数据采集及传输处理系统
数据采集SCADA系统
数据采集SCADA系统数据采集系统是指为了实现对数据的采集、传输、处理和存储等功能而设计的一种系统。
SCADA系统（Supervisory Control and Data Acquisition，监控与数据采集系统）是一种用于对工业过程进行监控和控制的系统，它通过数据采集来实时监测和分析工业过程，并通过控制指令对工业设备进行远程操作。
在数据采集SCADA系统中，数据采集是一个关键环节，它主要通过传感器、仪表和设备接口来获取现场数据。
传感器可以是温度传感器、压力传感器、流量传感器等，它们可以实时采集现场的温度、压力、流量等参数，并将数据传输给数据采集系统。
仪表是用于测量和记录设备的工艺参数，如液位仪表、流量仪表等，它们可以实时监测设备的运行状态，并将数据传输给数据采集系统。
设备接口是用于将设备和数据采集系统连接起来的接口，如Modbus接口、OPC接口等，它们可以实现设备数据的传输和交互。
数据采集系统不仅要能够实时采集现场数据，还要能够将采集到的数据进行处理和存储。
数据处理主要涉及数据的清洗、校验、转换和计算等过程，以提高数据的质量和准确性。
数据存储主要通过数据库来实现，它可以将采集到的数据按照特定的格式进行存储，并提供查询和分析功能，以支持后续的数据处理和决策。
在实际应用中，数据采集SCADA系统通常还需要具备以下功能：1.实时监控和控制：可以通过图形界面实时显示监控参数，并可对设备进行远程操作和控制，如开关机、调节参数等。
2.历史数据分析：可以对历史数据进行分析和统计，以发现设备运行的趋势和异常情况，并提供相应的预警和报警功能。
3. 报表生成和导出：可以根据用户的需求生成各种报表，并支持导出为Excel、PDF等格式。
4.可靠性和安全性：系统要有高可靠性和安全性，能够实时备份和恢复数据，同时要有权限管理和防火墙等机制，以保护数据的安全。
5.扩展性和兼容性：系统要支持模块化设计和接口扩展，以适应不同场景和设备的需求，并能与其他系统进行数据交互和集成。
数据采集及传输处理
（3）OE：输出允许信号，高电平有效。OE由低电平变高电平，打开三态输出锁存器，将转换后的结果输出到数字总线D0-D7上。由P2.7和 联合控制使OE线变为高电平，以提取A/D转换后的数据量。
第三部分：数据处理部分主要由单片机AT89C51、8155可编程I/O接口、功能键和七段LED显示器等部分组成。这部分将在第三章详细讲述。
设计时注意了几个问题：(1)设计电路和片选时，要考虑芯片和电路的驱动能力，否则会造成工作不正常或失败。如本设计中，由于LED通常需要几~几十毫安的驱动电流才能发光，为了使其正常显示数据，在LED的段数据线上加入了7407同相驱动器。(2)模拟电压和模拟电流电路中电阻不宜过大，且应采用精密电阻，以满足系统精度的要求。
关键词: 单片机AT89C51,ADC0809,MAX485,LED显示.
Abstract
This article introduces the base method according to data collection and transmitting process system, including the hardware design, the application software design and the design of the program design, also introduces the data transmitting system according to the MAX485.
电力确定性网络应用白皮书(一)
电力确定性网络应用白皮书(一)随着电力系统的发展，电力信息通信技术不断创新，大数据、人工智能等新技术的应用已经被广泛运用于电网现代化建设和电力市场化运营中。
电力确定性网络应用白皮书的出台，为电力系统实现信息化、智能化、安全化提供了重要支持和指导。
一、电力确定性网络概念电力确定性网络是指在电力系统中建立的以数据采集传输和处理技术为基础，以确定性算法为核心的新型电网智能化管理体系，在电力建设和运行管理中实现电力生产、输送、分配和市场交易等环节的智能化协调，提高电网运行质量与效率。
二、电力确定性网络的构成电力确定性网络主要由四部分构成：数据采集传输系统、智能分析处理系统、电网安全管理系统和监督指导系统。
1. 数据采集传输系统：通过层级化结构、物联网技术布置大量传感器，实现对电力设施和用户用电信息的实时高效采集，将数据传输到下一级以及智能分析处理系统。
2. 智能分析处理系统：利用大数据技术和强大的算法模型分析电力数据，实现电力市场预测、能源调度、负荷预测等各项电力管理工作。
3. 电网安全管理系统：通过监测设备和智能分析处理系统对电力设施及网络状态进行安全监测，发现电力设备异常状态、网络攻击等异常事件，并及时进行预警和处理。
4. 监督指导系统：负责电力系统中的决策流程、调度流程、运行过程、管理制度等各个环节的监督和指导，提升电力系统的整体运行效率。
三、电力确定性网络的应用1. 电力生产方面：通过电力确定性网络实现对发电设备的实时监测和数据分析，能够为电力生产提供更加精准的预测，优化电力调度方案，提高电力生产效率。
2. 电力输电方面：通过电力确定性网络实现对输电线路、变电站等设备的实时监测和安全管理，提高电网运行的可靠性和稳定性。
3. 电力市场方面：通过电力确定性网络实现对电力市场的精准预测和协调，优化电力市场竞争环境，提高电力市场的稳定性。
4. 电力安全方面：通过电力确定性网络实现对电网的实时监测和安全管理，预防电力设备故障和网络攻击等一系列安全问题。
简述射频识别系统的工作流程。
简述射频识别系统的工作流程。
射频识别系统（RFID）的工作流程主要包括标签编码、数据采集、数据传输和数据处理四个步骤。
1. 标签编码：将要追踪的物体附着或嵌入RFID标签，该标签上包含了一个唯一的识别码，也可以包含其他相关数据。
这个标签可以是被动式（无源）或者主动式（有源），被动式标签没有电源，通过接收RFID读写器的电磁波来工作，而主动式标签则会主动发射信号。
2. 数据采集：RFID读写器会通过发射无线电频率的信号激活附近的RFID标签，激活的标签会回应一个包含自己识别码的信号。
RFID读写器在接收到标签回应的信号后，会将这些数据采集并存储起来。
读写器可以通过天线、有线或者无线的方式与标签通信。
3. 数据传输：从RFID读写器采集到的标签数据会通过传输方式发送给中央数据库或者云端服务器进行存储和处理。
传输方式可以是有线的（如USB、以太网）或者无线的（如Wi-Fi、蓝牙、移动网络），具体取决于应用场景和系统要求。
4. 数据处理：中央数据库或者云端服务器会对接收到的标签数据进行处理，包括解析标签识别码、与已有数据进行比对、存储和索引数据等。
经过处理后的数据可以用于实时定位、库存管理、物流追踪等各种应用。
总的来说，射频识别系统的工作流程就是标签编码、数据采集、数据传输和数据处理，通过这个过程实现对物体的追踪和管理。
智慧数据采集系统设计方案
智慧数据采集系统设计方案智慧数据采集系统（Intelligent Data Acquisition System）是一个集数据采集、传输、存储、处理和应用于一体的系统。
它利用各类传感器、网络通信技术和数据分析算法，能够实时地获取、处理和管理各种类型的数据，以支持分析、决策和控制等应用。
以下是一个智慧数据采集系统的设计方案：1.系统架构设计智慧数据采集系统的架构应包括前端感知层、传输层、数据处理和存储层、数据应用层。
前端感知层：通过各类传感器，对环境、设备、人员等进行数据采集，包括温度、湿度、压力、光照强度、位置等信息。
传输层：采用无线通信技术（如Wi-Fi、蓝牙、LoRaWAN 等）将前端感知层采集到的数据传输至数据处理和存储层。
数据处理和存储层：对传输层传输过来的原始数据进行处理、清洗和转换，然后存储到数据库中。
此层可以使用大数据处理技术（如Spark、Hadoop等）进行数据分析和处理。
数据应用层：根据不同需求，将处理后的数据用于进行各种应用，如数据分析、决策支持、监控控制等。
2.传感器选择与配置根据采集的数据种类和应用需求，选择适合的传感器进行数据采集。
例如，可以选择温湿度传感器、光照传感器、压力传感器、位置传感器等。
同时，需要对传感器进行合理的布置和配置，以确保数据的准确性和完整性。
3.数据传输选择合适的通信方式进行数据传输，根据数据传输的频率和距离来选择通信技术。
例如，可以使用无线通信方式将数据传输到数据处理和存储层，同时保证数据传输的稳定性、安全性和实时性。
4.数据处理和存储根据采集到的数据特性和应用需求，选择合适的数据处理和存储技术。
例如，可以使用关系数据库或者NoSQL数据库进行数据存储，使用大数据处理技术进行数据分析和处理。
5.数据应用根据应用需求，设计相应的数据应用模块。
例如，可以开发数据分析模块，对采集到的数据进行统计分析、趋势预测等；开发监控控制模块，实现对设备、环境等的实时监控和控制；开发决策支持模块，提供数据分析结果和决策建议等等。
DCS系统的数据处理与分析技术
DCS系统的数据处理与分析技术DCS（分散控制系统）是一种广泛应用于工业自动化领域的控制系统，主要用于监控与管理工业过程中的各种参数和数据。
随着科技的不断进步，DCS系统的数据处理与分析技术也在不断发展，并为工业控制与管理提供了更多的可能性。
本文将重点探讨DCS系统的数据处理与分析技术。
1. 数据采集与传输在DCS系统中，数据的采集是非常重要的一环。
通过传感器等设备将各种参数和指标的数据采集到DCS系统中，为后续的数据处理和分析提供基础。
同时，数据的传输也要具备高效、稳定的特点，以确保数据的及时性和准确性。
2. 数据预处理在数据采集后，为了提高数据质量和准确性，通常需要对数据进行预处理。
常见的预处理技术包括数据清洗、异常值处理、数据平滑以及数据归一化等。
通过这些预处理技术，可以剔除异常数据、填补缺失数据，使得后续的数据分析更加准确可靠。
3. 数据存储与管理DCS系统所产生的大量数据需要进行存储与管理，以便于后续的查询和分析。
传统的存储方式主要采用关系型数据库，但随着数据量的急剧增加，传统的数据库存储面临着性能瓶颈。
因此，近年来出现了许多新型的大数据存储与管理技术，如分布式数据库、NoSQL数据库等，使得DCS系统能够更好地应对大数据的存储与管理需求。
4. 数据挖掘与分析DCS系统中的大量数据蕴含着许多有价值的信息，通过数据挖掘与分析技术可以发掘这些信息，并为工业过程的优化与改进提供决策依据。
数据挖掘与分析技术包括聚类分析、关联规则挖掘、时间序列分析等，可以揭示数据之间的内在关系和规律，为工程师和决策者提供科学的参考。
5. 可视化与报表数据的可视化与报表是DCS系统中不可或缺的一环。
通过数据的可视化展示，可以直观地观察和分析工业过程中各种指标的变化趋势和规律。
同时，通过报表的生成与管理，可以对工业过程中的各种参数和指标进行全面而详细的分析，为工业自动化的优化和管理提供依据。
总结起来，DCS系统的数据处理与分析技术在工业自动化领域发挥着重要的作用。
数据交换系统技术方案
数据交换系统技术方案1. 总体方案在数据交换系统中，我们需要实现数据的收集、传输、处理和存储，因此需要设计一个完整的技术方案。
整个系统分为三个部分：数据采集、数据传输和数据处理。
2. 数据采集数据采集是数据交换系统的第一步，需要将各种数据从不同来源收集起来。
数据来源可以是传感器、监控摄像头、网络服务器或文件存储等。
采集到的数据可能是结构化、半结构化或非结构化的。
处理这些数据需要一系列工具和技术，包括：（1）传感器和控制设备：需要选择适合的传感器，如温度、压力、光强传感器等，同时需要控制设备来进行数据采集。
（2）网络协议和接口：为了从网络设备和服务器收集数据，需要掌握各种网络协议和接口，如HTTP、FTP和SNMP等。
（3）数据库和文件系统：需要使用数据库和文件系统来存储收集到的数据，同时还需要知道如何读写数据。
（4）网络拓扑结构：需要了解各种网络拓扑结构，以便选择最适合的数据采集方法。
3. 数据传输数据传输是数据交换系统的第二步，需要将数据从采集设备传输到后续处理设备。
为了实现高效的数据传输，我们需要做以下几点：（1）选择最佳传输协议：传输协议决定了如何将数据从一台设备传输到另一台设备。
不同的协议具有不同的优缺点，需要根据实际需求进行选择。
（2）数据加密和压缩：为了保证数据传输的安全性和效率，需要使用数据加密和压缩技术对数据进行处理。
（3）网络设备配置：网络设备的配置决定了数据传输的速度和质量。
需要对路由器、交换机、网卡等设备进行合理配置。
（4）防火墙和IP地址：防火墙可以防止未经授权的访问，而IP地址则是数据在网络中的唯一标识，需要根据实际需求进行设置。
4. 数据处理数据处理是数据交换系统的最后一步，需要将处理好的数据提供给用户或其他应用使用。
为了实现高效的数据处理，我们需要使用各种技术和工具：（1）数据清洗和转换：数据清洗和转换是将原始数据转换为可用格式的重要步骤。
需要使用ETL技术将数据从不同源头提取、转换和加载到目标数据仓库中。
DCS的数据采集与处理技术
DCS的数据采集与处理技术数据采集与处理技术在工业自动化系统中扮演着重要的角色。
而分布式控制系统（DCS）是一种典型的工业自动化系统，使用了先进的数据采集与处理技术。
本文将介绍DCS的数据采集与处理技术，并探讨其在工业领域的重要性。
一、DCS概述分布式控制系统（DCS）是一种在工业生产过程中使用的自动化控制系统。
它通常由多个分散的控制单元组成，控制着不同部分或不同环节的设备。
DCS通过数据采集与处理技术，实时监控和控制各个设备，使整个系统能够高效运行。
二、数据采集技术数据采集技术是DCS中的重要组成部分，其主要功能是收集现场设备的数据并传输到控制中心。
在DCS系统中，常用的数据采集技术包括模拟量信号采集和数字量信号采集。
1. 模拟量信号采集模拟量信号采集是指将实际过程中的模拟量信号转换成数字信号，以便于DCS系统进行处理和控制。
常见的模拟量信号采集设备包括传感器、变送器等。
传感器通过测量实际过程中的物理量（如温度、压力等），将其转换成电信号；而变送器则将传感器采集到的模拟信号进行放大、线性化等处理，并将其转换成标准的模拟量信号。
通过这些设备的协同工作，DCS系统可以实时地获得实际过程中的各种物理量。
2. 数字量信号采集数字量信号采集是指将实际过程中的开关信号（如开关量、报警信号等）转换成数字信号。
常见的数字量信号采集设备包括开关量传感器、编码器等。
这些设备通过检测实际过程中的开关状态，并将其转换成数字信号，以便DCS系统进行处理和控制。
三、数据处理技术数据处理技术是DCS中的核心部分，其主要功能是对采集到的数据进行处理和分析，以实现对生产过程的监控和控制。
1. 实时数据处理实时数据处理是指DCS系统对采集到的数据进行实时处理和分析。
系统会根据事先设定的规则和算法，对数据进行计算、比较、判断等操作，以判断当前的工艺状态，并根据需要发送信号给执行机构进行控制。
实时数据处理在DCS系统的稳定性和可靠性方面起着至关重要的作用，它直接影响到整个系统的运行效果。
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中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1009-2552(2007)06-0073-03数据采集及传输处理系统杨永辉1,庞 宵1,李景杰2(1.辽宁科技大学电子与信息工程学院,鞍山114044; 2.鞍钢计量厂,鞍山114001)摘 要:为了方便地在现场监控电压或电流信号,显示出相应数值并预警出现问题的信号,很有必要设计一个低成本、观察方便、操作简易的处理系统。
提出了基于数字采集及传输处理系统的基本设计思想,包括A D转换器与单片机的接口实现,MAX485的串口传输原理及并口驱动LED等,设计出了完整的电路结构与实现软件。
为了编程方便及易于调试,采用C语言作为软件编程语言,开发环境是Keil软件。
关键词:数据采集;MAX485串行通信;AT89C51System of data collection and transmitting&processingYANG Yong hui1,PANG Xiao1,LI Jing jie2(1.School of Electronics and Information Engineering,Liaoning University o fScience and Technology,Anshan114044,China;2.Angang Computation and Measure Company,A nshan114001,China)Abstract:In order to monitor voltage or current signals expediently at the local,display the corresponding values and alar m fault signals,it is very important to design a lo w cost system with convenient observation and straightforward operation.This article brings for ward an idea based on a system of digital data c ollection, transmitting and processing,introduces the interface between the A D converter and the single chip microcom puter,analyzes the principal of the transmitting system based on MAX485serial ports,describes the method of driving LED by parallel ports in detail,and designs a complete circuit architecture and imple mented software under this foundation.To program facilitatively and debug effortlessly,C language is adopted as the progra m ming language and the developed environment is Keil software.Key w ords:data collection;MAX485serial port communication;AT89C51随着电子技术的迅速发展,单片机以其高可靠性、高性能、低价格、应用灵活等特点,在工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表、办公自动化等诸多领域得到极为广泛的应用。
在自动控制领域,为了解设备的运行参数及运行状态,需要对各种物理量进行检测。
通常采用的方法有:使用微机控制,但其设备复杂、成本较高;使用单CP U控制,虽然简单,但系统智能化及传输可靠性低。
两种方法都不理想。
为了避免上述两种方法的不足,并满足现场要求,设计了一种借助单片机、显示器件、数据采集技术和现代通信技术,适用于电压和电流信号的数据采集及传输处理装置。
1 方案的确定在生产过程中需要下位机直接对生产过程进行检测,需要上位机控制并显示数据。
为了提高系统的智能性、可靠性和实用性,本设计采用双C PU的方法,即在数据采集的发端和数据处理的收端都采用单片机控制,发端完成数据的采集、转换和发送,收端完成数据的接收、处理和显示功能。
并在数据通信中采用差错控制技术以保证数据通信的可靠性。
两片CPU都采用目前广泛应用的MC S51系列收稿日期:2006-10-31作者简介:杨永辉(1971-),男,1995年毕业于东北大学通信工程专业,辽宁科技大学电信学院任教,主要从事移动通信方面的教学和科研。
73的AT89C51芯片,因为它的功能较强并且价格较低,被广泛应用于控制系统中。
双机通讯主要是利用单片机内部的半双工串口的发送和接收功能,为了增加传输距离和提高抗干扰能力,本系统利用MAX485采用差模传输技术。
由于计算机所能处理的是数字量,而现场被测量的大多是模拟量,因此首先应将模拟量转化为数字量。
本系统使用的A D 转换芯片是ADC0809,但它只能对输入的电压信号进行A D 转换,所以输入的电流信号首先要转化为电压信号。
为了方便控制室里的工作人员能随时观察到现场设备中的某一点数据,在上位机中设计了4*2的矩阵键盘,完成即按即读的功能。
显示部分的电路是利用8155控制5位七段LED 的数码管组成的。
2 系统结构设计按前面的设计要求,系统结构框图如图1所示。
它由A D 采集模块、双CPU 通讯模块、键盘控制与数据显示模块组成。
图1 系统结构框图2.1 A D 采集模块该模块工作在发端的实际现场,用于将模拟信号转换为数字信号。
系统中采用8位A D 转换器ADC0809实现模 数转换。
ADC0809是C MOS 集成电路,可与单片机的数据总线直接相连,而且它有8路模拟开关,可以直接连接8个模拟量,实现多路转换功能。
并且它与单片机AT89C51的接口简单,使用方便。
由于ADC0809只能转换电压信号,故对电流信号应先转换为电压信号,放大后接入ADC0809的输入端。
ADC0809与AT89C51单片机的连接分别为:(1)ADC0809的时钟CLK 由AT89C51的地址锁存端ALE 信号经过二分频后产生。
(2)ADC0809的数据线D0-D7与单片机的数据总线P0口直接相连。
(3)ADC0809的地址选择端ADDA,ADDB,ADDC 经过74LS373与AT89C51的数据总线AD0,AD1,AD2相连。
(4)ADC0809的A D 转换结束信号EOC 接AT89C51的I NT0口。
(5)ADC0809地址锁存信号ALE 和起动信号START 接在一起,并经过反相器与AT89C51的写信号WR 相连,AT89C51读信号端RD 经反相器与ADC0809的允许输出端OE 端相连,完成输出允许控制,读写控制均由AT89C51的P2.7控制。
对A D 转换结果的读出采用查询方式,即每次通过写信号起动A D 转换后,立刻查询状态标志,一旦发现E OC 呈高电平,表明A D 转换结束,系统将数据读入AT89C51的RAM 区。
2.2 发端与收端CPU 通讯模块在本系统中采用双CPU 进行控制,即在现场和控制室各用一片CP U 。
采用双CPU 方式,系统硬件结构简单,便于智能控制和系统功能的扩充。
发端即数据采集端的单片机可在现场对数据进行A D 转换,同时对数据进行(7,4)汉明编码处理,这样在很大程度上保证了数据传输的可靠性。
AT89C51工作在串行通信方式1下实现异步传输。
发端的AT89C51和收端的AT89C51之间的数据通讯接口采用MAX485标准接口,因为它的通讯速率和传输距离均大于RS232标准接口。
MAX485与AT89C51单片机的接口电路如图2所示。
在图2中MAX485的A,B 端接了120欧的匹配电阻Rr 以保证接收数据的准确性。
图2 通讯接口电路74MAX485的DE,RE脚短接,与AT89C51单片机的P1.4口相连,用此控制MAX485的发送和接收两种状态。
当P1.4口设置为 1 时,MAX485为发送状态,当P1.4口设置为 0 时,MAX485为接收状态,当不进行传输时,控制端P1.4为 0 ,处于接收状态。
2.3 键盘控制与数据显示模块为了便于用户操作,在收端设计了一个4*2的键盘,包括U1~U4和I1~I4的8路功能键。
工作人员可按键盘中U1~U4,A1~A4功能键来随时观察4路电压和4路电流信号。
显示器选用5位7段LED数码管完成数据的显示。
LED数码显示器不断地依次显示8路模拟电压转换来的数据,其中前两位显示哪路的电压或电流信号,后3位显示模拟量数值。
如果哪路设备显示的数据为0,由8155的PA5口驱动发光二极管不断闪烁产生预警。
键盘和显示器的控制采用可编程键盘 显示器接口8155。
它能对显示器自动扫描,能识别键盘上闭合键的键号。
它独立于C PU工作,可以大大提高CPU的工作效率。
在工作时,通过定时查询8155的PC口状态,AT89C51实现对用户按键的响应,并根据键盘的功能作出相应的处理。
8155与AT89C51单片机的连接分别为:(1)8155的数据线D0~D7与AT89C51的P0口相连。
(2)8155的读 写信号RD,WR和ALE由AT89C51的RD,WR信号和ALE直接提供。
(3)8155的片选信号CS由AT89C51的P2.7控制,当P2.7=0时,可对8155进行读写。
(4)8155的I O M控制信号由AT89C51的P2.6提供。
若P2.6=0即IO=0,则CPU选中8155的RAM工作。
(5)8155的时钟信号C LK由AT89C51的地址锁存信号ALE提供。
(6)8155的P A,PB口分别作为LED数码管的位选端和段选端。
3 系统软件设计系统软件分为数据发端与数据收端两个部分,发送端首先进行初始化,设置串口模式,然后启动ADC0809,接收采样后形成的数字信号,将此信号进行差错控制编码后由串口发送至接收方;接收端软件校验接收到的信号并扫描键盘,通过8155驱动LED显示相关通路信号。
软件流程图如图3所示。
图3 收端主程序4 结束语该系统具有体积小,结构简单,实时性强,可靠性高及抗干扰能力较强等特点。
作为一种远距离的数据采集及传输处理装置,在控制室里的工作人员可方便观察现场监控的电压或电流信号。
本装置适用于不同场合,但在具体的应用中需要有一定的变化。