作级 别，设定系统的设备配置。 ( 2 ）一般操作人员 只进行日常例行维护和操作，不能更改系统的设置。 操作人员需输人登录工号和密码后，才能进人控制界面，系统对 所有的控制操作均自动记录并人库保存。系统退出时，必须输人 相应的密码。此外，受外界强干扰或偶然意外或掉电后又上电等 情况发生时，造成程序中断，系统也能实现自动启动，自动恢复 运行状态并记录出现故障时的时间和恢复运行时的时间。
河北省污染治理设施运营培训中心
烟尘烟气连续自动监测系统运行 管理
授课老师:乔红宾
河北省污染治理设施运营培训中心 数据采集及控制处理系统
1、数据采集及控制处理系统的作用 2、数据采集及控制处理系统的功能需求 3、数据采集及控制处理系统的安全管理 4、数据采集及控制处理系统的结构体系及运行环境 5、污染物排放浓度标况计算 6、数据有效性和环保现场监督核查的参数设定和公式 7、数据采集及控制处理系统的功能介绍 8、数据的传输 9、数据采集及控制系统的流程
《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。
第4章 数据采集系统设计PPT课件
式中，Um为正弦模拟信号的幅值，f为信号频率。在
U t
Um 2
f
第4章 数据采集系统设计
U
U
0 t0 t1
t
tA / D
图4―6 由tA/D 引起的不确定误差电压
第4章 数据采集系统设计
取Δt=tA/D
U Um 2 ftA/ D
U 100
Um
2
fA/D
100
(4―5)
第4章 数据采集系统设计
第4章 数据采集系统设计
在计算机控制系统中多采用集成电路多路开关， 其种类、型号都比较多，有8通道、16通道、甚至32通 道的。常用的多路开关有CD4051(或MC14051)、 AD7501、LF13508等。
第4章 数据采集系统设计
4 IN / OUT
6 OUT / IN
7 IN / OUT
4.2.2 模拟量输入通道的组成 模拟量输入通道由于应用要求和系统本身特点的
不同，可以采用不同的结构形式。目前普遍采用的是 多路通道共享采样/保持器(S/H)和A/D转换器的结构形 式，其一般组成框图如图4―4所示。
第4章 数据采集系统设计
I/O
A/D
S/H
接
口
CPU
电
路
控制电路
放大器
多
信号处理
路
第4章 数据采集系统设计
f (t)
f * (t)
f (t)
S
f * (t)
O
t
(a) 被采样信号
(b) 采样开关
0 T 2T 4T 6T t (c) 采样信号
图4―2 采样过程
第4章 数据采集系统设计
图4―2中f(t)是被采样的模拟信号，它是时间和幅值 都连续的函数。采样后的f(t)被以时间间隔T为周期闭合、 断开的采样开关S分割成图中所示的时间上离散而幅值 上连续的离散模拟信号f*(t)。离散模拟信号f*(t)是一连串 的脉冲信号，又称为采样信号。采样开关两次采样(闭 合)的间隔时间T称为采样周期，采样开关的闭合时间τ称 为采样时间，0、T、2T…各时间点称为采样时刻。
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（2）互感器的次级线圈、铁心及外壳都要可靠 接地，以确保人身和设备安全。
（3）除特殊设计的可逆互感器外，一般互感器 不许反方向使用(即不能将初级与次级互换)。
10.2.3 温度传感器
接触式测量：热电阻、热电偶和半导体传感器等。 非接触式测量：以辐射式测温为主，有光学高温计 和辐射高温计等。
1．热电偶温度传感器 (1) 测温原理—热电效应 两种不同的导体两端相互紧密地连接在一起，组
10.2 传感器
10.2.1 电压与电流的检测 小电压检测： 串联电阻分压的方法 小电流检测：并联电阻分流的方法 高电压(几百伏以上)检测：电压互感器 大电流(几十安培以上)检测：电流互感器 互感器优点： (1)一个互感器可同时接入几种仪表。例如电流表和功率 表的电流线圈或电压表和功率表的电压线圈等。 (2)降低了功率损耗。 (3)保障工作人员的安全。 (4)仪表制造标准化。将工程测量中仪表量限统一设计为 5 A或100 V。
电压互感器
电流互感器
测压原理： 互感器的额定初级电压U1(或电流I1)与额定次级电
压U2(或电流I2)之比，叫互感器的额定变压比Ku(或额 定变流比Ki)
Ku
U1 U2
N1 N2
U1
N1 N2
U2
Ki
I1 I2
N2 N1
I1
v
（a）测单相电压； （b）用单相互感器测三相相电压； （c）用单相互感器测三相线电压； （d）用三相互感器测三相相电压.
电工电子学(下)
第10章 数据采集系统
中国石油大学(华东)信息与控制工程学院 电工电子学教学中心
此课件及“海南风光”封面属清华大学唐庆玉创作，如发现剽窃，必究法律责任！
此课件及“海南风光”封面属清华大学唐张庆玉勇创作，如发现剽窃，必究法律责任！
此此课课件件及及““海海南南风风光光””封封面面属属清清华华大大学学唐唐庆庆玉玉创创作作，，如如发发现现剽剽窃窃，，必必究究法法律律责责任任！！
被 测 物 理 量 为 量 程 的 下 限 ： I=4 mA ， 上 限 ： I=20mA，在量程范围内，被测物理量与电流则呈 线性关系。
如某压力变送器，量程为0~1.6 MPa，当变送器输 出4 mA电流时，压力为0 MPa，输出20 mA时压力为 1.6 MPa，当输出电流为10 mA时，压力为
P=(10-4)/(20-4)*1.6=0.6 Mpa
4～20 mA的电流信号传送输出具有以下优点：
① 输出电流与负载电阻无关，适用于远距离传
输 。 使 用 250Ω(0.1 级 ) 的 I ／ U 变 换 电 阻 ， 可 将 4 ～ 20
mA的电流信号变换为1～5 V的直流电压信号。
②可以同时串接几个指示测量仪表，而不会影响 测量精度。
它是在冷端温度为0℃的条件下得到的。不同热 电偶具有不同的分度表，根据热电偶产生的热电 势和分度表即可得知其温度值。热电势与温度的 关系为非线性。
(2) 中间导体定则
如果在热电偶回路中接入第三种金属材料, 只要 该材料与热电偶的两个接点的温度相同, 则热电 偶所产生的热电动势将保持不变，即不受第三种 金属接入回路中的影响。
第10章数据采集系统
10.1 典型的测控系统概述 10.2 传感器 10.3 信号测量与变换电路 10.4 滤波器 10.5 多路模拟开关 10.6 采样保持器 10.7 数模变换器 10.8 模数变换器 10.9 计算机数据采集系统简介
10.1典型的测控系统概述
• 传感器 • 变送器 • 数据采集和控制系统
(1)信号变换：将传感器输出的电参数转变成电压 或电流。
(2)放大：把微弱的电压或电流信号进行放大，在 某些场合还需要进行信号的隔离。
(3)滤波：滤除干扰信号。
(4)线性化：被测物理量与电信号之间往往呈现非线 性关系，通过线性化电路，使电信号与物理量之间 变成近似线性关系。
(5)标准化：为了方便地实现仪表的互换性、信号的 远距离传送和提高信号的抗干扰能力，一般把电信 号最终转换成标准的4~20 mA的直流电流信号。
电流互感器接线方式：
（a）测单相电流； （b）测三相电流； （c）测三相三线制的三相电流；
使用注意事项：
（1）电压互感器的次级线圈不许短路，否则次 级会出现很大的短路电流，故其初级和次级都要接 短路保护熔断器(保险丝)。电流互感器的次级线圈 不许开路，也不能装熔断器。否则当次级突然开路 时，会在线圈中感应出很高的电压，损坏电流互感 器的绝缘，并危及操作人员的安全。
1．互感器的结构和原理
互感器实际上是一个铁心变压器，铁心上绕有两个或多个绕 组(特殊情况只有一个)，接待测电压或电流的绕组称为初级绕组， 接测量仪表的绕组称为次级绕组。
电压互感器一般相当于一个降压变压器，其初级绕组额定电 压通常采用不同的电压等级，而次级线圈额定电压都定为100V，
电流互感器相当于一个电流变换器，其额定次级电流一般为 5A（有的为1A）。其初级绕组匝数较少，甚至可能是几匝或一 匝，所以初级线圈使用一根直线表示。
合成一个闭合回路。当两接点温度不等(T>T0)时，回 路中就会产生电动势，从而形成电流，这一现象称为 热电效应，该电动势称为热电动势。把上述两种不同导
体的组合称为热电偶。
自由端或 冷端
工作端或 热端
热电偶可分为：铂铑10—铂、铂铑30—铂铑6 、 镍铬—镍硅、镍铬—铜镍等型号
分度表：热电势与温度对应关系的表格
1．传感器
直接感受被测物理量，并把其转换成与被测物理量有一定函 数关系的电压、电流或其它物理量(如电阻、电容、电感)。
传感器的分类:
电量传感器 电压互感器、电流互感器等
非电量传感器 热电式(如热电偶等)、光电式、电容式(如电容 式差压传感器等)、电感式等
2．变送器 将传感器的输出信号变化转换成标准的电信号。
③能够实现传送线的断线自检。
通常变送器的电源线和输出信号线共用两根线， 称为二线制变送器。在实际应用中，往往把传感器 和变送器做在一起，称为一体化二线制仪表。
二线制温度变送器如下图
3．数据采集和控制系统
• 模数转换器 ADC • 数模转换器 DAC • 采样保持器 • 模拟开关 • 。。。。。。
（3）除特殊设计的可逆互感器外，一般互感器 不许反方向使用(即不能将初级与次级互换)。
10.2.3 温度传感器
接触式测量：热电阻、热电偶和半导体传感器等。 非接触式测量：以辐射式测温为主，有光学高温计 和辐射高温计等。
1．热电偶温度传感器 (1) 测温原理—热电效应 两种不同的导体两端相互紧密地连接在一起，组
10.2 传感器
10.2.1 电压与电流的检测 小电压检测： 串联电阻分压的方法 小电流检测：并联电阻分流的方法 高电压(几百伏以上)检测：电压互感器 大电流(几十安培以上)检测：电流互感器 互感器优点： (1)一个互感器可同时接入几种仪表。例如电流表和功率 表的电流线圈或电压表和功率表的电压线圈等。 (2)降低了功率损耗。 (3)保障工作人员的安全。 (4)仪表制造标准化。将工程测量中仪表量限统一设计为 5 A或100 V。
电压互感器
电流互感器
测压原理： 互感器的额定初级电压U1(或电流I1)与额定次级电
压U2(或电流I2)之比，叫互感器的额定变压比Ku(或额 定变流比Ki)
Ku
U1 U2
N1 N2
U1
N1 N2
U2
Ki
I1 I2
N2 N1
I1
v
（a）测单相电压； （b）用单相互感器测三相相电压； （c）用单相互感器测三相线电压； （d）用三相互感器测三相相电压.
电工电子学(下)
第10章 数据采集系统
中国石油大学(华东)信息与控制工程学院 电工电子学教学中心
此课件及“海南风光”封面属清华大学唐庆玉创作，如发现剽窃，必究法律责任！
此课件及“海南风光”封面属清华大学唐张庆玉勇创作，如发现剽窃，必究法律责任！
此此课课件件及及““海海南南风风光光””封封面面属属清清华华大大学学唐唐庆庆玉玉创创作作，，如如发发现现剽剽窃窃，，必必究究法法律律责责任任！！
被 测 物 理 量 为 量 程 的 下 限 ： I=4 mA ， 上 限 ： I=20mA，在量程范围内，被测物理量与电流则呈 线性关系。
如某压力变送器，量程为0~1.6 MPa，当变送器输 出4 mA电流时，压力为0 MPa，输出20 mA时压力为 1.6 MPa，当输出电流为10 mA时，压力为
P=(10-4)/(20-4)*1.6=0.6 Mpa
4～20 mA的电流信号传送输出具有以下优点：
① 输出电流与负载电阻无关，适用于远距离传
输 。 使 用 250Ω(0.1 级 ) 的 I ／ U 变 换 电 阻 ， 可 将 4 ～ 20
mA的电流信号变换为1～5 V的直流电压信号。
②可以同时串接几个指示测量仪表，而不会影响 测量精度。
它是在冷端温度为0℃的条件下得到的。不同热 电偶具有不同的分度表，根据热电偶产生的热电 势和分度表即可得知其温度值。热电势与温度的 关系为非线性。
(2) 中间导体定则
如果在热电偶回路中接入第三种金属材料, 只要 该材料与热电偶的两个接点的温度相同, 则热电 偶所产生的热电动势将保持不变，即不受第三种 金属接入回路中的影响。
第10章数据采集系统
10.1 典型的测控系统概述 10.2 传感器 10.3 信号测量与变换电路 10.4 滤波器 10.5 多路模拟开关 10.6 采样保持器 10.7 数模变换器 10.8 模数变换器 10.9 计算机数据采集系统简介
10.1典型的测控系统概述
• 传感器 • 变送器 • 数据采集和控制系统
(1)信号变换：将传感器输出的电参数转变成电压 或电流。
(2)放大：把微弱的电压或电流信号进行放大，在 某些场合还需要进行信号的隔离。
(3)滤波：滤除干扰信号。
(4)线性化：被测物理量与电信号之间往往呈现非线 性关系，通过线性化电路，使电信号与物理量之间 变成近似线性关系。
(5)标准化：为了方便地实现仪表的互换性、信号的 远距离传送和提高信号的抗干扰能力，一般把电信 号最终转换成标准的4~20 mA的直流电流信号。
电流互感器接线方式：
（a）测单相电流； （b）测三相电流； （c）测三相三线制的三相电流；
使用注意事项：
（1）电压互感器的次级线圈不许短路，否则次 级会出现很大的短路电流，故其初级和次级都要接 短路保护熔断器(保险丝)。电流互感器的次级线圈 不许开路，也不能装熔断器。否则当次级突然开路 时，会在线圈中感应出很高的电压，损坏电流互感 器的绝缘，并危及操作人员的安全。
1．互感器的结构和原理
互感器实际上是一个铁心变压器，铁心上绕有两个或多个绕 组(特殊情况只有一个)，接待测电压或电流的绕组称为初级绕组， 接测量仪表的绕组称为次级绕组。
电压互感器一般相当于一个降压变压器，其初级绕组额定电 压通常采用不同的电压等级，而次级线圈额定电压都定为100V，
电流互感器相当于一个电流变换器，其额定次级电流一般为 5A（有的为1A）。其初级绕组匝数较少，甚至可能是几匝或一 匝，所以初级线圈使用一根直线表示。
合成一个闭合回路。当两接点温度不等(T>T0)时，回 路中就会产生电动势，从而形成电流，这一现象称为 热电效应，该电动势称为热电动势。把上述两种不同导
体的组合称为热电偶。
自由端或 冷端
工作端或 热端
热电偶可分为：铂铑10—铂、铂铑30—铂铑6 、 镍铬—镍硅、镍铬—铜镍等型号
分度表：热电势与温度对应关系的表格
1．传感器
直接感受被测物理量，并把其转换成与被测物理量有一定函 数关系的电压、电流或其它物理量(如电阻、电容、电感)。
传感器的分类:
电量传感器 电压互感器、电流互感器等
非电量传感器 热电式(如热电偶等)、光电式、电容式(如电容 式差压传感器等)、电感式等
2．变送器 将传感器的输出信号变化转换成标准的电信号。
③能够实现传送线的断线自检。
通常变送器的电源线和输出信号线共用两根线， 称为二线制变送器。在实际应用中，往往把传感器 和变送器做在一起，称为一体化二线制仪表。
二线制温度变送器如下图
3．数据采集和控制系统
• 模数转换器 ADC • 数模转换器 DAC • 采样保持器 • 模拟开关 • 。。。。。。