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實時資料採集與處理系統設計研究論文

實時資料採集與處理系統設計研究論文

  【摘要】本文根據以往工作經驗,對智慧控制系統中下實時資料採集與處理系統的設計方法進行總結,並從資料模組、訊號採集模組、曲線顯示模組、通訊控制模組、報警處理模組五方面,論述了實時資料採集與處理系統功能模組的實現。

  【關鍵詞】智慧控制系統;實時資料;處理系統設計

  1開發平臺和資料庫的選型

  1.1資料庫的選擇

  整體來看,可以選擇的資料庫應該具備以下幾種特徵:①容量充足。資料庫的主要功能便是對資訊進行儲存,人們可以根據系統的具體要求,對資料庫進行有效選擇。②足夠的安全。資料資訊具有很高的價值,安全儲存過程顯得十分重要。換句話說,在資料儲存過程中應避免資訊被他人改動,如未經授權擅自登入等,避免出現硬體故障。③多使用者環境。為了促使資訊更具有實用性,設計人員需要保證不同的安全等級使用者均能對需求資訊進行訪問。

  1.2資料庫前段開發工具的選取

  在具體的系統開發過程中,人們對程式設計的要求較低。例如,Boland公司開發出來的Builder系統具有較強的穩定性和安全性,為後期維護工作的開展提供了基礎條件。①使用者可以利用C++來提供可靠的IDE,從而幫助整個應用程式完成設計,並不需要在藉助於其他工具。站在開發角度來說,資料庫一直是Builder系統的最大優勢,由於強大的資料庫功能支援,促使整體應用程式變得簡單易懂。②由於C++資料庫的存在,再加上ADO技術的配合,很多遠端和本地資料庫均能實現連線,這也是資料庫前段開發過程中必備前提條件[1]。

  2實時資料採集與處理系統的關鍵技術

  2.1面向物件的資料庫訪問技術

  在該項技術之中,ADO技術具有十分重要的作用,由於ADO技術的深入應用,資料庫應用程式開發也出現了很多新的介面,ADO可以提供很多新的資料存取技術,利用不同形式對關係資料庫進行訪問。除此之外,ADO技術具有強大的遠端服務特性,為各種應用程式的實現提供有利條件。相比之下,ADO具備很多傳統資料庫訪問形式不具備的優勢,如可以對各種物件進行獨立建立、批次更新等,為資料庫訪問的自由執行緒提供建設指標。

  2.2多文件介面技術

  多文件介面技術簡稱MDI,該系統在使用過程中主要屬於文件介面應用程式,透過窗體控制來對其他窗體進行訪問。MDI由於自身的獨特結構,可以實現多個視窗的統一管理,有利於系統在不同功能之間進行切換。而且,C++Builder為整個系統提供了視覺化視窗的繼承功能。另外,MDI的主窗體在構成讓具備很多其他結構屬性,如FormStyle屬性等,但在工程建設之中,每個工程只存在一個MDI主窗體,而屬性也幾乎相同,這與子窗體的動態建立規律十分相符[2]。

  2.3公文包模式

  公文包模式主要指在客戶端管理過程中,促使其中的管理程式先與遠端資料庫相連線,之後在將資料庫中的資料轉移到前端。此時,在各種應用程式與後方資料斷開連線之後,客戶端中的各種程式執行任然不會受到影響。

  2.4多執行緒技術

  在智慧控制系統應用過程中,人們對資料的實時性要求很高,為了將這種特定有效突顯出來,Windows2000在研發過程中進行了有效創新,從而對多工作業系統進行搶佔,對處理器的執行時間進行合理劃分,利用小的時間段促使小時間段發揮出作用,這其中還包括很多執行緒的重新分配,為整個系統的執行實施正確操作。線上程完全分配好之後,執行緒的執行過程也會暫停。此外,在多執行緒應用過程中,可進一步提升CPU的使用效率。而在應用程式使用上,可對相關引數進行採集和顯示,從而對使用者的需求進行滿足[3]。

  3實施資料採集與處理系統的總體設計

  3.1系統功能需求分析

  在系統需求建設過程中,應該遵循以下標準:首先對使用者的需求進行滿足,這其中主要是對系統的功能進行維護和設定,從而對使用者需求進行全面考慮。其次,對系統的可靠性進行分析。在系統設計過程中,可靠性設計是最基本的一項標準,使用者對其關心程度也較高,一旦系統出現故障,將會導致整體控制過程出現混亂,後果不堪設想。再次,應保證系統設計具與較高的效率。而在功能設計過程中,整個系統應顯示出較高的採集功能和顯示功能,其中採集功能涉及到對溫度、壓力等資料的採集,而顯示功能則涉及集中操作和監控管理,為各項資料的現實提供基礎條件。

  3.2系統功能結構設計

  在智慧控制系統中,實施資料採集與處理系統主要工作為歷史資料儲存、報警處理等工作,如圖1所示。在客戶端程式執行過程中,可以為使用者介面建設提供基礎,並透過伺服器的請示資料對資料進行更新。首先,在資料採集完成之後,經過實時資料操作之後,從而實現資料庫的進一步完善,在此過程中,便可以對歷史資料和報警資料進行整合,將資訊傳遞到客戶端內。在具體資訊功能規劃好之後,便可以對流程圖進行繪製。但在流程圖描繪過程中,主要涉及到程式描繪和資料流向描繪等。在將所有資料結合好之後,便可完成資料處理程式的設計工作,系統的`流程圖如圖2所示。

  3.3資料庫設計

  資料庫的設計主要與資料庫的建立相關,整體來看,資料庫服務具有很強的目的性,當特定的資料儲存與資料相互結合之後,資料管理便可以進入到更高層次之中,這些管理措施的來源主要是檔案管理系統。在該系統資料採集和處理上,主要以資料庫為契機,來實現以下幾方面功能:①對系統中重要資料進行保留,包括系統執行過程中統計引數和控制引數等。統計引數可以對系統的使用進行合理預測,而系統控制引數則包含著很多引數控制系統,對系統的全面控制起著重要作用。②作為系統執行過程中的資料儲存工具,資料庫在操作上可以讓各個應用程式之間實現模組共享,為網路共享功能的實現提供基礎條件[4]。

  3.4後臺資料庫表設計

  在後臺數據庫設計中,表設計主要有三個,即Login表、Realtimedata表、Warning表。具體應用時,Login表代表使用者的密碼登入級別,Realtimedata表代表的是實時資料,這其中還包括資料採集以及時間欄位和備註欄位,當出現實際資料傳輸與具體資料不符時,各種資訊資料將會向Historydata錶轉移,這兩中表格的結構基本相同,主要用於歷史資料的存放,為資料查詢提供便利條件。Warning表屬於報警表,一旦資料出現異常情況,便會向主系統發出報警提示。三種表的具體結構如表1~3。

  4實時資料採集與處理系統功能模組的實現

  4.1資料模組

  資料模組的設計與實現,主要是對訪問元件進行集中性管理,從而進一步促使時間元件與資料模組相結合,最終讓所有Form對資料模組進行共享,當資料表結構出現些許改動之後,只需要對資料表中的元件進行合理修改即可。整體來看,資料模組的實現具有以下優點:①可以將資料訪問元件放置在資料模組之中,並不需要重複放置。②可以將一些欄位的判斷及編寫在具體的事件函式之中,從而實現函式的有效共享。③由於資料模組的實現,很容易將欄位判斷程式從整體程式之中分離出來。④在資料表字段設計過程中,涉及到查詢程式的設計,為了方便後續工作的開展,資料模組並不需要對每個Form進行分佈設計。另外,為了實現集中管理,可以將具體的資料訪問控制元件與資料管理結合在一起,封裝在同一的DM上,最終實現生產資料的備份和還原。

  4.2訊號採集模組

  在控制系統訊號採集過程中,主要是為了對系統板卡採集功能進行建設,在經過簡單的處理之後,人際介面會將這些資料充分顯示出來,並計入到資料庫之中,為後續監測工作的開展提供依據。訊號採集模組主要是對現場監視引數進行監測和預處理,從而透過生產資料的採集,將壓力、溫度等指標資料進行根本性處理。例如,在鍋爐溫度控制過程中,資料採集模組的板卡型號為ICP7,此時可以利用資訊採集模組,對引數及實際測量值進行輸入。當訊號採集模組得到充分利用之後,實測值和設定值之間的誤差便會被突顯出來,從而得到有效的控制轉化,這樣一來,鍋爐的控制溫度將會得到有效控制。

  4.3曲線顯示模組

  在工業控制領域中,為了對被控制物件的狀態資料進行檢視,往往需要對監測點資料的變化情況進行統計。在具體曲線顯示模組功能實現過程中,應該對以下要求進行充分滿足:①整個系統需要具備直觀有效的資料顯示。②在同一張圖上,應該對多條曲線進行同時顯示,為對比觀察性觀察提供方便。③可以根據具體需求,對常規性的時間間隔進行設計,促使曲線在描繪過程中更加光滑、連續。④在各點資訊的動態採集過程中,應將個點位的監視資料完整的在圖上進行顯示[5]。

  4.4報警處理模組

  報警視窗的裝置序列執行如果出現異常情況,很容易導致資料越限情況的發生。報警資訊的異常情況主要包括時間異常、狀態異常等。如果報警資訊能夠得到儲存,後續也能得到精準入庫。站在整個系統角度來說,很難對不同故障型別進行診斷,併發出報警資訊。例如,在系統溫度出現異常時,如果溫度過高,溫度值會偏大,並遠遠超出設定值。如果溫度過低,某溫度值也會出出現偏小情況,甚至低於設定值很多。此時的系統報警來源主要是報警處理模組,而並不是系統本身,透過數字提示、聲音等引導相關人員進行操作。

  4.5通訊控制模組

  當訊號採集板卡運轉過程中,會涉及到很多原始資料的採集工作,一旦通訊控制模組出現問題,很容易導致實測值與設定值誤差的增大。因此,相關工作人員應根據具體需求對控制模組進行設計,從而對溫度進行合理設計。在通訊控制模組實現過程中,常規PID控制發揮著重要作用,該系統主要由PID控制器和被控物件組成。該種控制器屬於線性控制器中的一種,主要根據定值和實際輸出值,來構成控制偏差,該偏差以比例、積分和微分等來形成控制量,從而實現物件控制,因此該控制器也被稱之為PID控制。PID的控制器可以用公式進行表示:如果用增量的形式進行表示,則可以變換成以下形式:△u(k)=kp(error(k)-error(k-1)+k1error(k)+error(k-2))在上述三組公式中,k代表比例係數,TI代表積分時間常數,TD代表微分時間常數。

  5總結

  綜上所述,在實時資料採集與管理系統應用過程中,屬於智慧領域中的管理軟體,更是新型控制分析歷年的具體體現之一。其中,資料管理主要是透過計算機實現智慧化發展。在具體的比較分析過程中,除了實時資料處理之外,還能對資料採集工作進行精準定位,從而對整體方案進行充分設計,確保開發語言的正確選擇。

  參考文獻

  [1]朱迅毅.電氣工程及其自動化技術下的電力系統自動化發展[J].中國高新區,2017(24):125.

  [2]陳鑫,溫梓沐.大型商業綜合體建築消防智慧控制系統設計與實現的探討[J].電子世界,2017(20):188~189.

  [3]朱翠苗.船舶智慧控制系統的動態神經模糊模型設計研究[J].艦船科學技術,2017,39(20):100~102.

  [4]朱小潔.淺談中央空調智慧控制系統在公用建築節能中的應用[J].居業,2017(09):109+111.

  [5]趙長城.初探智慧化技術在電氣工程自動化控制中的應用[J].建材與裝飾,2017(33):213~214.

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