(整理)数据采集系统
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。
数据采集系统(第二组)
数据采集系统的设计姓名：专业：指导老师：学号：前言数据采集是从一个或多个信号获取对象信息的过程。
随着微型计算机技术的飞速发展和普及，数据采集监测已成为日益重要的检测技术，广泛应用于工农业等需要同时监控温度、湿度和压力等场合。
数据采集是工业控制等系统中的重要环节，通常采用一些功能相对独立的单片机系统来实现，作为测控系统不可缺少的部分，数据采集的性能特点直接影响到整个系统。
本实验采用89C51系列单片机，89C51系列单片机基于简化的嵌入式控制系统结构，具有体积小、重量轻，具有很强的灵活性，并采用AD0809模数转换芯片，具有很高的稳定性，且节约成本。
（一）、数据采集系统的基本介绍1.1 数据采集系统的简介数据采集系统一般包括模拟信号的输入输出通道和数字信号的输入输出通道。
数据采集系统的输入又称为数据的收集；数据采集系统的输出又称为数据的分配。
1.2数据采集系统的分类数据采集系统的结构形式多种多样，用途和功能也各不相同，常见的分类方法有以下几种：根据数据采集系统的功能分类：数据收集和数据分配；根据数据采集系统适应环境分类：隔离型和非隔离型，集中式和分布式，高速、中速和低速型；根据数据采集系统的控制功能分类：智能化数据采集系统，非智能化数据采集系统；根据模拟信号的性质分类：电压信号和电流信号，高电平信号和低电平信号，单端输入(SE)和差动输入(DE)，单极性和双极性；根据信号通道的结构方式分类：单通道方式，多通道方式。
1.3数据采集系统的基本功能数据采集系统的任务，具体地说，就是采集传感器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号，然后送入计算机，根据不同的需要由计算机进行相应的计算和处理，得出所需的数据。
与此同时，将计算得到的数根进行显示和打印，以便实现对某些物理量的监视。
1.4数据采集系统的结构形式从硬件力向来看，白前数据采集系统的结构形式主要有两种：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。
4数据采集系统(DAS)
一、显示功能
（4）棒状图显示
• 运行人员可以调阅动态棒状图画面，即以 动态棒状图的外形尺寸反映各种过程变量 的变化。
• 棒状图可在任何一幅画面中进行组态和显 示，每一棒状图的标尺可设置成任何比例。
• 进入DCS 系统的任何一点模拟量信号，均 能设置为棒状图形式显示出来。
• 若某一棒状图，其数值越过报警限值时， 越限部分用红色显示出来。
• 可在趋势图上切点观察任一时点的值。
一、显示功能
（6）报警显示
• 对模拟量输入、计算点、平均值、变化速率、其他变化值 进行扫描比较，分辨出状态的异常、正常或状态的变化。 若确认某一点越过预先设置的限值，LCD 屏幕显示报警， 并发出声响信号。
• 报警显示按时间顺序排列，最新发生的报警优先显示在报 警画面的顶部或底部，报警显示也可按报警点的优先级顺 序排列。
• 在设备停运及设备启动时，有模拟量和数字量的“报警闭 锁”功能，以减少不必要的报警。可由操作员站上实施这 一功能。启动结束后，“报警闭锁”功能自动解除。
一、显示功能
（6）报警显示
• “报警闭锁”不影响对该变量的扫描采集。
• 对所有输入信号和计算变量均提供可变的报警限值。这些 报警限值可以是过程参数（如负荷、流量、温度）的一个 函数。
• 所有出现的报警及报警恢复，均可由报警打印机打印出来。
• 若某一已经确认的报警再一次发出报警时，作为最新报警 再一次显示在报警画面的顶部。改变点的标号的颜色来指 示出发生重新报警的次数。
• 所有带报警限值的模拟量输入信号和计算变量，均分别设 置“报警死区”,以减少参数在接近报警限值时产生的频 繁报警。
一、显示功能
（5）趋势显示
• 所有模拟量信号及计算值，均可设置为趋势显示。 • 在同一幅LCD 显示画面上，在同一时间轴上，采
如何进行地理信息系统数据采集与整理
如何进行地理信息系统数据采集与整理地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一个涉及地理空间数据采集、管理、分析和可视化的工具。
在日常生活中，我们可以利用GIS去创建地图、分析地理数据、规划城市等。
而要进行GIS数据采集和整理，需要遵循一定的步骤和方法。
一、数据采集数据采集是GIS工作的基础，它涉及到地理数据的搜集和记录。
以下是一些常见的数据采集方法：1. 场地调查：提前准备好调查表格，走访田野、城市或其他地方，记录下目标地区的特征、建筑物、地形等信息。
调查员应尽量保持客观，并细致记录。
2. GPS定位：GPS（Global Positioning System）是一种通过卫星定位来获取位置信息的技术。
使用GPS设备可以准确记录地理坐标，作为地理数据的基础。
3. 遥感数据：遥感数据是通过卫星或无人机等远距离传感器获取的地理信息。
可以使用遥感数据来获取城市、森林、湖泊等地区的信息，以及地表覆盖、植被分布等。
4.开放数据源：很多政府机构、企业和研究机构会提供公开的地理数据，这些数据可以使用在GIS工作中。
可以在相关的数据网站上下载、购买或申请许可获取这些数据。
二、数据整理数据整理是对采集到的地理数据进行清理、组织和格式化，以便于后续的分析和可视化。
以下是一些常见的数据整理方法：1. 数据清理：在数据采集过程中，可能会出现错误、缺失值或重复数据等。
需要通过数据清洗的方法将这些问题解决。
可以使用GIS软件的数据编辑工具，删除错误的数据，填补缺失值，并进行数据去重。
2. 数据格式化：根据使用的GIS软件要求，对数据进行格式化操作。
这包括选择适当的数据格式、投影方式、坐标系统等。
格式化后的数据可以更好地与其他数据进行整合和分析。
3. 数据连接：在GIS工作中，经常需要将不同的数据集合并在一起。
通过数据连接的方法，可以将相关的数据集连接成一个整体，方便后续的数据分析和可视化。
数据采集和监控(SCADA)系统
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)系统即数据采集和监控系统，它是电网调度自动化系统的基础和核心，负责采集和处理电力系统运行中的各种实时和非实时数据，是电网调度中心各种应用软件主要的数据来源。
SCADA 系统包括实时数据采集、数据通信、SCADA 系统支撑平台、前置子系统、后台子系统等。
数据采集包括反映物理过程特征的数据的产生，数据发送、接收和数据处理；监视控制不仅包括对物理过程的直接控制，还包括管理性控制，只下发调控指令，由厂站端或者下级调度人工调控。
通常数据采集装置和控制装置安放在厂站端，与主站端监控系统并不在一起，所以要实现数据采集和直接控制功能需要双向数据通信，普通认为数据采集是信号上行的通信，而直接控制是信号下行的通信。
一个 SCADA 系统通常由一个主站和多个子站(远方终端装置 RTU 或者变电站综合自动化系统) 组成。
主站通常在调度控制中心 (主站端) ，子站安装在变电站或者发电厂(厂站端) ，主站通过远动通道或者广域网实现与子站的通信，完成数据采集和监视控制。
国分为五级调度，主站除接收子站信息，还以数据通信方式接受从下级调度控制中心主站转发来的信息，又向上级调度控制中心主站转发本站的信息。
厂站端是 SCADA 系统的实时数据源，又是进行控制的目的地。
SCADA 所采集的数据包括摹拟量测量 (又称为“遥测”)，状态测点 (又称为“遥信”) 和脉冲累加量 (又称为“遥脉”)。
SCADA 系统的主站分为前置子系统和后台子系统，二者通过局域网相联相互进行通信。
前置子系统主要完成与厂站端及其它调度控制中心的通信，并将获得的数据发送给后台子系统。
后台子系统进行数据处理。
SCADA 把这些最近扫描的已经处理的反映被监视系统状态的数据存储在数据库中。
画面联结数据库，于是画面就直观地给出该系统状态的正确景象。
SCADA 为每一个量测量赋予一个状态和记录数值的变化趋势，当设备处于不正常状态或者运行限值已被超过时通知调度员。
第五章 数据采集与处理
二、数据采集系统基本功能
5、能够定时或随时以表格或图形形式 打印采集数据。 6、具有实时时钟 。 7、系统在运行过程中，可随时接受由 键盘输入的命令，以达到随时选择采集、 显示、打印的目的。
第一节
数据采集系统的 基本功能和一般结构
一、数据采集系统组成原理
二、数据采集系统基本功能 三、数据采集系统的一般结构 四、数据采集系统的三种工作方式
二、标度变换 三、非线性补偿 四、查表法 五、上下限检查
本科课程：
计算机控制系统
二、标度变换 在微型计算机控制系统中，检测的物理 参数都有着不同的量纲和数值 ，由A／D转 换后得到的都是只能表示其大小的二进制代 码。 为了便于显示、打印及报警，必须把这些数 字量转换成它所代表的实际值，即工程量， 这就是所谓的标度变换 。 标度变换的方法有：线性变换法、公式转换 法、多项式插值法和查表法等等。
一、数字滤波 2、算术平均滤波 压力、流量等周期变化的参数进行平滑 加工效果较好，而对消除脉冲干扰效果 不理想，所以它不适合脉冲干扰比较严 重的场合。对于n值的选择， 通常流量取12次， 压力取4次。
一、数字滤波 3、限幅滤波 考虑到被测参数在两次采样时间间隔内， 一般最大变化的增量 x 总在一定的范围内， 如果两次采样的实际增量 xn xn1 x 则认为是正常的，否则认为是干扰造成的， 则用上次的采样 xn1 代替本次采样值 xn
一、数字滤波 5、一阶滞后滤波 一阶滞后滤波又称为一阶惯性滤波，它相 当于RC低通滤波器。 假设滤波器的输入电压为 Ui(t) ， 输出为Uo(t) ，则们之间存在下列关系 ：
duo (t ) RC u o (t ) u i (t ) dt
一、数字滤波 5、一阶滞后滤波 采用两点式数值微分公式，可得：
数据整理的基本方法和工具
数据整理的基本方法和工具数据整理是指对收集到的数据进行清洗、整理、转换和分析的过程，以便更好地进行数据分析和挖掘。
数据整理的方法和工具有很多种，根据不同的数据类型和需求可以选择合适的方法和工具进行整理。
下面将介绍一些常见的数据整理方法和工具。
1. 数据采集数据整理的第一步是数据采集，即收集需要进行整理的数据。
数据采集的方法可以包括手动输入、网络爬取、传感器采集等。
常用的数据采集工具有Excel表格、Python编程语言、数据采集软件等。
2. 数据清洗在数据整理过程中，往往会遇到一些脏数据，比如缺失值、异常值、重复值等，需要进行数据清洗。
数据清洗的方法包括删除缺失值、填充缺失值、去除异常值、删除重复值等。
常用的数据清洗工具有Excel表格、Python编程语言、数据清洗软件等。
3. 数据转换在数据整理过程中，有时需要对数据进行转换，比如将数据进行格式转换、单位转换、数据合并等。
常用的数据转换工具有Excel表格、Python编程语言、数据转换软件等。
4. 数据分析数据整理的最终目的是为了进行数据分析和挖掘。
常用的数据分析工具有Excel 表格、Python编程语言、R语言、SPSS软件、SAS软件等。
这些工具可以进行数据可视化、统计分析、机器学习等操作，帮助用户更好地理解数据和发现数据之间的关系。
5. 数据管理数据整理过程中还需要进行数据管理，包括数据的存储、备份、共享等。
常用的数据管理工具有数据库管理系统（MySQL、Oracle、SQL Server等）、数据仓库工具（Hadoop、Spark等）、云存储服务（Amazon S3、Google Cloud Storage 等）等。
总的来说，数据整理的方法和工具可以根据具体的需求来选择，需要根据数据类型、数据量、数据质量等因素来进行选择。
数据整理是数据分析的重要前提，只有进行了有效的数据整理，才能保证数据分析的结果准确和可靠。
因此，在实际工作中需要充分了解不同的数据整理方法和工具，根据具体的情况来进行选择和应用。
LMS SCADAS多功能数据采集系统简介
数据采集系统LMS SCADAS多功能数据采集系统当今，产品的研发周期越来越短，用于产品性能测试的时间越来越少。
在全球的各个行业中，试验部门正承受着巨大的压力——要用尽量少的时间和资源配合产品的设计与更新，完成尽可能多的试验任务。
LMS SCADAS数据采集系统能够保证完成各种类型的试验任务，并且其高性能、高效率的特点，可以让试验工程师更充分地利用资源，同时完成多项试验任务，大大地缩短试验周期。
LMS SCADAS硬件以其卓越的性能和高度的可靠性著称，无论是进行试验室测试还是现场测试都能保证最优的测试质量和精度。
LMS SCADAS硬件与LMS b和LMS Test.Xpress软件无缝集成，可以快速完成所有的测试设置，在保证最佳数据质量和精度的同时，高效地完成测试任务。
正由于LMS SCADAS硬件具有如此多的优点，全球范围内每天都有数以万计的用户正在使用LMS产品进行着测试工作，采集各种试验数据。
为您量身定制的LMS SCADAS解决方案——保证随时随地的完美表现LMS SCADAS硬件的最大优点是灵活性与可扩展性，有多种型号可供客户选择－从紧凑的便携式系统，全自动的智能记录仪，直至大通道数的试验室系统。
LMS SCADAS硬件支持多种传感器，具有多种信号调理功能，是进行噪声、振动、声学和耐久性等试验任务的理想前端。
最重要的是，LMS SCADAS 注重多功能性，即可以作为一个移动的前端使用，也可以作为独立的记录仪在外场使用。
同时，LMS SCADAS硬件还为在恶劣条件下进行声学测试或耐久性数据采集提供了统一的测试系统。
“LMS SCADAS系统注重于应用的多样性，使用户的投入获得最大的回报。
”•通用的硬件平台，同时适用于试验室测试、外场测试，并支持记录仪模式，独立地完成数据采集•专业用于噪声、振动、声学和疲劳耐久性能测试•集便捷性、灵活性及试验稳定性于一体•模块化设计，具有强大的可扩展性能，充分保证硬件投资的延续性•强大的并行信号处理能力，充分保证高通道数、大系统的可靠性和稳定性注重灵活性：LMS SCADAS解决方案能够满足您的任何测试需求专为噪声、振动与疲劳耐久性数据采集设计无论您想采集转速、加速度、速度、力、位移、应变、温度、声音、扭矩、压力、CAN，还是GPS数据；无论是某一单一信号，还是多种信号——LMS SCADAS均可提供一个灵活而成熟的解决方案。
计算机控制技术及工程应用复习资料
一、第一章1）计算机控制系统的监控过程步骤a .实时数据采集--对来自测量变送器的被控量的瞬时值进行采集和输入 ；b .实时数据处理--对采集到的被控量进行分析、比较和处理，按一定的控制规律运算，进行控制决策； c.实时输出控制--根据控制决策，适时地对执行器发出控制信号，完成监控任务；2）按控制方案来分，计算机控系统划分成那几大类？数据采集系统（DAS ） 操作指导控制系统(OGC) 直接数字控制系统（DDC ） 监督计算机控制系统（SCC ） 分散控制系统分散控制系统 （DCS ） 现场总线控制系统（FCS ）3）计算机控制装置种类 可编程控制器；可编程控制器； 可编程调节器；可编程调节器； 总线式工控机；总线式工控机； 单片微型计算机；单片微型计算机； 其他控制装置其他控制装置4）计算机控制系统与常规仪表控制系统的主要异同点是什么？同：1）计控系统是由常系统演变而来的； 2）两者的结构基本相同异：1）计控系统中处理的信号有两种：模拟信号和数字信号。
而常系统处理的只有模拟信号2）计控系统具有智能化3）计控系统有软件也有硬件，而常系统只有硬件二、第二章1）4 位 D/A 转换器为例说明其工作原理假设D3、D2、D1、D0全为1，则BS3、BS2、BS1、BS0全部与“1”端相连。
根据电流定律，有：由于开关 BS3 ~ BS0 的状态是受要转换的二进制数的状态是受要转换的二进制数 D3、D2、D1、D0 控制的，并不一定全是“1”。
因此，可以得到通式：考虑到放大器反相端为虚地，故：选取 R fb = R ，可以得到：对于 n 位 D/A 转换器，它的输出电压V OUT 与输入二进制数B( Dn-1~ D0) 的关系式可写成：的关系式可写成：结论：可见，输出电压除了与输入的二进制数有关，还与运算放大器的反馈电阻 Rfb 以及基准电压VREF 有关。
2）D/A 转换器性能指标是（1）分辨率 是指 D/A 转换器能分辨的最小输出模拟增量。
(整理)GBT13730—92区电网数据采集与监控系统.
中华人民共和国国家标准地区电网数据采集与监控系统通用技术条件GB/T13730—92 General specification for SCADA system to the district power network国家技术监督局1992-10-06批准1993-05-01实施本标准参照采用国际标准IEC870(1988)《远动设备和系统》。
1主题内容与适用范围本标准规定了地区电网数据采集与监控系统的技术要求、试验方法、检验规则等。
本标准适用于地区电网及各类供电网的数据采集与监控系统。
变电站的集中控制系统亦可参照使用。
2引用标准GB2887计算机场地技术条件GB9813微型数字电子计算机通用技术条件GB/T13729远动终端通用技术条件DL451循环式远动规约3技术要求3.1环境条件3.1.1工作大气条件系统中主站(调度端)计算机正常工作条件一般为：a.环境温度15～30℃；b.相对湿度10%～75%；c.大气压力：86～108kPa，66～108kPa。
3.1.2周围环境要求a.无爆炸危险、无腐蚀性气体及导电尘埃、无严重霉菌，无剧烈振动冲击源；b.接地电阻符合GB2887中第8条的规定。
3.2电源要求3.2.1交流电源a.额定电压220V，允许偏差-15%～+10%；b.谐波含量小于5%；c.频率50Hz，允许偏差±5%。
3.2.2直流电源a.电压允许偏差-15%～+10%，-10%～+15%(浮充供电方式)；b.纹波系数小于5%。
3.2.3不间断电源(UPS)交流电源失电时间不大于20min时，UPS应维持系统正常工作。
3.3系统设计要求3.3.1系统构成地区电网数据采集与监控系统通常由主站(调度端)、通道和若干子站(厂站端)组成，见图1。
图13.3.2硬件在系统设计时，应满足3.4条和3.5条功能要求，还应考虑可靠性、可维修性、可扩性。
系统和各单元的逻辑设计应采用校验技术，留有适当逻辑余量。
对信息采集系统使用中存在问题的描述
对信息采集系统使用中存在问题的描述（实用版）目录1.信息采集系统简介2.信息采集系统存在的问题3.解决问题的建议正文一、信息采集系统简介信息采集系统是指能够获取并整理信息的系统，通常包括数据收集、数据处理和数据存储等步骤。
在当今信息爆炸的时代，信息采集系统对于各行各业都至关重要，它能帮助企业或个人快速获取所需信息，从而提高工作效率和决策水平。
二、信息采集系统存在的问题虽然信息采集系统在信息收集和处理方面具有显著优势，但在实际使用中仍然存在一些问题，主要包括以下几点：1.数据来源有限：信息采集系统所收集的数据通常来源于互联网、数据库等，但有些数据可能涉及版权、隐私等问题，导致数据来源受限。
2.数据质量参差不齐：由于网络信息的开放性和自由性，导致信息采集系统收集到的数据质量参差不齐，有些数据可能存在错误、不完整、过时等问题。
3.数据处理能力不足：信息采集系统对于大量、复杂、多格式的数据处理能力有限，可能导致数据分析结果不准确，影响决策效果。
4.系统安全性问题：信息采集系统在收集、处理、存储数据的过程中，可能存在安全隐患，如数据泄露、病毒感染等，对企业和个人的信息安全造成威胁。
三、解决问题的建议针对信息采集系统存在的问题，我们可以从以下几个方面提出解决建议：1.拓展数据来源：为了丰富数据来源，可以采用爬虫技术，通过抓取多个网站、平台、数据库等信息来源，提高数据收集的全面性和准确性。
2.提高数据质量：对于收集到的数据，可以通过数据清洗、去重、校验等技术手段，提高数据质量，确保数据分析结果的可靠性。
3.增强数据处理能力：通过引入大数据、人工智能等先进技术，提高信息采集系统对大量、复杂、多格式数据的处理能力，提升数据分析效果。
4.保障系统安全：针对信息采集系统的安全性问题，可以采取加密传输、权限控制、防火墙等安全措施，保障企业和个人的信息安全。
数据采集解决方案
数据采集解决方案数据采集是指通过各种手段获取并整理数据的过程，是数据分析和决策的重要环节。
在当前互联网时代，随着大数据的兴起，数据采集变得愈发重要。
本文将介绍一些常见的数据采集解决方案。
一、互联网数据采集互联网数据采集是指从互联网上获取数据的过程。
常见的互联网数据采集方法有：1.网络爬虫网络爬虫是一种自动化的程序，可以模拟人类用户使用浏览器访问网站，获取网站上的数据并进行整理。
网络爬虫可以通过HTTP请求获取网页内容，并通过解析HTML文档提取所需的数据。
常见的网络爬虫工具包括Python的Scrapy和Beautiful Soup等。
2.API接口调用很多互联网服务商提供了API接口，可以通过调用API获取数据。
API接口可以提供实时数据，并且可以按照需求进行筛选和过滤。
调用API接口通常需要获取授权，并按照提供商的规则进行限制和配额控制。
3.RSS订阅一些网站提供了RSS订阅功能，可以通过订阅RSS来获取网站更新的文章和信息。
通过RSS订阅，可以实现定时的数据采集，并进行自动化处理。
二、企业内部数据采集企业内部数据采集是指通过企业内部的系统和数据库获取数据。
常见的企业内部数据采集方法有：1.数据库查询企业内部的系统通常会存储数据在数据库中，可以通过数据库查询语言（如SQL）来获取需要的数据。
可以通过编写SQL查询语句来实现数据的筛选、聚合和整理。
2.日志分析企业的系统通常会生成大量的日志数据，可以通过对日志进行分析来获取有价值的信息。
日志分析可以帮助企业了解系统的运行情况、用户的行为和需求等。
3.嵌入式设备采集一些企业的生产设备或传感器设备可以采集环境数据、生产数据等。
可以通过连接这些设备并获取数据来进行数据采集和分析。
三、第三方数据采集除了互联网数据和企业内部数据，还可以通过第三方数据获取有关的数据。
常见的第三方数据采集方法有：1.数据交换一些数据提供商或数据集成商可以提供数据交换的服务。
数据采集系统设计(1)
二、运用前置放大器的依据
当传感器输出信号比较小，必须选用前置放大器进行放大。
U
om
ax
100
1 100
9 21.6
1 9
1
31.6V
由上述计算可见，送入A/D转换器的输入规范电压为 0～3.16 V，同时， 由于 电路被接成串联负反馈形式并且采用自举电源，因此0.1 V、 1 V和10 V三挡量程的 输入电阻高达10 000 MΩ。10 V和1000 V挡量程由于接入衰减器，输入阻抗降为10 MΩ。
V6
9 k
＋ 15 V
147 k
V5
1 k
量程标定电路原理
(2) 1V量程。V8、V10导通，此时放大电路被接成串联负反馈放大器，其放大 倍数Af及最大输出电压Uomax分别为
21.6 9 1 Af 9 1 31.6 Uomax 1 31.6 3.16V
(3) 10V量程。Ｖ7、V9导通，放大电路被接成跟随器，放大倍数为1，然后输出 经分压，此时
(1) 0.1 V量程。V8、V6导通，放大电路被接成电压负反馈放大器， 其放大倍 数Af及最大输出电压Uomax分别为
Af
21.6 9 1 31.6 1
Uomax 0.1 31.6 31.6V
100 k
S1.
S1.
△
Hi
1
2
＋∞
9.9 M
Lo
－
100 k
V8 Uo
V9
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
数据采集的常用方法
数据采集的常用方法一、概述数据采集是指从网络或其他数据源中收集数据的过程。
在当今信息时代，数据采集已成为各行各业必不可少的工作。
本文将介绍数据采集的常用方法。
二、常用方法1. 网络爬虫网络爬虫是指通过程序自动访问互联网上的网页，并将网页上的信息抓取下来的一种技术。
网络爬虫可以快速地获取大量数据，但是需要注意合法性和道德性。
2. API接口API（Application Programming Interface）接口是指应用程序开发者提供给其他开发者使用的一组程序接口。
通过API接口，可以直接获取到所需的数据，而且获取到的数据通常都是经过处理和筛选后的高质量数据。
3. 数据库查询数据库查询是指通过SQL语句查询数据库中所需的数据。
数据库查询可以根据需要精确地获取所需的数据，并且可以对查询结果进行加工和处理。
4. 人工输入人工输入是指手动输入或复制粘贴等方式将所需数据录入电脑中。
虽然这种方式比较繁琐，但对于一些无法通过自动化手段获取的数据，人工输入仍然是必要的手段。
三、具体操作步骤1. 网络爬虫（1）确定目标网站和需要采集的信息。
（2）编写爬虫程序，通过Python等编程语言实现。
（3）运行爬虫程序，获取数据。
2. API接口（1）查找合适的API接口，可以通过Google、百度等搜索引擎进行查找。
（2）根据API文档，了解API的使用方法和参数要求。
（3）编写程序调用API接口获取数据。
3. 数据库查询（1）连接数据库，可以使用MySQL、Oracle等数据库管理系统。
（2）编写SQL语句查询所需数据。
（3）将查询结果导出为Excel、CSV等格式文件。
4. 人工输入根据需要将所需数据手动输入或复制粘贴到电脑中，并进行必要的处理和整理。
四、注意事项1. 合法性问题：在进行数据采集时，需要遵守相关法律法规和道德规范。
不得采集涉及个人隐私、商业秘密等敏感信息，并且需要注意版权问题。
2. 数据质量问题：在进行数据采集时，需要对所采集到的数据进行筛选和加工处理，确保获取到的是高质量的数据。
数据的收集和整理
数据的采集和整理一、采集数据的步骤1.明确数据需求：根据需求确定采集的数据类型、范围和目的，例如市场调研数据、销售数据等。
2.确定数据来源：确定数据的获取途径，可以是内部数据（如公司数据库、报告等）或者外部数据（如调研、统计局数据等）。
3.设计数据采集方法：根据数据来源和需求，选择合适的数据采集方法，如问卷调查、访谈、观察等。
4.制定数据采集计划：确定数据采集的时间、地点、对象和方式，并考虑可能遇到的问题和解决方案。
5.实施数据采集：按照计划进行数据采集，确保数据的准确性和完整性，可以借助工具和技术手段提高效率和准确度。
6.整理和清洗数据：对采集到的数据进行初步整理和清洗，去除重复数据、异常值和缺失数据，确保数据的质量和可用性。
二、数据整理的步骤1.数据分类和归档：根据数据的性质、类型和用途，将数据进行分类和归档，建立清晰的数据档案和目录结构。
2.数据标准化：对数据进行标准化处理，包括单位统一、命名规范、数据格式转换等，以便后续分析和应用。
3.数据转换和合并：对不同格式或者来源的数据进行转换和合并，确保数据的一致性和可比性，可以借助数据处理软件进行操作。
4.数据清洗和去重：对数据进行清洗，去除重复数据、异常值和缺失数据，保证数据的准确性和完整性。
5.数据格式化和排版：对数据进行格式化和排版，使其易于阅读和理解，可以使用表格、图表等形式进行展示。
6.数据验证和校对：对整理后的数据进行验证和校对，确保数据的正确性和可靠性，可以与原始数据进行对照。
7.数据备份和存储：对整理后的数据进行备份和存储，确保数据的安全性和可持续性，可以使用云存储或者外部硬盘等方式。
三、数据采集和整理的重要性1.提供决策依据：采集和整理的数据可以为决策者提供准确、全面的信息，匡助其做出科学、有效的决策。
2.发现问题和机会：通过采集和整理数据，可以及时发现问题和机会，为企业提供改进和发展的方向。
3.支持业务分析：整理后的数据可以用于业务分析，匡助企业了解市场需求、产品销售情况等，为业务发展提供依据。
数据采集与管理系统(SCADA)描述_V2
WinCC OA
WinCC OA 安装OPC Server软件
西门子PLC
S7协议 非西门子PLC
…
OPC DA/UA协议 …
西门子PLC S7协议
非西门子PLC OPC方式
Page 14
Siemens
数据采集方式——非PLC类型
文件传送
Page 15
报文传送（socket）
数据库传送
WebService传送
计数信息类 质量数据类 追踪类 人员类 环境能耗类 物流 维修维护类 工艺文件
Page 13
内容 机台信息、设备运行状态、呼叫、生产过程数据、调用程序，工装信息、配方信息
工位总报警和详细报警信息 订单、生产序列、工艺参数要求、班次信息、时间同步，程序、辅料，装配清单
工位合格、不合格产品计数信息，循环时间
机器人
PLC
现场总线系统
操作面板
分布式IO 转换器
自动焊接机
检测设备 E x
天车
RFID
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扫描设备
传感器，变送器
电机、驱动器
安全区域
Siemens
系统典型结构（环网）
监控库户端
IT网络
防火墙
工业网络
车间一
工厂级生产监控系统
工厂级生产指挥中心
防火墙 车间二
防火墙
车间三
其他车间网络
现场设备
Page 8
质量合格信号、质量项数据、质量标准
主工件识别码、物料条码信息，辅料条码信息
操作员信息 能源仪表数据采集，水、电、气、空调等信息 物流交互信号 维修信息 工艺文件下发
适用 PLC、PC
PLC PLC
PLC PLC、PC PLC、PC PLC、PC PLC PLC PC PC
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一、主要内容及意义本设计用8088控制的数据采集系统，本文着重介绍该系统的工作原理及硬件与软件设计，本设计的主要组成如下：（1）数据输入单元。
（2）采样保持电路的A/D转换单元。
（3）硬件和8088的连接电路。
（4）8088输出的数据锁存和D/A转换单元。
多路数据采集系统的方案及总体设计，包括主体电路的设计和8088控制电路的设计（要用到8088的控制整个系统），因此要完成8088应用系统的硬、软件设计并完成软件调试，以满足整个系统的要求。
整个系统的设计包括硬件设计和软件设计两部分。
硬件设计主要完成多路数据采集整个硬件电路及I/O接口的设计：运算放大电路、采样保持电路、模数转换电路、硬件和8088的连接电路、数模转换电路、转换开关保护电路等组成；软件设计主要完成控制整个系统的应用程序与调试。
包括主程序、A/D和D/A 转换程序、多路开关控制以及I/O接口控制等程序的设计。
系统总框图如图1所示。
二、系统硬件设计单片机数据转换器外设2.1、数/模转换电路模块D/A转换部分也是数据采集系统的一个重要部分，在数字控制系统中作为关键器件，用来把8088输出的数字信号转换成电压或电流等模拟信号，并送入执行机构进行控制或调解。
除了新型的现场总线控制系统外，传统的计算机控制系统大都是用模拟电压或电流作为传输信号的。
模拟量输出通道的作用就是把计算机处理得出的数字量结果转换成模拟电压或电流信号，传输给相应的执行机构，实现对被控对象的控制。
能把数字量转换成模拟量的器件称为数/模转换器简称D/A转换器或DAC。
输出接口电路、DAC是模拟量输出通道的基本部件。
由于实现较远距离的信号传输时采用的是电流信号，而DAC通常输出的是电压故模拟量输出通道一般具有电压/电流（V/I）转换环节[8]。
此外，根据需要可能还要有零点和满度调节部件。
因数/模转换器是模拟输出通道的核心，所以通常也把模拟量输出通道称为D/A 通道。
2.1.1. D/A通道的结构8088周期地输出控制数据给执行机构，在下次数据输出以前，必须将前一次输出的数据保持。
单个的D/A通道由数据锁存器保持数据，通道由输出接口电路数据锁存器、D/A转换电路、V/I转换电路等构成。
许多DAC芯片的输入端都有数据锁存器，这时不需另加锁存器。
对于多模拟量输出通道，有两种不同的输出量保持方式，即有两种不同的结构。
一种方式是采用数据锁存器保持输出量，每个输出通道都有独立的数据锁存器（一般含在DA芯片内）及D/A转换器。
这种方案的优点是速度快，精度高，工作可靠，不用多路开关。
另一种方式是使用采样保持器保持输出量，各通道共享一个D/A转换器，通过多路开关进行切换。
由于各路共用一个D/A转换器，其转换速度减慢，且输出端靠保持电容模拟量信息，当控制周期较长时，需要软件刷新。
优点是节约了芯片。
由于D/A通道的第一种方式的转换速度快，精度高，工作可靠，不用多路开关又节约了芯片降低了系统的造价，所以本设计的系统采用D/A通道的第一种方式。
第一种方式如图12所示。
图12 具有独立DAC的多路模拟量输出通道2.1.2、选用D/A芯片集成电路D/A转换器是将精密电阻网络、模拟开关、甚至包括基准电源和运算放大器集成在同一芯片上，而且和8位或16位微处理器兼容，可直接接口，或只需少量外围电路即可构成完整的D/A转换器。
这些集成电路芯片是由大规模集成电路技术（LSI）实现的，它们有TTL、CMOS等用不同的逻辑和工艺生产的产品，是典型的数字电路和模拟电路混合集成芯片。
D/A有多种分类方法，各有不同特点。
按数据输入方式有并行、串行之分。
按字长区分，则有8、10、12、···位之分，字长不同，微分阶梯粗细不同。
按模拟开关工艺分类有双极型、JFET型和MOS型，它们的速度和精度不同；按结构有带或不带数据锁存器之分；按输出形式有电压型和电流型之分；等等。
尽管如此，但转换原理基本上是一致的。
DAC0832是常用的8位COMS电流输出型乘法D/A转换器，由于采用COMS电流开关和控制电路，所以功耗低，输出漏电流小。
可以直接8088连接。
DAC0832片内含有输入缓冲寄存器和DAC锁存器两个8位寄存器。
可以进行两级缓冲操作，具有很大的灵活性，可以采用流水线方式，一边输入数据一边转换上一次输入的数据。
因此，本设计选用美国半导体公司推出的8位D/A转换芯片DAC0832。
DAC0832的及特点如下：(1) 基本特性分辨率：8位。
电流稳定时间：1μs。
功耗：20mV。
单电源供电：+ 5V~ + 15V。
数字输入与TTL兼容。
可采用双缓冲、单缓冲或直接数字输入三种工作方式。
(2) 结构DAC0832是采用CMOS 工艺，具有20个引脚的双列直插式8位D/A 转换器，其引脚如图13所示。
DAC0832有两级锁存器，第一级称为输入寄存器，第二级称为DAC 寄存器。
因为有两级锁存器，DAC0832可以工作在双缓冲方式下，即在输出模拟信号的同时可以采集一个数字量，这样可以有效地提高转换速率。
另外，还可以在多个D/A 转换器同时工作时，利用第二级锁存信号实现多路D/A 的同时输出。
DAC0832既可以工作在双缓冲方式，也可以工作在单缓冲方式。
无论哪种工作方式，只要数据进入DAC 寄存器便启动D/A 转换。
内部结构图如下：2.1.3、 引脚功能CS ：片选信号，低电平有效。
ILE ：输入锁存器允许信号，高电平有效。
1WR ：输入寄存器数据写信号，低电平有效。
当1WR 为低电平时，用来将输入数据传送到输入锁存器，当1WR 为高电平时，输入锁存器中的数字被锁存。
只有当ILE 为高电平且CS 和1WR 同时为低电平时，才能将锁存器中的数据更新。
以上三个控制信号构成第一级输入锁存。
图13 DAC0832引脚图XFER：输入锁存器向DAC寄存器传送数据控制信号，低电平有效。
2WR：DAC寄存器选通信号，低电平有效。
当XFER和2WR同时有效时输入寄存器中的数据被装入DAC寄存器，并同时启动D/A转换器。
XFER和2WR构成第二级锁存。
DI0～DI7：8位数据输入端，DI0是最低位（LSB），DI7是最高位（MSB）。
IOUT1：DAC电流输入端1。
当DAC寄存器全为1时，表示IOUT1为最大值；当DAC寄存器为全0时，IOUT1=0。
I OUT2：DAC电流输出端2。
IOUT2为常数减去IOUT1，或者IOUT1+IOUT2=常数。
在单级性输出时，IOUT2通常接地。
RFB：反馈电阻，接运算放大器的输出端，为外部运算放大器提供反馈电压。
RFB可由内部提供，也可由外部提供。
V REF：参考电压输入端。
范围为+10V～－10V。
V CC：工作电压。
范围为+5V～+15V。
AGND：模拟地。
DGND：数字地。
AGND和DGND是两种不同的地，为避免数字信号干扰模拟电路，两者应分别走线，最后才接在一起。
2.1.4、D/A转换器接口电路设计（1）DAC0832的单缓冲工作方式接口若应用系统中只有一路D/A 转换或虽然有多路转换，但并不要求同步输出时，则可以选择单缓冲接口方式。
在单缓冲接口方式下，ILE 接+5V 始终保持有效，由写信号控制数据的锁存，1WR 和2WR 相连，接8088的WR ，数据同时写入两个寄存器。
传送允许信号XFER 与CS 片选相连，选中DAC0832后，写入数据立即启动转换。
（2）DAC0832双缓冲工作方式接口对于多路D/A 转换接口，要求同步并行D/A 转换时，必须采用双缓冲同步方式接法。
DAC0832采用这种接法时，数字量的输入锁存和D/A 转换输出是分两步完成的，CPU 数据总线分时向各路D/A 转换器输入要转换的数字量并锁存在各自的输入寄存器中，然后CPU 对所有的D/A 转换器发出控制信号，使各个D/A 转换器输入寄存器中的数据同时输入DAC 寄存器，实现同步转换输出。
两路同步输出的D/A 转换接口电路。
每片DAC0832为双缓冲连接方式，这时两片DAC0832的输入寄存器有各自的独立地址，而两个DAC 寄存器有相同的地址，两片的传送允许信号XFER 接同一线选端，以实现同步转换输出。
本设计系统是实现D/A 转换，要求同步进行D/A 转换输出，因此系统采用双缓冲同步工作方式。
两片DAC0832的片选信号CS 由74LS138译码信号Y 3、Y 4进行片选，XFER 接74LS138译码信号Y 5来控制两片DAC0832同步转换输出。
两片DAC0832的1WR 和2WR 相连，接AT89S51的WR 。
（3）DAC0832的双极性输出DAC0832为单极性输出方式时，当V REF 接+5V （或－5V ）时，输出模拟电压的范围是0～5V （或0～＋5V ）。
若V REF 接＋10V （或－10V ）时，输出电压范围是0～－10V （或0～＋10V ）。
单极性输出方式的输出电压的极性与参考电压极性相反。
图14所示是DAC0832双极性输出方式的接口。
图14中运放A 2所在的电路为反向求和电路，将运放A 1的输出与V REF 相加，从而将运放A 1单极性输出转变为双极性输出。
由图14可知：U OUT2=－23R R U OUT1－13R R V REF =－2 U OUT1－T REF (2-7)于是，当V REF =＋5V 时，A 1的输出V OUT1的范围是0～－5V ，而A 2的输出V OUT2的范围为－5V ～＋5V 。
当V REF =＋10V 时，A 1的输出V OUT1的范围是0～－10V ，而A 2的输出V OUT2的范围为－10V ～＋10V 。
其转换流程图如下:2.2、模/数转换电路模块按模拟量转换成数字量的原理可以分为3种：双积分式、逐次逼近式及并行式A/D转换器。
而该系统选用的是ADC0809，下面就具体的介绍一下ADC0809的工作原理。
2.2.1、ADC0809的介绍ADC0809是八通道的八位逐次逼近式A/D转换器。
由单一的5V电源供电，片内带有锁存功能的8选1的模拟开关。
由C、B、A的编码来决定所选的模拟通道。
转换时间为100us。
转换误差为1/2LSB。
它的引脚的排列及其功能，其引脚图见3.10图3.10 ADC0809的引脚图IN7~IN0 ：八个通道的模拟输入量。
ADDA、ADDB、ADDC：模拟通道地址线。
当CBA=000时，IN0输入，当CBA=111时，IN7输入。
ALE：地址锁存信号。
START：转换启动信号，高电平有效。
D7~D0：数据输出线。
三态输出，D7是最高位，D0是最低位。
OE：输出允许信号，高电平有效。
CLK：时钟信号，最高频率为640KHZ。
EOC：转换结束状态信号。
上升沿后高电平有效。