计算机数据采集系统概述
数据采集基础知识PPT课件
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。
数据采集与分析技术(第2版)课件：计算机数据采集与分析技术概述
计算机数据采集与分析技术概述
1. 3 数据采集与分析系统的主要性能指标
数据采集系统的性能要求与具体应用目的和应用环境有 密切关系，对应不同的应用情况往往有不同的要求。下面是 比较常用的几个指标及其含义。
计算机数据采集与分析技术概述
1. 系统分辨率 系统分辨率是指数据采集系统可以分辨的输入信号的最 小变化量。通常可以使用如下几种方法表示系统分辨率: ·使用系统所采用的 A / D 转换器的位数来表示系统分 辨率。 ·使用最低有效位值(LSB )占系统满度值的百分比来表 示系统分辨率。 ·使用系统可分辨的实际电压数值来表示系统分辨率。 ·使用满度值的百分数来表示系统分辨率。 表 1.1 给出了满度值为 10V 时数据采集系统的分辨率。
计算机数据采集与分析技术概述
(2)软件在数据采集系统中的作用越来越大，增加了系 统设计的灵活性和功能。
(3)数据采集与数据处理相互结合得日益紧密，形成数 据采集与处理相互融合的系统，可实现从数据采集、处理到 控制的全部工作。
(4)速度快，数据采集过程一般都具有“实时”特性。 对于通用数据采集系统一般希望有尽可能高的速度，以满足 更多的应用环境。
计算机数据采集与分析技术概述
数据采集与分析技术所涉及的学科和理论比较多。数据 采集主要涉及的学科有测试与仪器科学、信息与通信科学和 计算机科学。其中测试与仪器科学侧重于信息的获取，信息 与通信科学侧重于信息的传输，计算机科学侧重于信息的分 析处理。
计算机数据采集与分析技术概述
1. 1. 1 信息和信号 有关信息(Information )至今还没有一个统一的确切定义，
计算机数据采集与分析技术概述
计算机数据采集与分析技术概述
2. 系统精度 系统精度是指当系统工作在额定采集速率下，整个数据 采集系统所能达到的转换精度。A / D 转换器的精度是系统 精度的极限值。实际上，系统精度往往达不到 A / D 转换器 的精度。因为系统精度取决于系统的各个环节(子系统)的精 度，如前置放大器、滤波器、模拟多路开关等，只有当这些 子系统的精度都明显优于 A / D 转换器精度时，系统精度才 能达到 A / D 转换器的精度。这里还应注意系统精度与系统 分辨率的区别。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。
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。
数据采集的设计报告
目录摘要 (3)引言 (5)第一章数据采集系统的概述 (6)1.1 数据采集系统基本概述 (6)1.1.1 数据采集 (6)1.1.2 数据采集系统的分类 (6)1.1.3 数据采集系统的基本功能 (7)1.1.4 数据采集系统的结构形式 (7)第二章数据采集系统整体设计 (8)2.1 硬件设计原则 (8)2.2 软件设计原则 (8)第三章数据采集系统的硬件设计 (9)3.1 系统工作原理 (9)3.2 硬件工作原理 (9)3.2.1 CPU处理核心模块(STC89C52) (9)3.2.2 DS18B20温度传感器模块 (11)3.3 电路设计 (14)3.3.1 CPU处理模块 (14)3.3.2 显示电路 (15)3.3.3 通信电路 (15)3.3.4 复位电路 (15)3.3.5 温度采集电路 (16)3.3.6 晶振电路 (16)3.3.7 警报电路 (17)第四章数据采集系统的软件设计 (18)4.1 汇编语言和Keil C51 (18)4.2 主程序 (19)4.3 各程序 (19)4.3.1 显示子程序 (19)4.3.2 温度子程序 (20)第五章总结 (21)参考文献 (22)附录：程序 (23)摘要本次设计主要基于单片机STC89C52单片机的多点数据采集，该系统由硬件部分和软件部分组成。
硬件部分是由信号接收、信号采集、AD转换和信号发送四部分组成。
系统以单片机为核心，将被测信号转换为能够被单片机所识别的信号输入单片机实现数据采集。
被测信号一般为模拟数据和数字数据两大类。
主机发送的模拟信号经过AD0809的转换，模拟信号经量化后得到离散的值，即数字信号。
在方案的选择中，主机可以用单片机、ARM、电脑等，采用单片机做主机部分，通信距离会比较短，所以使用上拉电阻通过上拉的作用给信号线提供一个驱动电压，使之传输更稳定，传输距离更远，用来抵消线路中内阻对信号的损耗。
关键词：STC89C52；信号接收；信号采集；A/D转换AbstractThis design is mainly based on single-chip microcontroller STC89C52 multi-point data acquisition, this system is consists of hardware and software components. Hardware part is consists of four parts as signal receiving, signal acquisition, AD transform and signal sending. This System is based on single-chip microcontroller, which is being measured signals converted to what can be single-chip microcontroller identification of the signal input data acquisition.Measured signal is divided into two types of commonly simulation data and digital data.The analog signal sending by the mainframe is changed over through AD0809, then the analog signals via discrete values quantified, namely the digital signal.In the choice of case, mainframe can be MCU, ARM, computers and so on, using the monolithic as the mainframe will make a short communication distance, as the result, we use pull-up resistors to pull through the role of signal lines provide a driving voltage, make transmission more stable, the transmission distance is farther, and offset circuit impedance to signal loss.Key words：STC89C52, signal receiving, signal acquisition, A/D transform引言温度是一种最基本的环境参数，人们的生活与环境的温度息息相关，工业和农业生产中得许多场合对温度有严格的要求，如温室养殖场和冷冻室等，随着科学技术的进步，单片机及相关电子技术飞速发展，应用领域不断拓展，利用单片机和传感器实现对温度的精确测量，提高了生产的自动化程度，成本低廉，应用十分广泛，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。
DAS
• 三、数据采集系统的主要功能 • 经过较长时间的开发和应用实践，300MW 经过较长时间的开发和应用实践， 及以上发电机组数据采集系统的功能已经 比较完善和成熟。归纳起来， 比较完善和成熟。归纳起来，这些功能主 要有：报警、显示、打印、存储、 要有：报警、显示、打印、存储、统计分 析和操作指导等。 析和操作指导等。
• 数据采集系统经历了模拟显示向数字处理、显示、 数据采集系统经历了模拟显示向数字处理、显示、 存储发展的过程，大致可分为单元仪表、组合仪表、 存储发展的过程，大致可分为单元仪表、组合仪表、 组件组装仪表、小型计算机、 组件组装仪表、小型计算机、微机分散控制系统五 个阶段。由于以微处理器为基础的微型计算机及数 个阶段。 据通信网络的广泛应用， 据通信网络的广泛应用，微机分散控制系统进人了 机组自动化领域， 机组自动化领域，使得数据采集系统不仅包括了对 现场热工参数的数据处理、显示、存储、 现场热工参数的数据处理、显示、存储、打印等基 本功能，而且在运行操作指导、故障分析、 本功能，而且在运行操作指导、故障分析、统计报 表等方面取得了长足的发展。 表等方面取得了长足的发展。 • 随着发电机组的容量增大，发电过程对数据采集系 随着发电机组的容量增大， 统的依赖性越来越大， 统的依赖性越来越大，传统的热控系统已不能满足 机组安全、经济运行的要求。 机组安全、经济运行的要求。微机分散控制系统顺 应了这一电力发展阶段， 应了这一电力发展阶段，使数据采集系统不仅满足 了机组运行的基本要求，而且其高智能化、 了机组运行的基本要求，而且其高智能化、高可靠 性的优势，为机组安全经济运行提供了可靠的帮助。 性的优势，为机组安全经济运行提供了可靠的帮助。
• (三)打印 三 打印 • 计算机应用于发电机组数据采集系统的一个显著 优势在于它的储存能力， 优势在于它的储存能力，数据可以存储并可重复 使用。但由于存储介质的空间有限， 使用。但由于存储介质的空间有限，数据的保留 时间也有限，所以， 时间也有限，所以，打印输出成为数据记录的一 种主要形式， 种主要形式，并在计算机监控系统中得到广泛应 用。 打印输出的主要内容有： 打印输出的主要内容有： • 1．报警打印 报警出现时即时打印，报警消除时 报警出现时即时打印， ． 打印输出。 打印输出。 • 2．日志打印 定时打印有关参数，分班、日、周、 定时打印有关参数，分班、 ． 年等不同打印周期。 月、年等不同打印周期。设计时可能根据现场需 要定义过程变量是否需要打印， 要定义过程变量是否需要打印，并可以在工程师 工作站上修改。 工作站上修改。 • 3．事故顺序记录 通过打印，记录事故顺序记录 通过打印， ． 输出的机组主、 仪(SER)输出的机组主、辅设备故障发生的顺序。 输出 数据采集系统的报警功能包括模拟量报警、开关量报 数据采集系统的报警功能包括模拟量报警、 警和监控设备状态报警等方面。 警和监控设备状态报警等方面。 • 模拟量报警，是指现场采集的模拟量或系统输出的模 模拟量报警， 拟量超过其给定值，经计算机判断， 拟量超过其给定值，经计算机判断，在CRT或光字牌 或光字牌 上显示的过程。 上显示的过程。 • 开关量报警，是指现场采集的开关量或经系统输出的 开关量报警， 开关量发生状态翻转，经计算机判断， 开关量发生状态翻转，经计算机判断，在CRT或光字 或光字 牌上显示的过程。 牌上显示的过程。 • 报警情况既可以在任何包含已报警的模拟量的监视画 面上显示，又可以通过其他画面上的状态报警栏显示， 面上显示，又可以通过其他画面上的状态报警栏显示， 提醒运行操作人员注意， 提醒运行操作人员注意，同时还可以通过报警总貌查 看报警变化情况。对于分散控制系统， 看报警变化情况。对于分散控制系统，报警还可触发 CRT画面，根据预先拟定的步骤变化，使运行操作人 画面， 画面 根据预先拟定的步骤变化， 员迅速、准确地查看到报警内容。 员迅速、准确地查看到报警内容。
【初级】第5章 数据采集(5.1 数据采集简介)V1.2
Reduce任务：处理数据。
第29页
Sqoop Client
“云端”
Sqoop Server
MapReduce 作业
Hadoop集群
Sqoop Server端会响应客户端发出 的 RESTful 和 HTTP 请 求 。 Sqoop Server端包括：
Connectors：负责数据的解析 与加载。
……
--网上实际呈现的数据
通信记录
各种视频文件 图形图像 电子文档
内容数据
-网上实际呈现的数据
第12页
基本内容——数据来源
物联网是指在计算机互联网的基础上，利用传感器、射频识别、无线数据通信、红外线 感应等技术，实现物与物相连的互联网络。
物联网数据主要来源于物理信息系统。
物联网数据
数据可以是关于物理、化学、生物等性质和状态的测量值 关于行为和状态的语言、视频等多媒体数据
高效可控的利用资源，通过调整任务数来控制任务的并发度。 可读取数据源的元信息自动地完成数据映射和转换，用户也可以自定义类型映射关系。
支持多种数据库，如MySQL、Oracle等数据库。
第30页
常用工具——Sqoop的应用场景
目前大部分可视化工具与关系型数据库对接得比 较好，可使用Sqoop工具将Hadoop产生的分析结 果导入到关系型数据库中，以便进行可视化展示。
Connectors
元信息
企业型 数据库
文件系统
关系型 数据库
Map任务
元数据 仓库
HDFS/HBase/Hive
Hadoop集群
常用工具——Sqoop的架构
Sqoop Client组件定义了用 户使用Sqoop的方式：客户 命令行和浏览器。
计算机控制系统数据采集与处理技术全解
计算机控制系统数据采集与处理技术全解1. 引言计算机控制系统在现代工业自动化领域起着至关重要的作用。
在计算机控制系统中，数据采集与处理是其中的核心环节之一。
本文将全面介绍计算机控制系统数据采集与处理技术，包括数据采集的原理和方法、数据处理的技术和算法等。
2. 数据采集的原理和方法数据采集是指通过各种传感器和仪器，将现实世界中的各种物理量、事件等转化为计算机可以接受和处理的数字信号。
数据采集的原理主要涉及模拟信号的采样与量化、传感器的选择与应用等方面。
2.1 模拟信号的采样与量化模拟信号是连续变化的信号，为了能够在计算机中进行处理，首先需要将模拟信号进行采样和量化。
采样是指将模拟信号在时间上进行离散化，而量化是指将采样后的信号在幅度上进行离散化。
常用的采样与量化方法有脉冲采样、均匀量化和非均匀量化等。
2.2 传感器的选择与应用在数据采集过程中，传感器的选择和应用决定了数据采集的准确性和可靠性。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、速度传感器等。
根据不同的应用场景，选择合适的传感器进行数据采集，可以提高数据采集的精度和稳定性。
3. 数据处理的技术和算法数据采集是为了获取各种物理量和事件的数字信号，而数据处理则是对这些数字信号进行分析和处理，从中提取出有用的信息。
数据处理的技术和算法包括数据滤波、数据压缩、数据插值等。
3.1 数据滤波数据滤波是指对采集到的数据进行平滑处理，去除掉其中的噪声和干扰。
常见的数据滤波方法有移动平均滤波、中值滤波、滑动窗口滤波等。
3.2 数据压缩数据压缩是指对采集到的数据进行压缩编码，以减少存储空间和传输带宽的占用。
常见的数据压缩方法有哈夫曼编码、LZW编码、JPEG压缩等。
3.3 数据插值数据插值是指通过已知数据点之间的关系，推算出缺失数据点的数值。
常见的数据插值方法有线性插值、多项式插值、样条插值等。
4. 数据采集与处理系统的设计与实现在实际应用中，数据采集和处理通常并不是独立进行的，而是需要设计和实现一个完整的数据采集与处理系统。
数据采集及信息集成系统设计与应用
数据采集及信息集成系统设计与应用一、引言随着信息技术的不断发展和普及，各行各业的数据量都在不断增加，如何高效地采集和整合各种数据成为了企业和组织面临的重要问题。
数据采集及信息集成系统的设计与应用，对于提高数据处理效率和信息化水平具有重要意义。
本文将重点讨论数据采集及信息集成系统的设计原理和应用实践。
二、数据采集系统设计原理1. 数据采集系统概述数据采集系统是指将目标数据源中的数据转换成计算机能够处理的数据格式，并实现数据的传输和存储。
数据采集系统通常包括数据源接入、数据抽取和数据传输等环节。
在设计数据采集系统时，需要考虑数据源种类、数据格式、数据量、数据更新频率等因素。
2. 数据源接入数据源接入是指将数据采集系统与各种数据源进行连接和通信的过程。
数据源可能来自数据库、文件、传感器、网络接口等多种形式。
在设计数据源接入环节时，需要考虑数据源类型的多样性和连接稳定性，选择合适的接入方式进行数据采集。
3. 数据抽取数据抽取是指从数据源中提取数据的过程，通常包括数据过滤、数据转换和数据加载等步骤。
在设计数据抽取环节时，需要考虑如何高效地提取数据、对数据进行预处理和清洗，并将数据转换成目标格式。
4. 数据传输数据传输是指将采集到的数据传输到目标系统或存储介质的过程。
数据传输需要考虑数据传输的安全性、稳定性和效率，可以选择网络传输、文件传输或其他方式进行数据传输。
三、信息集成系统设计原理1. 信息集成系统概述信息集成系统是指将不同数据源中的数据进行整合和统一管理的系统。
信息集成系统可以将分散的数据整合成统一的数据视图，并提供统一的数据访问接口。
信息集成系统通常包括数据集成、数据存储和数据访问等部分。
3. 数据存储数据存储是指存储整合后的数据的过程，可以选择关系数据库、数据仓库、大数据存储等形式进行数据存储。
在设计数据存储环节时，需要考虑数据存储的安全性、容量和性能。
4. 数据访问数据访问是指用户对整合后的数据进行查询和分析的过程，通常需要提供统一的数据访问接口，方便用户对数据进行访问。
数据采集技术
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(一) 传感器的主要技术指标
将被测量→转换后续电路可用电量： 1.测量范围：与被测量实际变化范围相一致。 2.测量精度：符合整个测试系统根据总精度要求 而分配给传感器的精度指标； 3.转换速度（带宽）：符合整机要求； 4.能满足被测介质和使用环境的特殊要求，如耐 高温、耐高压、防腐、抗振、防爆、抗电磁干扰 、体积小、质量轻和不耗电或耗电少等； 5.能满足用户对可靠性和可维护性的要求。 12
…
……
数据 采集站N
…
模拟信号或数字信号
网络式数据采集结构
7
请总结每种数据采 集系统结构的主要 特点！及适用场合。
8
§2.2 模拟信号调理
数据采集系统信号调理（Signal Conditioning）的任务：
• 实现非电量信号向电信号的转换、小信号 放大、滤波等；
• 与软件配合实现零点校正、线性化处理、 温度补偿、误差修正和量程切换等功能。
19
放大器噪声分析0
后级电路K
VON
VIN
VIN VON / K
总的等效输出噪声：
VON (VIN0 K0 K )2 (VIN K )2
总的等效输入噪声：
VIN
VON K0K
VI2N 0
(VIN K0
)2
20
假定不设前放时，输入信号被电路噪声淹没，即：VIS＜VIN， 加入前放后，希望VIS>V'IN，就必须使V'IN<VIN，
（a） VIN
(VIN0 K )2 VI2N1 K
VI2N 0
(VIN1 K
)2
（b） VIN
(VIN1K )2 (VIN0K )2 K
VI2N0 VI2N1
《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。
热工分散控制系统DCS数据采集系统DAS简介
热工分散控制系统DCS数据采集系统DAS简介1、概述计算机数据采集系统DAS（DAS-Data Acquisition System），其主要功能是数据采集、运行监视、报警记录、跳闸顺序记录、事故追忆打印、报表打印、历史数据记录、系统流程显示等功能。
向运行人员提供大量有用的实时和经过处理的信息，指导和帮助运行人员正确的操作，以保证机组在正常状态下长期安全经济运行及事故和启停状态下的正确处理。
我厂4*330MW机组DCS系统采用北京和利时系统工程有限公司开发研制的MACS V6系统，该系统采用了世界上最先进的现场总线技术（PrifiBus-DP总线），对控制系统实现计算机监控。
系统配备工程师站（ENS），操作员站（OPS）作为人机接口界面（MMI），具有连续实时采集与处理机组在不同工况下的各种运行参数和显示设备运行状态功能。
运行人员可通过操作员站的CRT操作键盘，实现系统的MMI功能，监视、控制系统的运行，另外，DCS系统所配置的打印机可进行制表实时打印、条件触发打印、事件顺序打印、事故追忆打印及画面彩色拷贝等功能。
DAS系统作为DCS系统的一个子系统，按其功能可分为数据基本采集系统、显示系统、数据存储系统及报表打印系统。
数据基本采集系统可分为现场测点、I/O卡件、主控单元、历史站及MMI人机接口站。
2、DAS系统功能日常巡检注意事项为保证数据采集的准确、可靠、稳定，DCS维护人员应在巡检时注意：1）检查各控制站负荷、机柜温度是否在允许范围内，保证I/O卡件、主控单元在适宜的环境下工作。
2）检查DCS系统状态图内，操作员站、主控单元、各电源监视、网线的指示状态，确保网络数据通讯的正常。
3）检查DCS设备日志，及时发现DCS硬件设备的报警，其中有设备故障报警后，又恢复的记录应加强关注，及时发现异常，及时处理，避免不安全情况的发生。
4）检查DCS系统交换机的运行状态，包括电源指示、故障灯指示、光电接口指示灯的闪烁情况。
计算机数据采集系统的设计及应用
2019年第8期信息与电脑China Computer & Communication网络与通信技术计算机数据采集系统的设计及应用毕建忠（32158部队，河北 张家口 075100）摘 要：随着科学技术的不断发展，各行各业开始促进自身的发展，各行各业的发展离不开数据信息的采集。
事实上人们在进行数据采集时经常会遇到各种困难，需要加强对数据采集的研究，严格进行计算机数据采集系统的设计，并加强数据采集在各领域的应用。
笔者对数据采集进行了简单阐述，对其设计与应用进行了深入分析，希望为各行业更好的应用计算机数据采集系统提供参考。
关键词：计算机；数据采集；工作原理中图分类号：TP274.2 文献标识码：A 文章编号：1003-9767（2019）08-137-02Design and Application of Computer Data Acquisition SystemBi Jianzhong(Unit 32158, Zhangjiakou Hebei 075100, China)Abstract: With the continuous development of science and technology, all walks of life begin to strengthen their own development, but the development of all walks of life is inseparable from the collection of data information. In fact, people often encounter various difficulties in data collection. This requires strengthening the research of data collection, strictly carrying out the design of computer data collection system, and strengthening the application of data collection in various fields. In this paper, data acquisition is briefly described, and its design and application are analyzed in depth, so as to provide a reference for better application of computer data acquisition system in various industries.Key words: computer; data acquisition; working principle1 计算机数据采集系统的概述1.1 计算机数据采集系统的组成计算机数据采集系统主要包括计算机子系统与智能数据采集系统两部分，其中计算机子系统主要是对收集到的数据信息进行科学合理的分类、存储及数据处理，进而便于人员进行操作。
VF数据采集系统
D0－D7 A1 A0
CS
A3 A2
数据总线 74LS139 2Y0
CS
74LS139 2Y1
CS
74LS139 2Y2 GATE(门控端高电平计数）
计数器电路
由 VFC 芯片转换的脉冲信号经 6N137 光电隔离芯片后
接至相应计数器的输入端 CLK 端，当门控端 GATE 端低电 平时，停止计数。当GATE为高电平时，允许计数。 CS 为片 选端（选通端）由译码电路74LS139控制。 A0、A1为地址端。
暂稳态期间，S闭合。单稳的输出经三极管放大后为脉冲信号输出。当积
分放大器A1的输出电压下降到零伏时，零电压比较器A2输出跳变，则触 发单稳态定时器，即产生暂态时间为T1的定时脉冲，并使开关S闭合；同 时又使晶体管T截止，频率输出端Vfo输出高电平。整个电路可视为一个 振荡频率受输入电压控制的多谐振荡器。
3）电压频率变换器 由VFC芯片实现电压到频率的转化。将模拟信号变为 数字信号，即换成重复频率正比于输入电压瞬时值的一串 等幅脉冲，由计数器记录在一个采样间隔内的脉冲个数， 此脉冲个数对应于TS期间输入信号的面积（积分）。
常用VFC芯片简介 a．AD654芯片 AD654是美国模拟器件公司生产的一种低成本，8脚 封装的电压频率(V/F)转换器。它由低漂移输入放大器、 精密振荡器系统和输出驱动级组成，使用时只需一个RC 网络，即可构成应用电路。其管脚及内部电路如下图所 示。
Fout Dcom -Vin +Vin 1 2 3 4 AD654 8 7 6 5 +Vs 8 +Vs
CT
7
CT
6 OSC
-Vs 5
CT CT
-Vs
DRIVER
计算机数据采集系统中的精度问题
计算机数据采集系统中的精度问题作者：艾津京来源：《中国新通信》 2018年第2期计算机数据采集系统需要保证较高精度来完成工作，精度出现问题将会导致较大误差。
目前该系统的误差主要可分为仪表误差、数据采集转换误差和计算机数据类型误差，给数据的采集分析工作带来了不利影响。
随着时代的发展，计算机数据采集系统越来越智能化，技术人员应明确该系统的具体结构，多层次、多角度的分析产生精度问题的产生原因，进而从源头上加以控制，提高数据采集系统运行的科学性、有效性与精确性。
一、计算机数据采集系统概述1、计算机数据采集系统的涵义与特征。
通过研究分析可知，数据采集系统的涵义主要可分为以下两个方面。
其一是具有短暂性，现代社会的信息更新速度快，数据采集系统需要不断优化升级才能满足人们的需求。
程序员应及时更新系统理念，最大程度的保证计算机数据采集系统的工作效率。
其二是消耗大量人力与财力，数据采集过程涉及较多流程，各部分之间要相互配合才能完成工作，需要投入大量的时间、精力与资金。
2、计算机数据采集系统的结构。
该系统的结构组成主要包括图1中所列的五部分，其工作原理是将输入的模拟信号经由调理电路的调理作用，确保其电压不会损坏A/D转换器，随后A/D转换器将模拟信号转变为数字信号，该步骤有利于后续工怍的顺利进行。
单片机对数据进行进一步处理后经由显示电路与通信接口电路完成最后处理。
总之，数据采集系统是完成多种测量的核心工具，工作人员应明确该系统各部分结构的作用与特点，促使其更好的为数据采集服务。
3、计算机数据采集系统的误差分析。
系统误差、随机误差与粗大误差是影响计算机数据采集系统的三大误差来源，这些误差主要产生于传感器取样与量化环节，影响了数据判断的准确性。
系统误差有一定规律可寻，例如由于计算机内部温度升高，电子元件的工作参数出现了一定范围内的浮动，导致数据采集、处理与分析的精度受到了影响。
数据采集系统运行过程中会受到较强的电磁干扰，导致信号取样输出产生误差，也就是粗大误差，可通过统计学的方法加以解决。
第4章 数据采集与处理技术ppt课件
K为系数
对于这种开平方的非线性关系常用牛顿迭代 公式进行线性化处理。其迭代公式为：
yn1 2(yn 1yn x 1)yn 11 2(yn x 1yn 1 )
常用的牛顿迭代初值是y0=（1+x）/2，当yn和 x 之间的误差随着迭代次数减小到规定值时，就停止 运算。
2） 查表法 有些非线性参数不能用一般算术运算计算出
对 分 查 表 法 的 最 高 搜 索 次 数 Log2N-1。 和 顺 序 查表法相比，对分法可以大大减少查表次数，提高 检索效率。
3） 折线法（线性插值法）
在实际工作中，有许多非线性关系只能通过一 条曲线来表示，对于这种场合可用折线法及非线性 插值逼近法来解决。
曲线斜率变化越小，替代直线越逼近特性曲线， 则折线法带来的误差就越小。因此，折线法适用于 斜率变化不大的特性曲线的线性化。
称为滤波系数，
T为采样周期；Tf为滤波器时间常数；
xk为本次采样输入；yk、yk-1为本次和上次滤波
输出。
（5）复合滤波
为了进一步提高滤波效果，可以把两种不同 的数字滤波器组合起来，构成复合数字滤波器。 如把算术平均滤波和中值滤波组合起来。即先找 出N个采样值的最大值xmax和最小值xmin,使得
1. 线性化处理程序设计
1）计算法
计算法就是在已测参数的基础上，利用各种 运算程序计算出需要的参数。用计算法处理数据 一般可按以下步骤进行： a. 根据物理和工程实际求出被测参数的数学表达 式； b. 根据要求的精度，确定A/D转换器的位数，并设 计出相应的硬件电路； c. 根据被测参数的数学表达式，进行相应的数据 处理。
这种方法的优点是可以提高精度，但插值点的选 取比较麻烦。
2. 工程量标度变换
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1.1数据采集系统的结构形式
数据采集系统主要由硬件和软件组成。 从硬件方面来看，有两种结构形式：一种是微 型计算机数据采集系统，另一种是集散型数据 采集系统。
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一、微型计算机数据采集系统 由传感器、模拟多路开关、程控放大器、 采样/保持器、A/D转换器、计算机及外 设等部分组成。 框图如下
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图1 微型计算机数据采集系统框图
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二、集散型数据采集系统
由若干个数据采集站和一台上位机及通信线路组成。
图2 集散型数据采集系统框图
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三、数据采集系统的软件
数据采集系统的软件一般包括： 模拟信号采集与处理程序 数字信号采集与处理程序 脉冲信号采集与处理程序 开关信号采集与处理程序 运行参数设置程序：采样通道号，采样点
第1章 计算机数据采集系统概述
计算机数据采集系统
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主要内容 1、计算机数据采集系统的基本概念、基本
组成、发展现状 2、模拟信号的数字化处理ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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1 数据采集技术
数据采集技术(Data Acquisition)是信息科学的一个 重要分支,它研究信息数据的采集、存贮、处理以及控 制等作业。在智能仪器、信号处理以及工业自动控制 等领域，都存在着数据的测量与控制问题。 将外部世界存在的温度、压力、流量、位移以及角度 等模拟量（Analog Signal）转换为数字信号 （Digital Signal）, 再收集到计算机并进一步予以显 示、处理、传输与记录这一过程，即称为“数据采 集”。相应的系统即为数据采集系统（Data Acquisition System,简称DAS）。
连续的模拟信号转换为离散的数字信号， 经历了两个断续过程：
1.时间断续：采样 X(t) Xs(nTs)
2.数值断续：量化，即把采样信号Xs(nTs) 以最小数量单位的整倍数来度量.
信号转换过程如图所示。
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2.2 采样过程
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2.2 采样过程
采样过程可以看作脉冲调制过程
xs(nTs) x(t)Ts (t)
n
xs(nTs) x(t) (t nTs) n n
xs(nTs) x(nTs) (t nTs) n
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2.3.1 采样定理
采样周期Ts决定采样信号的质量和数量: Ts太小, Xs(nTs)数量剧增,占用内存; Ts 太大, 模拟信号的某些信息被丢失.
数，采样周期，信号量程范围，放大器增益系 数，工程单位等 系统管理程序：主控程序 通信程序
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1.2应用领域
几乎涉及到农业、国防、科研及民用工业等所 有的领域。 例如：在雷达、通信、水声、遥感、地质勘探、 震动工程、无损检测、语声处理、智能仪器、 工业自动控制以及生物医学工程等领域有着广 泛的应用。
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设有连续信号x(t),其频谱为X(f),以采样周期Ts采得的离 散信号为xs(nTs) . 如果频谱X(f)和采样周期满足下列条件: (1).频谱X(f)为有限频谱,即当F1的绝对值大于等于fc(截止频 率)时,x(f)=0;
(2).
Ts
1 2 fc
则连续信号
sin[(t nTs) ]
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2.3.3 采样定理不适用的情况
采样定理在 f c 1/(2Ts) 时是不适应的。
例如,设连续信号为:
x(t) Asin(2fc );0 2
其采样值为:
xs(nTs) Asin(2fcnTs )
当 fc 1/(2Ts)
有 xs (nTs) Asin(2fcnTs ) A(1)n sin
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1.3发展趋势
采集数据的速度超高速化 采集数据的点数海量化 采集数据的存取网络化，与可通过Internet进 行存取，工作人员不需在待控过程或需采集数 据的传感器附近工作。
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2 模拟信号的数字化处理 微机---计算机数据采集系统的核心
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2.1 概 述
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2.4 采样技术的讨论
解决不失真采样和大数据存储的问题。 (1)常规采样： (2)间歇采样：以丢失模拟信号的部分信息为代价来解决数据 存储空间不足的问题。 (3)变频采样：采样频率可以变化，使测速精度近似不变。 (4)下采样
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x(t) xs(nTs)
Ts
(t nTs) *
Ts
唯一确定.Fc称为截止频率，又称为奈奎斯特频率。
采样定理给出无失真地恢复原信号的条件。
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2.3.2采样定理中两个条件的物理意义
1.连续模拟信号x(t)的频率范围是有限的，即信号 的频率f在
0 f fc
2.采样周期Ts不能大于信号 周期Tc的一半。
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则当 =0时,采样信号为零,无法恢复原模拟信号.
0 sin 1 时,采样信号幅值小于原模拟信号
sin 1 时, 采样信号幅值等于原模拟信号.
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2.4频率混淆及消除措施
2.4.1 频率混淆 如果Ts取的过大,使Ts>1/(2fc)
时,将会出现x(t)中的高频成分被 叠加到低频成分上去的现象,这种 现象称为频率混淆.
不产生频率混淆现象的临界条 件是fs=1/Ts=2fc。或者说，当采 样间隔一定时，不发生频率混淆 的信号最高频率为fc=1/（2Ts）
信号能相互混淆的频率为： f 1 f 2 kfs;(k 1,2,3,...)
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2.4.2 消除频率混淆的措施：
(1)对于频域衰减较快的信号，可用提高采样频率的方法 来解决。 (2)对于频域衰减较慢的信号，可用消除频混滤波器来解 决：低通滤波器。 (3)既采用消除频混滤波器进行滤波，又将采样频率提高 到3到5倍。