实时数据采集系统设计与实现
一种高速实时数据采集系统的设计与实现
（２位 总 线 ）２ ４Ｍ ／（４ 总 线 ）。 ３ ，６ Ｂｓ６ 位 １ ２ ］ Ｐ Ｉ 部 总线 一边 与处理 器和 存储 器总线 接 口 Ｃ 局
数据后置处理等功能 。用 以完成主机对数据采集前 端 送 出的 １ ６位并行数 据 的读取 ，和对传感 器数据 的读
取 、 式的转换 、 送｝ 格 发 ｌ 】 要 包 括 以下 几 个 功 能 模 块 ： 。主 Ｐ Ｉ 线 控 制 器 、ＩＯ缓 存 器 （ 片 Ｃ ７ ４ ７ ， 度 Ｃ 总 ＦＦ 一 Ｙ Ｃ ２５ 深
（ ｏｌｇ ｆＭａ ｎ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ，Ｎｏｔｗ ｓｅｎ Ｐ ｌｔｃ ｎｃ ｌ ｎｖ ｒｉ Ｃ ｌ ｅ ｏ ｒ ｅ ｎ ｉｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｒ ｅｔｒ ｏｙｅ ｈ ｉａ Ｕ ｉｅｓｔ ｈ ｙ，Ｘｉａ ０ ２，Ｃｈｎ ） ｎ ７１ ７ ０ ｉａ
【 ｂｔａｔ ｅｉ ｉ ｅ ｏ ｆ ｕ ｒ ｓｅｄｄｔ ａ ｑ ｉｔ ｎａ ｄｔ ｎｍｉ ｉｎｂ ｓｄ（ Ｃ （ｅ ｐ ｅａ Ｃ ｍ ｏ ｅｔ Ａ ｓ ｃ】Ａ ｄｓ ｎｎ ｍ ｔ ｄｏ ｓｐ ＝ ｐ ｅ ａａ ｃｕｓ ｉ ｎ ｒ ｓ ｓ ｏ ａｅ ｍ Ｐ ｌＰ ｆ ｈ ｒｌ ｏ ｐｎ ｎ ｒ ｇ ｇ ｈ ａ ｉｏ ａ ｓ ｉ
另一边 为外设扩展 提供 高带 宽通道 。这样便将 外设 Ｉ ／ Ｏ总线上 移下来 ， 不需 Ｃ Ｕ介 入就可进行数据 传输 Ｐ ＰＩ Ｃ 总线 具有 高性 能 、 使用 方便 、 高协 调性 、 数据 完型
录井实时数据采集系统设计
录井实时数据采集系统设计摘要：录井技术在石油的勘探工作中作用重大，录井能够及时、快速、方便地获取地下信息，是记录、录取钻井过程中各种数据信息，发现、评估油气藏最及时、最直接的手段。
录井技术是油气勘探开发活动中最基本的技术。
本文就录井数据采集的实时数据采集系统设计问题谈个人几点看法。
关键词：录井技术数据采集技术研究录井技术是油气勘探开发活动中最基本的技术，在石油的勘探工作中作用重大，通过录井过程能够及时、快速、方便地获取地下信息，是记录、录取钻井过程中各种数据信息，发现、评估油气藏最及时、最直接的手段。
随着电子学与电脑科学技术的广泛应用，通用录井技术得到了迅猛发展，增压防爆、定量脱气分析、快速色谱、钻具振动分析等技术应运而生。
录井在整个石油勘探过程中被誉为找油找气的“眼睛”，处于工作流程中的关键环节。
对于工程录井来说，现场的各种传感器信号的采集和传输是实现实时钻井过程监测、信息集成与综合控制的基础，而录井实时数据采集系统在整个录井过程中处于数据源位置，是整个录井数据处理、应用的核心，其作用至关重要。
下面简单谈谈录井数据采集系统设计方面的相关问题：一、数据采集模块设计录井数据采集模块的设计要与录井仪器硬件结合起来，要采用多接口采集不同硬件接口，采集要保证实时性、快速采集，对录井的快速信号要实现高效，软件部分要采用优先级和中断模式，优先级高的要先执行，要保证数据实时性和准确性。
模块可以独立，要针对不同硬件采集。
下面围绕着绞车信号问题谈谈数据采集模块的设计。
比如在深度系统中，大钩高度的测量是最为关键的。
通过绞车信号的实时数据检测，可得到与大钩高度相关的绞车脉冲信号计数值，将该值传入上位机，通过相应的计算可以得到实时的井深。
同时，基于太阳能和蓄电池供电的无线录井数据采集与传输系统要求现场绞车信号检测电路必须具有低功耗、小尺寸和抗干扰性强的特点。
因此，采用绞车顺时针旋转时，传感器输出A相波形超前B相波形90°；逆时针旋转时，输出A相波形滞后B相波形90°。
一种便携式实时数据采集系统的设计与实现
第30卷第3期北华航天工业学院学报Vol .30 No.3 2020 年 6 月Journal of North China Institute of Aerospace Engineering Jun. 2020一种便携式实时数据采集系统的设计与实现申同强1庞志华2刘紫阳1(1.北华航天工业学院计算机学院，2.北华航天工业学院电子与控制工程学院；河北廊坊065000)摘要:概述了 MATLAB生成.NET动态链接库的方法和使用中的注意事项。
研究了基于FT232H接口芯片的便携 式数据采集系统的实现原理。
实现了无源、有源传感器和交流、直流耦合方式的四种组合方式的自由选择，并结合 .NET平台界面编程的优势和MATLAB数据处理的优势，在SPI接口 40Mbps速率下完成了数据实时传输、处理和存 储的测试。
对无线实时传输等相关应用研究有一定借鉴意义。
关键词：数据采集，便携，.NET, MATLAB中图分类号:TP391.7 文献标识码：A 文章编号:0引言伴随半导体产业的每次技术革新，电子信息产 业都有新的发展。
应用广泛的数据采集系统在追 求多通道、高速、高精的同时，对低成本、小型化和 便携通用性等方面的需求也越来越高。
本文设计 了一种便携式通用数据采集系统，在硬件电路和上 位机界面和数据处理方面做了相应研究。
该系统 以Cortex-M4核心的S T M32F4系列M C U作为控制 核心，F T232H接口芯片作为数据传输的中枢，实现 了对无源传感器和有源传感器在-6V〜+6V范围内 差分信号的采集和处理，满足了实际测量中对有源 和无源两种传感器和直流与交流两种耦合方式动 态切换的要求，在振动工程、智能仪器、工业自动控 制等领域有良好的应用前景。
1.N E T动态链接库的生成与调用通过M A T L A B生成动态链接库(dll)供C#程序 调用，实现C#与M A T L A B的混合编程。
文献[1-2] 给出了M A T L A B程序编译.NET程序集的方法，本文基金项目：北华航天工业学院科研基金项目（KY-2018-32, KY-2018-40)收稿日期= 2019-12-21第一作者简介:申同强（1989-),男，实验师，硕士，河北邯郸人，主要研究方向是嵌人式开发。
《基于Flink的机床状态实时采集与监控系统的设计与实现》
《基于Flink的机床状态实时采集与监控系统的设计与实现》一、引言随着工业 4.0时代的到来，智能制造成为了工业发展的新趋势。
机床作为制造业的核心设备，其实时状态采集与监控对于提高生产效率、降低故障率具有重要意义。
本文将介绍一种基于Flink的机床状态实时采集与监控系统的设计与实现，以实现对机床状态的实时监测和数据分析。
二、系统需求分析本系统的主要目标是实现对机床状态的实时采集、监控和分析。
为此，我们需要分析系统所需的功能模块、性能需求和安全性需求。
功能模块包括：1. 数据采集模块：负责从机床传感器中实时采集数据。
2. 数据传输模块：负责将采集的数据传输至数据中心。
3. 数据处理模块：负责对数据进行实时处理和分析。
4. 监控展示模块：负责将处理后的数据以图表等形式展示给用户。
性能需求包括：1. 实时性：系统应能在短时间内对机床状态进行实时监测。
2. 准确性：系统应能准确采集和传输机床状态数据。
3. 可扩展性：系统应具有良好的可扩展性，以适应不同类型和规模的机床。
安全性需求包括：1. 数据加密：确保数据在传输过程中的安全性。
2. 权限控制：确保只有授权用户才能访问系统。
三、系统设计本系统采用Flink作为核心处理引擎，实现机床状态的实时采集、传输、处理和监控。
系统架构主要包括数据采集层、数据传输层、数据处理层和监控展示层。
数据采集层通过传感器实时采集机床状态数据，并将其传输至数据传输层。
数据传输层采用可靠的数据传输协议，将数据传输至数据中心。
数据处理层利用Flink对数据进行实时处理和分析，包括数据清洗、统计分析等。
监控展示层将处理后的数据以图表等形式展示给用户。
四、关键技术实现1. 数据采集：采用传感器技术，实时采集机床状态数据。
为保证数据的准确性和实时性，需选择合适的传感器和采样频率。
2. 数据传输：采用可靠的数据传输协议，如MQTT或Kafka 等，将数据从机床传输至数据中心。
为保证数据的安全性，需对数据进行加密处理。
《基于嵌入式Linux的数据采集系统的设计与实现》
《基于嵌入式Linux的数据采集系统的设计与实现》一、引言随着信息技术的飞速发展，数据采集系统在各个领域的应用越来越广泛。
嵌入式Linux作为一种轻量级、高效率的操作系统，在数据采集系统中得到了广泛应用。
本文将介绍基于嵌入式Linux的数据采集系统的设计与实现，旨在为相关领域的研究和应用提供参考。
二、系统需求分析在系统需求分析阶段，我们首先需要明确数据采集系统的功能需求和性能需求。
功能需求主要包括：能够实时采集各种类型的数据，如温度、湿度、压力等；能够实时传输数据至服务器或本地存储设备；具备数据预处理功能，如滤波、去噪等。
性能需求主要包括：系统应具备高稳定性、低功耗、快速响应等特点。
此外，还需考虑系统的可扩展性和可维护性。
三、系统设计1. 硬件设计硬件设计是数据采集系统的基础。
我们选用一款具有高性能、低功耗特点的嵌入式处理器作为核心部件，同时配备必要的传感器、通信模块等。
传感器负责采集各种类型的数据，通信模块负责将数据传输至服务器或本地存储设备。
此外，还需设计合理的电源模块，以保证系统的稳定性和续航能力。
2. 软件设计软件设计包括操作系统选择、驱动程序开发、应用程序开发等方面。
我们选择嵌入式Linux作为操作系统，具有轻量级、高效率、高稳定性等特点。
驱动程序负责与硬件设备进行通信，实现数据的采集和传输。
应用程序负责实现数据预处理、存储、传输等功能。
四、系统实现1. 驱动程序开发驱动程序是连接硬件和软件的桥梁，我们根据硬件设备的接口和协议，编写相应的驱动程序，实现数据的实时采集和传输。
2. 应用程序开发应用程序负责实现数据预处理、存储、传输等功能。
我们采用C/C++语言进行开发，利用Linux系统的多线程、多进程等特性，实现系统的并发处理能力。
同时，我们利用数据库技术实现数据的存储和管理，方便后续的数据分析和处理。
3. 系统集成与测试在系统集成与测试阶段，我们将硬件和软件进行集成，进行系统测试和性能评估。
数据采集系统设计方案
数据采集系统设计方案摘要：本文为一份数据采集系统的设计方案，旨在提供一个高效、可靠的数据采集解决方案。
首先分析了数据采集的意义，接着介绍了系统的整体架构和各个模块的功能设计。
然后详细阐述了涉及到的技术选型和系统实施计划。
最后针对可能遇到的问题，提供了相应的解决方案。
通过本文提供的设计方案，可以有效地满足数据采集的需求，并提高数据的准确度和可用性。
一、引言数据采集是信息管理领域中非常重要的一环，能够帮助机构、企业等实现大规模数据的自动收集和整理。
而数据采集系统旨在解决数据采集过程中遇到的瓶颈和难题，并提供高效的数据采集工具。
本文旨在设计一个可靠、高效的数据采集系统，满足企业对数据采集的需求。
二、系统架构设计数据采集系统采用了分布式架构设计，包含四个关键的模块：数据采集模块、数据存储模块、数据处理模块、数据展示模块。
数据采集模块主要负责从多个数据源收集数据，并进行初步的清洗和整理。
采集模块需要支持多种数据采集方式，如爬虫采集、API采集、文件导入等，以确保能够覆盖不同数据源的采集需求。
此外，数据采集模块还需要具备实时采集和定时采集的功能，以满足不同采集频率的需求。
2. 数据存储模块数据存储模块负责将采集到的数据存储到数据库或者数据仓库中。
系统可以根据实际需求选择合适的存储技术，如关系型数据库、NoSQL数据库等。
数据存储模块还需要支持数据的备份和容灾，以确保数据的可靠性和安全性。
3. 数据处理模块数据处理模块对采集到的数据进行预处理和加工，以满足后续的分析和应用需求。
包括数据清洗、数据转换、数据聚合等操作。
数据处理模块还需要支持自定义的数据加工规则，以满足不同业务场景下的数据需求。
数据展示模块负责将处理后的数据以可视化的形式展示给用户。
可以通过图表、报表、仪表盘等方式展示数据，以便用户能够直观地理解和分析数据。
三、技术选型1. 数据采集模块在数据采集模块中，可以选用Python作为主要的开发语言，利用其丰富的第三方库和成熟的爬虫框架进行数据采集工作。
可视化实时数据采集系统设计与实现
证测量结果 的准确 性 ， 该器件 具 有 ３路 内置 自测试
计算机与通信 的紧密结合极大地推动 了工业化
方式 ， 可分别测试 Ｒ Ｆ＋ Ｅ 高基 准 电压值 ， Ｅ Ｒ Ｆ一低基 准 电压值和 Ｒ Ｆ＋ ２ ， Ｅ ／ 值 该器 件 的模拟量 输入 范 围
为 Ｒ Ｆ＋一Ｒ Ｆ一， 般模 拟 量 的 变化 范 围为 ０— Ｅ Ｅ 一
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计 算机 技 术
化ｎｔ自 ｎｄ Ｉ 仪ｍｅｎ２ｎ Ｃｈｅｍｉａｌ３～ 工ｏ 化ｎｓｒ表 ｔ ｉ ，４ｃ）ｎｄｕｓ１ 动 及ｔｕ ， ０ ３４ Ｉ９４ ０ （： ７ Ｃｏ ｒｌａ ｓ
可 视 化 实 时数 据 采 集 系统 设 计 与 实现
收 稿 日期 ：０ ７０ － ２ ０ －３２ ４
维普资讯
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４ ０・
化 工
自 动 化 及 仪 表
第３ ４卷
低 功率 收发器 ， 只需单 电压 ＋ ５Ｖ供 电， 芯 片中包 该
含有 １ 个驱动器 以及 １个接 收器 ， 与上 位机 接 口简 单 。Ｒ ． ８ 最 大 的优 点在 于它 的多点 总线 互连 功 Ｓ４ ５ 能 ， Ｓ ４ ５可 以连 接 １台主 机 和多 台终 端 同时通 Ｒ ．８
单片机 。它 与工业标准 ８ ５ 单 片机完 全兼容 ， ０１ 工作
时钟最高可 达到 ２ ｚ 比 ８ ５ ４ＭＨ ， ０ １系列单 片机更 加灵
在本 系 统 中选 用 了美 国 ＭＡ Ｉ 公 司 生 产 的 ＸＭ ＭＡ ４ ５集成 电路 ， Ｘ８ 完成与 ＩＭ—Ｃ上位 机的异步 数 Ｂ Ｐ
Ｖ Ｄ之 间变 化 ， Ｐ Ｄ Ｒ １和 Ｒ ２采 用 多 圈精密 电位器 。 Ｐ Ａ ８ Ｃ １ 片机与 Ｔ Ｃ ５ ３的硬件 接 口电路如 图 ２ Ｔ９ ５ 单 Ｌ ２４
实时系统中的数据采集与处理方法(二)
实时系统中的数据采集与处理方法随着科技的不断进步和发展，实时系统在各个领域得到了广泛的应用，尤其是在工业自动化、交通运输、医疗健康等领域。
实时系统的核心是数据的采集和处理，如何高效地采集和处理数据成为了实时系统设计的重要一环。
本文将探讨实时系统中的数据采集与处理方法，以及一些常见的应用场景。
一、数据采集方法数据采集是实时系统的第一步，主要包括传感器数据的获取和信号的采集。
在实时系统中，常用的数据采集方法有以下几种：1.模拟信号采集：通过模拟传感器获取的模拟信号转换为数字信号，常用的方法有模拟转数字转换器（ADC）和传感器接口电路。
ADC将模拟信号转换为数字信号，传感器接口电路则负责连接传感器和ADC，将传感器信号传输至ADC进行转换。
2.数字信号采集：数字传感器直接输出数字信号，无需进行转换。
如温度传感器、压力传感器等。
数字信号采集具有简单、方便等优势，适用于一些数字量测量的场景。
3.网络采集：获取物理环境中分布式传感器的数据，通过网络传输至中心服务器进行集中处理。
网络采集可利用现有的网络基础设施，提高系统的可扩展性和灵活性。
二、数据处理方法数据采集后，需要对数据进行处理和分析，以获得有用的信息和结论。
以下是几种常见的数据处理方法：1.实时算法：对实时数据进行实时处理和计算，通过算法提取出关键信息，并进行实时监控和报警。
实时算法是实时系统中常用的处理方法，如滤波、降噪、波形分析等。
2.数据挖掘：通过建立数学模型和算法，挖掘隐藏在数据中的规律和模式。
数据挖掘可用于异常检测、预测分析等，对于大规模的数据分析具有重要意义。
3.机器学习：通过训练机器学习模型，对数据进行分类、预测和决策。
机器学习适用于复杂的数据分析场景，可以处理大量的数据，并从中学习和改进。
三、应用场景举例实时系统中的数据采集与处理方法应用广泛，以下是几个常见的应用场景：1.工业自动化：工业生产中需要实时采集和处理各种传感器数据，如温度、湿度、压力等。
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实时数据采集系统设计与实现
TM
汇 报 人 ： 黄文君 导 师 ： 王华忠
2012-11-16
初 步 方 案
TM
目录
后续计划 系统实现 系统设计 需求分析
数据存储形式在聚变领域更国际化，易访问 Mdsplus：存储数据多样化；多语言访问；存储效率高 数据存储访问更实时，高效
原始dat文件
buf(Flag_c++)->存储起来 V(prod_sem)//cons_sem++
核心代码： 封装了三个信号量操作
存储模式修改 -生产者/消费者代码
采集线程
存储线程
存储函数修改
新函数特点： 优点： 存储数据的同时，存储了时间。无需像以前需提前存储时间轴 通过DIM_OF命令就能拿到时间，就能拿到缩略数据 代码足够简单，增大了服务端代码的移植性 缺点： 速度稍微慢了些（0.5MB，0.026948变到了0.04s），但是由于存储 模式的修改，影响不大。只是稍微增大了延时时间。
-生产者/消费者模式分析
我不是 龟速！
存储模式修改
生产者
消费者
Flag_p = 0 P(prod_sem)//prod_sem— 产生数据->buf(Flag_p++) V(cons_sem)//cons_sem++
信号量： prod_sem=m cons_sem=0
Flag_c= 0
P(cons_sem)//prod_sem—
消费者
Occupied(5s-10s)(20s-25s)
双缓冲模式：
存储模式修改 -双缓冲模式性能分析
分析1：当采用双缓冲时，如果消费者速度慢，Occupied数据没拿走，生产者又 写数据进去了，那数据丢失了。如果多缓冲，那生产者，消费者每次检查缓冲数 据过多，代价更大 分析2：两者都需要时刻主动循环检查缓冲区状况，这样浪费计算机资源，盲目性 比较大 分析1 : (具体分析)以每台服务器承担两台采集机而言： 每个通道大小：250K*5s*2B=2.5MB 服务器承载数据量大小为2.5MB*100（通道数/台）*2台=500MB
再将服务端程序与其它型号采集机进行调试，完善服务端程序。
10/4/2018
Thank
缩略数据代码细节
10/4/2018
存储模式修改 -细节修改
1：多进程调用比多线程调用，并发存储速度要快。所以将原来的多线程 程序改成现在的多进程
2：利用mdsplus的分布式特性，将east树的脉冲树的写入，转换成对多 颗子树（east_ts1,east_ts2..）的单独写入，减少并发性
3：时间片拼接机制 由于理论上每片60MB时Mdsplus读写性能最好，但是由于采集卡限制， 实际中每片数据量250K*2s*2B=1MB；将小时间片拼接成一个更大的buf （内存）；时间片选择更加灵活 4：为了提高服务器端代码的通用性，在采集端将数据重新组装好，服务 端只需存储数据，无需理解采集端
缩略数据修改
存在的必要性：类似于google Map（先显示信号整体趋势[2000个点]，再细看）
SetTimeContext（起，终，(终-起）/2000） DIM_OF MdsValue(时间) MdsValue(数据） Build_signal(数据，时间)
解决方案：用空间换时间。
单独存储缩略数据，供用户第一次访问；这样所有用户第一次访问数据(A001)时， 都不需要自己抽取数据，而只需要访问缩略数据(A001_s)即可 和以前不同点：尽量保持写数据进程的通用性，也为了提高写数据进程的速度。 将写缩略数据进程剥离出来，写数据进程每隔20s通过消息队列通知写缩略进程。 缩略进程就负责抽取数据；然后写数据进程继续工作，不影响写数据进程速度。
1：目前，采集存储模块基本搭建完毕。
采集控制台，主控制模块（控制模型树重建+脉冲树简历），采集机程序， 服务器程序（主存储程序+写缩略数据程序）初步运行正常
2：下一步： 首先对采集存储模块进行压力测试（多台采集机对一台服务器），并 逐步完善采集存储模块； 然后将数据发布模块与采集存储模块组合起来，进行性能分析；
Compress算法
Lzo文件
Decompress算法
预期：为EAST的持续放电设计一套基于mdsplus的实时 数据采集系统 （系统要求：实时，高采样率，稳定）
10/4/2018
采集控制台
数据存储服务器
2000多道信号
①Request
MOVE
客户端 EastScope WebScope
数据发布服务器
以千兆网络端口（传输速度125MB/S）,端口接收时间5s(但网络拥塞处理机制)
但是存储速度,每个通道大概0.04s~0.08s（<100MB/s）,但是当并发程度大时， 会出现速度的不确定性（会出现5s内无法将所有通道数据存储起来）。双缓冲模 式没有缓冲存储机制，如果当前缓冲没有存储完毕，数据会被覆盖。
跨网段：所网，采集网
NAS数据存储
数据发布 模块
采集存储 模块
-分时间片机制+双缓冲
基本原理： 将整个长的时间片分成一段段的时间片，以时间片为 单位，这样就能实时看到某个时间片的数据，无需等到一炮 实验结束后，才能看到数据
。。。。 0~5s 5~10s 995~100s）（15~20S)