第三章数据采集系统基本原理
现代监测技术.第三章(一)
通信功能 扩展
以MCU、CPU为控制核心构成的数据采集系统
பைடு நூலகம்
基准 电压源
至计算机总线插槽
总线 接口 扩展 电路
ADC
模拟信号 调节电路
以计算机为控制核心构成的数据采集系统
基准 电压源
扩展 电路
CPU ROM RAM
ADC 程控放大器 电压基准
模拟信号 调节电路
供 电 电 路
外围接口电路
用SOC芯片构成的数据采集系统
图4-27 AD转换器速度与精度
2、A/D转换器的转换方式
A、积分型AD转换器
B、逐次比较型AD转换器
图4-29 逐次逼近型A/D转换器结构图
图4-31 采样保持器的结构
C、-∑型转换方式 D、并行比较型AD转换器 E、串并行比较方式 3、AD转换器与计算机的通信方式 A、查询方式；B、中断方式
基准电压源
采样定理：对带限于 1的时域信号f(t)作等间隔采样得 到采样点f(nT)。若采样间隔T满足
2 T 1
则f(t)能由f(nT)重构：
sin[ 0 (t nT )] f (t ) f (nT ) 2 (t nT ) n
三、模/数转换
1、A/D转换器位数的确定
第三章 数据采集与信号处理
3.1 数据采集技术基础
一、数据采集系统的基本组成
1 传感器 前置放大器 滤波器 多 路 模 拟 开 关
2
传感器 ……
前置放大器 ……
滤波器 ……
S/H
A/D
计 算 机 系 统
n
传感器
前置放大器
滤波器
数据采集系统硬件基本组成
二、采样定理与信号重构 1、频率混叠现象
3章 数据采集技术解读
第三章 数据采集技术
测量放大器
模拟多路转换器
采样保持电路
A/D转换器(ADC)及其接口设计 数据采集系统设计及举例
数据采集技术
将温度、压力、流量、位移等模拟量进行采集、量化转换成 数字量后，再收集到微机进一步进行显示、处理、记录和传 输的过程。
智能仪器的数据采集系统
简称DAS（Data Acquisition System），是指将温度、压
力、流量、位移等模拟量进行采集、量化转换成数字量后， 以便由计算机进行存储、处理、显示或打印的系统或装置。
第一节 数据采集系统的组成结构
传感器
模拟信号调理
数据采集电路
微机系统
图3.1 数据采集系统的基本组成
一、数据采集系统的结构框图
输入信号有各自独立的 参考电压，或者信号长 传输引起严重共模干扰。 发挥共模抑制能力，通 道数一半
图3-12 模拟多路转换器的配置
伪差动式
3.3.3
常用的半导体多路转换器芯片
图 图3-13 3-13 AD7501(AD7503) AD7501(AD7503)和 和AD7502 AD7502的功能框图 的功能框图
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图3-15 多路切换系统的等效电路 a)低频等效电路 b)高频等效电路
N-1通道被关断的信号在负载上产生的泄漏电压总和：
Ri+Ron<<RL<<(Ri+Roff)/(N-2) 2Ri+Ron<<Roff
1)减小Ri，为此前级应采用电压跟随器。 2)选用Ron极小、Roff极大的开关管。 3)减少输出端并联的开关数N。
对称结构使得具有很高的共模抑制能力 电路参数应对称以保证共模抑制能力 R1=R2,R3=R3, R5=R6
第3章 数据采集与处理系统
3.1 微型计算机数据采集系统（2）
显 示 接 口 电 路 数字量输入通道 计 算 机 报 警 打 印
模拟量输入通道 生 产 过 程
图3―1 计算机数据采集与处理系统
3.1 微型计算机数据采集系统（3）
3.1.2 基本的数据采集与处理系统 1. 数据采集系统的基本功能 ①时钟。时钟除定时发出中断请求确 定数据采样周期以外，还能为显示和打 印时、分、秒提供数据，以便操作人员 根据打印时间判断读取测量结果。 ②采集、打印(或显示)及越限报警。 ③能实现召唤制表或定时制表，即根 据用户由键盘送入的指令开始或终止制 表，或根据时钟周期定时制表。
3.2 数字滤波技术（7）
3.2.3 算数平均值滤波
算术平均值滤波公式 取N次采样值的算术平均值 作为本次采样值，即
Y (k ) 1 N
i 1
X (i)
N
Y (k )
1 N X (i) N i 1
式中 Y (k ) -----为第k次采样N个采 样值的算术平均值 X(k) -----第i个采样值 N ----- 采样次数
7 16 13 14 15 12 CD4051 1 5 1# 2 4 多路开关 11 3 10 9 6 8 6
10kΩ +VC 0.1μF 0.1μF 0.1μF
CS RD WR
+VC
CD4051 2# 6 8
3kΩ 3kΩ
3 7 5 2 47 6
INT
接数据 总线
D7
片选
1kΩ -V C
CD4051 8# 6 8
3.2 数字滤波技术（4）
2、限速滤波
限速滤波 也是滤掉采样值变化过大的信号 限速滤波有时需要三次采样值来决定采样结果 1）限速滤波的方法 当|Y(k)- Y(k-1)| > ⊿Y 时，不是取Y(k-1)作为本次 的采样值，而是再采样一次，取的Y(k+1)，然后根据|Y(k+1)- Y(k)| 与⊿Y 的大小关系，来决定本次的采样值。 设顺序采样时刻k-1、k、k+1，所采集到的数据分别为Y(k-1)、Y(k)、 Y(k+1) 当|Y(k)- Y(k-1)|≤⊿Y 时，采用Y(k) 当|Y(k)- Y(k-1)| > ⊿Y 时，不采用Y(k-1) ，但保留，继续采样得Y(k+1) 当|Y(k+1)- Y(k)|≤⊿Y 时， 采用Y(k+1) 当|Y(k+1)- Y(k)| > ⊿Y 时，则取(Y(k+1)+Y(k))/2为采样值 2）限速滤波的特点 既照顾了采样的实时性，又顾及了采样值变化的连 续性。不足 一是不够灵活，二是不能反映采样点数大于3时各采样数值受 干扰情况。故应用受到限制。
MAPGIS应用教程第三章空间数据采集
图3-6“新建区”
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第三章 空间数据采集
工程图例的建立
• 工程图例有两个作用。一方面数据录入时，在输入另一类 图元之前，图例板可以直接提供该类图元的固定参数，这 样就可以避免进入菜单重新修改此类图元的缺省参数，从 而提高了工作效率。另一方面在制作图件时，为了他人读 图，常常需要附带图例。 • 工程图例的操作步骤如下： • (1)通过“新建工程图例”打开“工程图例编辑器”，并 “编辑分类”。 • (2)选择图例类型，不同类型的图元对应不同类型的图例 ；输入图例的名称，选择描述信息的分类码，输入编码。
一、拓扑造区 当出现多个相邻区域时，根据区域的拓扑结构进行拓 扑造区是一种更快捷和方便的方法。 (1)拓扑处理工作流程 ①数据准备 将原始数据中那些与拓扑无关的线（如航线、铁路等） 放到其他层，而将有关的线放到一层中，并将该层保存为 一新文件（或是临时文件），以便进行拓扑处理。
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第三章 空间数据采集
线数据采集
1.输入方式 要在一个文件中直接输入线，把线文件设置为“可 编辑”，通过“线编辑”菜单的“输入线”就可以来造 线。如图3-11，相关设置有：选择流线、折线、正交、 矩形、双线、四边形、圆线、弧线、正交多边形、光滑 曲线等线形；设置倒角半径；设置是否即时属性输入； 设置线参数：线型、线颜色、线宽度、X系数、Y系数、 辅助线型、辅助颜色以及所在图层等。
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第三章 空间数据采集
3.1
MAPGIS文件创建
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第三章 空间数据采集
3.1
MAPGIS文件创建
• 一幅地图或几个地区的地理信息数据可以由上述的一类 或几类数据叠加组成。为了将几类数据有机地结合起来 ，统一管理这些数据，我们引入了“工程”的概念，采 用工程文件（*.MPJ）来描述管理各种数据。如图3-1：
数据采集系统
目录摘要第１章引言 (3)第２章研华ADAM模块简介 (4)第2.1节 ADAM4017模拟量输入模块 (4)第2.2节 ADAM-4520 隔离转换器 (4)2.2.1 RS-232接口和RS-485接口 (5)第3章监控组态软件概述 (7)第3.1节组态与监控组态软件 (7)第3.2节组态王6.5的介绍 (7)3.2.1 组态王6.5的程序组成 (8)3.2.2 组态王6.5变量和命令语言 (10)第4章数据采集系统的总体结构 (12)第4.1节数据采集系统的硬件结构 (12)第4.2节数据采集系统的监控界面设计 (13)4.2.1 通讯组态 (13)4.2.2 画面组态 (19)第5章结论 (24)参考文献 (26)致谢 (27)摘要文章介绍了以数据采集模块，通讯模块和监控组态软件为基础的多通道模拟量数据采集系统。
系统采用研华ADAM40178通道A/D模块进行现场数据的采集，通过研华ADAM4520模块传输到计算机，利用组态王软件对数据进行分析处理,并实时显示数据。
本系统数据库技术、计算机图形接口技术于一体, 实现了系统的动态显示、报警、数据记录, 并提供友好的人机界面, 可靠性高、可维护性强。
关键词：数据采集系统；ADAM4017；ADAM4520；组态王软件AbstractThis article introduced a data acquisition system based on data acquisition module，communication module and monitoring and control configuration software.It use YanHua ADAM4017 PLC to make acquisition of those field data.Then we use YanHua ADAM4520 module to transmite to the computer making data processing and analysis with Kingview softwre and at the same time ，displaying the data. This system includes control technology，database technology and computer graphics interface technology，it achieves dynamic display and warning，data records. In addition，our system provides friendly man-machine interface with advantages such as high reliability and good maintainability.Keywords：data acquisition system，ADAM4017，ADAM4520，Kingview softwre第一章引言本文所论述设计的数据采集系统是由ADAM4017数据采集模块，ADAM4520通讯模块和组态王软件组成。
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。
环保监测数据采集与分析系统操作手册
环保监测数据采集与分析系统操作手册第一章系统概述 (2)1.1 系统简介 (2)1.2 系统功能 (3)第二章系统安装与配置 (3)2.1 系统安装 (3)2.2 系统配置 (4)第三章数据采集设备 (5)3.1 设备选型 (5)3.2 设备安装与调试 (5)3.3 设备维护与保养 (6)第四章数据采集流程 (6)4.1 数据采集原理 (6)4.2 数据采集方法 (6)4.3 数据采集异常处理 (7)第五章数据传输与存储 (7)5.1 数据传输方式 (7)5.2 数据存储策略 (8)5.3 数据备份与恢复 (8)第六章数据预处理 (9)6.1 数据清洗 (9)6.1.1 识别错误与异常 (9)6.1.2 处理错误与异常 (9)6.1.3 验证清洗效果 (9)6.2 数据整合 (9)6.2.1 数据来源与格式 (9)6.2.2 数据匹配与关联 (10)6.2.3 数据转换与合并 (10)6.3 数据标准化 (10)6.3.1 标准化方法 (10)6.3.2 标准化的应用 (10)第七章数据分析 (10)7.1 数据分析方法 (10)7.2 数据可视化 (11)7.3 数据挖掘与应用 (11)第八章报表管理 (12)8.1 报表 (12)8.2 报表输出 (12)8.3 报表维护 (13)第九章系统管理 (13)9.1 用户管理 (13)9.1.1 用户创建 (13)9.1.2 用户维护 (13)9.1.3 用户删除 (13)9.2 权限管理 (14)9.2.1 权限分类 (14)9.2.2 权限分配 (14)9.2.3 权限验证 (14)9.3 系统日志 (14)9.3.1 日志分类 (14)9.3.2 日志存储 (15)9.3.3 日志查看与导出 (15)第十章系统安全 (15)10.1 数据安全 (15)10.2 系统安全 (15)10.3 网络安全 (16)第十一章故障排除与维护 (16)11.1 常见故障处理 (16)11.2 系统升级与维护 (17)11.3 用户支持 (17)第十二章系统培训与使用 (17)12.1 系统操作培训 (17)12.1.1 培训对象 (17)12.1.2 培训内容 (18)12.1.3 培训方式 (18)12.2 系统使用指南 (18)12.2.1 系统概述 (18)12.2.2 系统安装与配置 (18)12.2.3 系统操作流程 (18)12.2.4 常用功能模块介绍 (18)12.2.5 系统维护与故障排除 (18)12.3 系统维护与升级 (18)12.3.1 系统维护 (19)12.3.2 系统升级 (19)第一章系统概述1.1 系统简介本文旨在对某一特定系统进行全面而深入的概述。
第三章遥感数据获取
遥感图像的数字化
• 采样：按照一定的空间网格对连续图像进行空间坐标的数 字化
• 量化：对采样点的辐射值进行数字化即指从图像灰度的连 续变化中进行离散的采样，目前经常使用的灰度量度有2 级，64级，128级，256级。
• 均匀数字化 • 非均匀数字化
遥感图像的采样
对图像空间坐标的离散化，它决定了图像的空间分 辨率。 用一个网格把待处理的图像覆盖，然后把每一小格 上模拟图像的各个亮度取平均值，作为该小方格中 点的值。
范围给定数据。
• 比例——图像的比例依图像数据的质量而定，且与空
间分辨率有非常密切的关系。通常，高空间分辨率数
据集产生高地图比例。下表提供了一些对各种没有失
真的空间分辨率，可达到的最佳地图比例的建议。
• 图像分辨率
典型地图比例
• 1000 m
1:1 500 000
• 100 m
1:250 000
• 30 m
推帚式扫描仪
当飞机或卫星向前 飞行时，在相机焦 平面上与航向垂直 的狭隙中，对出现 的与航向垂直，且 与缝隙等宽的一条 地面影像连续摄影。
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推帚式扫描仪
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多光谱扫描仪
变红
焦外
镜 头
滤 光
R CCD
片
G CCD
变红 焦外 镜滤 头光
片
G CCD 红、蓝滤光片
变红 焦外 镜滤 头光
片
红、绿、蓝方 格图案滤光片
高度 36，000km 500－1000km 240－350km 100m-100km 10000－12000m
用途 定点地球观测 定期地球观测
不定期观测 各种调查 侦察，大范围调查
500－8000m 500－3000m 100－2000m
第三章 微机继电保护基础
跟随器的输入阻抗很高（达 1010 ）， 输出阻抗很低（最大 ），因而A1对输入 6 u sr 来说是高阻抗；而在采样状态时，对 信号 C h 为低阻抗充电，故可快速采样。又 电容器 由于A2的缓冲和隔离作用，使电路有较好的 保持性能。
SA为场效应晶体管模拟开关，由运算放大器A3 驱动。A3的逻辑输入端 S / H 由外部电路（通常可 C h 处于 由定时器）按一定时序控制，进而控制着 采样或保持状态。符号 表示该端子有双重功 S/H 能，即 S/H S / H ＝“1”电平为采样（Sample）功能, ＝“0”电平为保持（Hold）功能。某个符号 上面带一横，表示该功能为低电平有效，这是数字 电路的习惯表示法。
A1和A2的接法实质相同，在采样状态（SA接通时），A1 的反相输入端从A2输出端经电阻器R获得负反馈，使输出跟 踪输入电压。在SA断开后的保持阶段，虽然模拟量输入仍 在变化，但A2的输出电压却不再变化，这样A1不再从A2的 输出端获得负反馈,为此在A1的输出端和反相输入端之间跨 接了两个反向并联的二极管，直接从A1的输出端经过二极 管获得负反馈，以防止A1进入饱和区，同时配合电阻器R起 到隔离第二级输出与第一级 fmax
目前大多数的微机保护原理都是反映工频量的，在这种 情况下，可以在采样前用一个低通模拟滤波器（Low Pass Fliter， LPF）将高频分量滤掉，这样就可以降低 f S 。实际 上，由于数字滤波器有许多优点，因而通常并不要求图3-1中 的模拟低通滤波器滤掉所有的高频分量，而仅用它滤掉 f S / 2 以上的分量，以消除频率混叠，防止高频分量混叠到工频附 近来。低于 f S / 2 的其他暂态频率分量，可以通过数字滤波 来滤除。
由于Z g 很小，所以共模干扰信号对变 换器二次侧的影响得到了极大的抑制。这 样中间变换器还起到屏蔽和隔离共模干扰 信号的作用，可提高交流回路的可靠性。
第3章：数据来源与处理
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不同数据源与其对应的数字化设备
地图 地面测量数据 航空、遥感 统计资料 文字数据 多媒体
坐标几何 扫描仪 数字化仪 摄影测量系统 数据交换 键盘 编辑、加工、 处理 空间 数据库
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三、矢量数据的采集
矢量（图形）输入要解决的问题：即几何数据与属 性数据。拓扑数据一般在已有的几何数据基础上生 成。一般需要进行三方面的工作，即几何数据的采 集、属性数据的采集、几何数据与属性数据的连接。
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数据转换是目前空间数据共享的一个重要途径，因此， 纸质地图是GIS主要的数据源。主要通过对地图的跟踪
一般的空间信息系统平台都提供了各种交换格式的数据 转入/转出功能。 数字化和扫描数字化获取。在使用地图时，应考虑到地 图投影所引起的变形，必要时需要进行坐标转换或投影 变换。
遥感影像含有丰富的资源环境信息，是大面积、动态的、 实时的数据源，是GIS数据更新的重要方式。将坐标点 文件转为地图数据也是空间信息系统平台必须提供的
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2、地图扫描数字化
1、扫描仪数字化思想
通过扫描将地图转换为栅格数据，然后采用栅格 数据矢量化的技术追踪出线和面，采用模式识别技术 识别出点和注记，并根据地图内容和地图符号的关系 自动给矢量数据赋以属性值。
2、主要方法
自动矢量化 交互式矢量化 ：采用人机交互方式
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1、灰度二值化 灰度二值化是将一幅有各种灰度（亮度）分布 的黑白图像变为非黑即白（非“1”即“0”） 的二值图像，是将图像变为图形的一种过渡。 二值化阈值确定方法：经验法、直方图、人机 交互法和数理统计法。
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配电自动化课件完整版--第三章SCADA1
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八、历史数据处理功能
• 历史记录的类型主要有：测量数据、状态数据、累计数据、 数字数据、报警数据、事件顺序记录数据、继电保护数据、 安全装置数据和事故追忆记录等。
• 历史数据库管理系统可以根据实时数据的存储周期定时将 实时数据转存到历史数据库中。
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• 系统以任务为单位进行授权和权限控制 • 操作权限可分以下四个级别： • （1）值班类：可浏览监视接线图，报表，曲线； • （2）调度员：增加遥控权限，可手动切换主备机； • （3）系统维护员：可进行图形编辑，数据库生成，修改，
报表，曲线的生成，修改，历史数据存贮周期设定； • （4）系统管理员：计算机系统的组网，节点功能配置。
第三章 配电网数据采集与监控系统 （SCADA）
第一节 概述
• 一、SCADA系统 • Supervisor Control And Data Acquisition的缩写，即
监测监控及数据采集的意思。 • 作用：完成远方现场的运行参数状态的监视、对工艺流程
进行全面、实时的监视和远方操作控制、调节等任务,并 为生产、调度和管理提供必要的数据
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九、事件ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ序记录
• 电力系统发生故障时，往往是多个继电保护和断路器先后 动作。把这些带有毫秒级时间标记的遥信动作顺序记录下 来的功能，称为SOE。
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十、事故追忆功能
• 事故追忆功能是在开关变位时将变位前后若干时间段内系 统中的主要参数记录下来，供事后分析用。
• （一）事故追忆启动 • （二）事故重演 • （三）事故分析
SCADA系统培训---第3章IO接口与数据采集技术
华东理工大学自动化系 王华忠
hzwang@
Ch3 I/O接口与数据采集技术
一、SCADA系统I／O接口概述
过程输入／输出通道是SCADA系统上、下位机与 被控过程现场测控设备之间的物理信息通道。过程 输入／输出通道除了有A／D、D／A、DI、DO等I ／O设备外，通常还包括一些辅助的部件，如多路 转换开关、放大器、采样保持器、热电偶冷端温度 补偿装置等。 SCADA系统的I／O接口，不仅实现了计算机与监 控过程的信号传输，而且还解决了计算机与外部设 备连接时存在的各种矛盾，如输入／输出信号形式 的不同、速度的不匹配、串／并连转换以及信号隔 离等。
香浓定律 采样率 > 2倍的最高频率
（3）多通道采集
采集模式 图形示例
Battery 1 Battery 2
通道设置
连续扫描 同步采样
•
Strain gauge 1 Strain gauge 2
扫描顺序 增益 范围 单端/差分输入 单极/双极
• • • •
间隔扫描
Temp Pressure
（4）触发
Level and Slope of Analog Signal Retrieves Acquisition
4、SCXI设备
图3.4 NI信号调理模块
SCXI 功能
传感器和信号 • 热电偶 • RTDs • 热敏电阻 • 应变仪 • 电压信号 微伏，毫伏，伏 • 电流信号 4 — 20 mA, 0 —20 mA • 数字信号
二、过程I/O通道
AI AO DI DO
1、数字信号及其调理
on off t 10t
开关信号
连续脉冲信号
Input: Sense a switch closure
Python网络数据采集和处理技巧
Python网络数据采集和处理技巧引言网络数据采集和处理是现代信息技术发展中的重要环节。
Python作为一种简单易学、功能强大的脚本语言，被广泛应用于网络数据采集和处理。
本文将从网络数据采集和处理的基本原理、Python网络爬虫工具的使用、数据清洗与结构化、以及数据可视化等方面进行探讨。
第一章基本原理网络数据采集是指通过网络技术从互联网上获取所需的数据信息。
其基本原理就是模拟浏览器发送HTTP请求，接收和解析服务器返回的数据。
Python提供了丰富的库和工具，可以轻松实现网络数据采集任务。
其中，requests库是Python最常用的HTTP库，用于发送请求和接收相应。
另外，BeautifulSoup库用于解析HTML和XML文档，提取所需的数据。
第二章 Python网络爬虫工具的使用网络爬虫是一种自动化程序，可以模拟人的行为，在互联网上抓取和提取数据。
Python提供了多个强大的网络爬虫工具，如Scrapy、Selenium等。
Scrapy是一个高效、灵活的Python爬虫框架，具有可扩展性和高度的定制化能力。
Selenium是一个自动化测试工具，也可用于网络爬虫，通过模拟用户在浏览器中的行为与服务器进行交互，以实现数据的获取。
第三章数据清洗与结构化从网络上采集的数据通常存在噪声、重复、缺失等问题，需要进行清洗和结构化处理。
Python提供了多种数据处理和清洗的工具和库，如Pandas、NumPy等。
Pandas是一个强大的数据处理库，可以对数据进行清洗、转换、合并、过滤等操作。
NumPy是Python科学计算的基础库，提供了强大的数值计算和数组操作功能，可用于对数据进行处理和转换。
第四章数据可视化数据可视化是将数据以图形化的形式展示出来，帮助用户更好地理解和分析数据。
Python提供了多种数据可视化的工具和库，如Matplotlib、Seaborn等。
Matplotlib是Python最常用的数据可视化库之一，提供了丰富的绘图功能，可以绘制线图、散点图、柱状图、饼图等。
第三章-DEM数据获取
（5）地貌单元类型
➢不同行业对地貌类型的划分标准不一样，如地貌学中根据地貌成因将地 形划分成黄土地貌、风成地貌、喀斯特地貌、丹霞地貌等类型。
➢不同的地貌类型划分对DEM数据采集有一定的指导意义，如黄土地貌破 碎，要分布较多的采样点，而平原地区高程数据的精度要求比较高（对坡 向、流域网络影响比其他地区要大）。
非特征要素：是分布在各个地形单元上的点和线，是为满足 采样点密度要求而加测的点，这些点线主要是用来辅助地形 重建（地形测图中的辅助等高线勾绘等）。
（实线为山脊线，虚线为山谷线，三角形表示山顶，小圆为 鞍部，正方形为方向变化点和坡度变化点）
（4）地形的复杂程度
地形曲面的复杂程度是地形数据采样时必须考虑的又一个因素。
理论上：点—0维，无大小，地表全部几何信息包含无数个 点，不可能获取地表全部信息。
实践上：不需要DEM表达全部信息，测量表达相应地表所需 要的数据点，达到地形表面精度和可信度即可。
DEM采样的实质是如何用有限的地面高程点来表达完整的地 形表面。
3.2.2 基于不同观点的采样
（1）统计学观点：DEM表面可以看作是点的特定集合（采样 空间）有随机采样和系统采样两种方法。因此，对特定集合 的研究可以转化为对采样数据的研究。
20
大于25度
大于600
3.2.3 采样数据的属性
采样：确定在何处需要测量点的过程，这个过程有三个参数。 决定：点的分布、点的密度和点的精度。
（1）采样数据的分布：由数据位置和结构来确定，指数据 点的分布形态。
➢位置由地理坐标系统中经纬度或格网坐标系统中坐标决定。 ➢结构（分布）的形式很多，因地形特征、设备、应用的不 同而不同。
测绘学中一般根据地表坡度和高差对地形进行分类，并根 据这种分类确定地形图的等高距（表）
数据采集软件的技术要点与案例
数据采集软件的技术要点与案例第一章：引言近年来，随着大数据时代的到来，数据采集变得越来越重要。
数据采集软件的使用已经成为现代企业的标配，为企业提供了在决策制定和业务运营中帮助更多的见解。
本章将介绍数据采集软件的背景和重要性。
第二章：数据采集软件的基本原理2.1 数据来源数据采集软件的第一个要点是确定数据来源。
数据可以来自于各种渠道，包括网页、移动应用程序、传感器设备等。
合理选择数据来源可以提高数据采集的效率和质量。
2.2 数据采集方式数据采集软件可通过多种方式进行数据的获取，包括API接口、爬虫、解析文件等。
选择合适的数据采集方式可以确保数据的准确性和完整性。
2.3 数据存储数据采集软件还需要考虑数据的存储方式。
常见的存储方式包括关系型数据库、非关系型数据库、云存储等。
选择适当的存储方式可以提高数据的可用性和可扩展性。
第三章：数据采集软件的关键功能3.1 自动化数据采集数据采集软件需要实现自动化采集功能，减少人工操作，降低错误率。
通过设置合适的采集规则和定时任务，数据采集软件能够自动从各种数据源中获取所需数据，并将其存储到指定位置。
3.2 数据清洗和处理采集到的原始数据往往包含噪声、重复和缺失等问题，数据采集软件需要提供数据清洗和处理功能，以确保采集到的数据质量。
例如，软件可以去除重复数据、填充缺失值、转换数据格式等。
3.3 数据分析和可视化为了更好地理解和利用采集到的数据，数据采集软件需要具备数据分析和可视化功能。
通过对数据进行统计分析、图表绘制等方式，数据采集软件可以帮助用户发现数据中的规律、趋势和异常。
第四章：数据采集软件的案例分析4.1 电商数据采集软件以电子商务为例，数据采集软件可以帮助电商企业从各大电商平台上采集商品信息、销售数据等，以支持企业的市场竞争分析、商品定价策略等方面的决策。
4.2 物流数据采集软件物流行业需要大量的运输、仓储、配送等数据来支持物流运作的管理和优化。
数据采集软件可以帮助物流企业从车载设备、传感器、仓库管理系统等数据源中采集所需数据，以提供更准确的运输计划和库存管理等决策支持。
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第三章数据采集系统基本原理第一节数据采集系统基本组成⒈传感器:将被测的物理量转换成电压信号送至仪器输入电路。
⒉仪器输入电路：传感器与仪器之间的匹配电路，它作为传感器的输出负载必须具有足够高的输入阻抗，同时它的输出信号作为仪器的输入信号，要求它具有非常小的输出阻抗。
仪器输入电路对共模干扰信号具有很强的抑制能力，即具有很高的共轭抑制比。
图3-1 数据采集系统的基本组成框图⒊低噪声前置放大器：对检测到的微弱电信号给以固定增益的放大，由于该放大器位于仪器一系列电路的前端，它的噪声是仪器整体系统噪声的主要提供者，因此任何电子仪器测量系统的前置放大器都必须是低噪声电路。
⒋电模拟滤波器①低切滤波器：用来去除低频干扰信号，在地震勘探工作中低频干扰信号主要是指面波信号。
②高切滤波器：它用来去除高频干扰，在数字信息采集系统中，一般都设置采样开关，这样高切滤波器主要用来去除信号中不满足采样定理的假频成分，假频信号的频率是信号中比折叠频率还高的高频成分。
③陷波器：它用来除去50Hz的工业频率干扰。
⒌多路采样开关：在一个采样周期之内，对全部各路信号按先后顺序分别采样一次，将多路系统转换为单路系统，实现多路合一；同时将连续的模拟信号转换为离散的模拟子样脉冲。
⒍模数转换器：则将每一个子样脉冲电压转换为二进制代码。
⒎数据记录系统：将二进制代码按照国际专业技术组织的规定，进行编排和编码，编排主要是将一定长度的二进制数据编排成便于计算机数据处理的字节形式；编码则是为了数据写读的方便，针对数码“1”和“0”对磁带剩余磁通的变化方式所作出的规定。
第二节 输入电路和低噪声前置放大器一、差动放大器输入电路A 1和A 2的输出分别为V 1和V 2，它们可表示为2111i W FO i W FO V R R V R R V ⋅-⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+= ，1221i W FOi W FO V R R V R R V ⋅-⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=放大器A 3具备输入平衡条件，它的输出V 0表示为()()2121021i i f F W FO f FV V R R R R V V R R V -⋅⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=-⋅-= 闭环增益为：f F W FO i i F R R R R V V V K ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=-=21210由于该电路具有很高的输入阻抗和共模抑制比，许多数字地震仪的输入电路都采用了该形式的电路。
二、低噪声前置放大器 ⒈对前置放大器的噪声要求在没有信号输入（放大器入口接地）的情况下，由于内部噪声源的存在，放大器仍有输出信号，该信号即为放大器的噪声。
把放大器电路输出端测得的噪声有效值n V 除以该电路的增益K ，即得到放大器的等效输入噪声/in n E V K = 。
以三级放大器为例，输出噪声为：3)n V K=等效输入噪声为：123nin V E K K K ==⋅⋅针对集中式地震数据采集系统，前置放大器、滤波器、多路转换开关、浮点放大器（主放）和模数转换器为五个互不相关的噪声源，等效输入噪声为：in E =等效输入噪声反应了仪器实际所能记录的最小信号的幅度V imin （即m i n i i n V E =）。
输入信号一旦小于等效输入噪声，输入信号将被仪器噪声所淹没（即信噪比小于1）。
从上述分析可以看出，系统整体等效输入噪声主要由前置放大器提供，同时较大的前置放大器的增益可以有效减少后继电路噪声的影响。
、3 452 1前 放主 放1:1v 01:11:12．双端输入单端输出型前置放大器电路两个反向器的输出之间的电位差为/i V ，/i V 是以Q 为主的第一级负反馈放大器的输出，放大倍数为：/001221i e i e eV R R RK V R R +===+同时，/i V 又是第二级放大器的输入信号，在输入平衡条件下，第二级放大器的增益为： 222f i R K R =-，放大器总的增益为：2012221f i e R R K K K R R ⎛⎫=⋅=-⋅+ ⎪⎝⎭在下面的第二个电路实例中，放大器的闭环增益为：021e R K R ⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭第三节 电模拟滤波器一、 低切滤波器1、二阶有源低切滤波器低切滤波器的作用是消除面波为主的低频干扰，根据节点电位法：()⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫'=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++='⎥⎦⎤⎢⎣⎡++S C V V R S C S C V S C V R V V R S C C o o i o oo 22212112111解上方程组可得以拉氏变换形式表示的系统传递函数为()2121221212211R R C C S R C C C C S S S H +⋅++=图3-7 二阶有源低切滤波器令 )(,,12112121221210212120C C R R R C C Q R C C C C Q R R C C +=+==ωω则 ()222ω++=S QS S S H该滤波器的频率响应及其幅频特性为()()()⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫+-=⋅--=22022202202022Q f f ffff H Qj j H ωωωωωω ①令0f =12HZ ，12R R R ==；由上式推得：R=13.27Ω，有Q=0.5 ②令 0f =12HZ ，21RkR =，k=2, 1R =9.38Ω ③令0f =12HZ ，21R kR =，Q=1，求出：k=4, 1R =6.68Ω这样便得到在相同截止频率，不同品质因数下的幅频曲线对比图如图3-8。
2、DFS －V 数字地震仪三阶有源低切滤波器DFS －V 数字地震仪三阶有源低切滤波器如图3-9。
101112 1.0c c c F μ===,统一用c 表示，用节点电慰法列写各节点电位方程组120210021()1()1()i AB BC cS cS V V cS V cS R V cS cS V V cS V cS R R cS V V cS R ⎫++=+⎪⎪⎪++=++⎬⎪⎪+=⎪⎭DFS-V 三阶有源低切滤波器参 数 表由此可以导出拉氏变换形式的系统传递为()C B A CB C A C A R R R C S R R R R C S R R C S S S H 322332131215121+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=上式中的电容C=C 10=C 11=C 12，低切滤波器的截止频率为()3221C B A c R R R Cf π=率（Hz ） RA RBRC率（Hz ）RARBRC 3.5 18.53k 17.51k 142.3k 12 5.490k 5.04k 42.15k 5.3 12.35k 11.34k 94.83k 18 3.660k 3.36k 28.10k 88.230k 7.56k63.22k 272.44k2.24k18.73k它的陡度为18dB/oct 。
该低切滤波器的频率特性曲线如图3-10，从左到右依次是截至频率为 3.5HZ 、5.3HZ 、8HZ 、12HZ 、18HZ 、27HZ 的三阶有源低切滤波器和512HZ 高切滤波器的幅频特性曲线。
二、高切滤波器（去假频滤波器）1、 二阶有源高切滤波器将二阶有源低切滤波器的电阻和电容的位置对调后就得到二阶有源高切滤波器如图3-11所示，由节点电位法：'010011221'02022111()i V V c S V V c S R R R R V c S V R R ⎫⎛⎫++=++⎪ ⎪⎪⎝⎭⎬⎪=+⎪⎭导出传递函数()12122121121211111C C R R H S S S R R C C C R R =⎛⎫+++⎪⎝⎭图3-10 DFS-V 地震仪低切滤波器和512HZ 高切滤波器幅频特性()2022H S S S Qωωω=++可得幅频特性()H f =其中 ()2212121212100,212C R R R R C C Q R R C C f +===ππω 用同样的分析方法，令0f =64HZ:①令1c =2c =1.0F μ，12R R = ，由（3-27）推出：12R R ==2.49K Ω,Q=0.5；图3-12 二阶有源高切滤波器对比②令12R R ==2.49K Ω,21c kc =，，由（3-27）推出：k=0.5, 1c =8.87F μ ③令12R R ==2.49K Ω,21c kc =，Q=1，由（3-27）推出 k=0.25, 1c =2.0F μ用上述三个参数组可以画出相同截止频率，不同品质因数下的二阶有源高切滤波器的幅频曲线如图3-12。
从图中可以看出，在相同截至频率下，Q 值越小，曲线越平滑。
2、DFS －V 数字地震仪去假频滤波器组成原理为了将陡度提高到70dB/oct 以上，DFS －V 数字地震仪采用两个不对称有源双梯网和一个二阶有源高切滤波器级联组成去假频滤波器。
第一级有源双梯网的陷波点接近于折迭频率fn ，第二级有源双梯网的陷波点高出第一级的30%，二阶有源高切滤波器四分之一采样频率。
图3-14 DFS －Ⅴ高切滤波器电路截止频率fc （Hz ） R1(Ω) R2Ω) R3(Ω) R4(Ω) R5(Ω) R6(Ω) R7(Ω) R8(Ω) R9(Ω)32 15128 15128 9416 18370 18370 46066 9550 26460 41640 64 7564 7564 4708 9185 9185 23033 4775 13230 20820 128 3782 3782 2354 4592 4592 11516 2338 6615 10410 256189118911177229622965758119433075205图3-13 DFS－Ⅴ高切滤波器组成框图及其幅频特性曲线电路分析以第一级双梯网络为例它的传递函数为()222120ωωω+++⋅=S QS S K S H其中： ()141314131514130C C C C C C C K ++=，141321211C C R nR =ω，[]14131514133150)(C C C C C R C Q++=ω，[]21141315141320)(1R R C C C C C n ++=ω， 244.111141316213=+=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=C C C R R R n 振幅特性为：()22202220221011Q f f f f ff K f H +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⋅= （3-29）陷波点为f 1，f 0为固有频率（0f ＜1f ，例如：截止频率为32Hz 时，R 1=R 2=15128Ω，R 3=9416Ω，故f 0=27Hz ，f 1=63Hz 。