智能移动终端的数据监控系统的解决方案

智能移动终端的数据监控系统的解决方案

引言

工业监控设备(仪器仪表)主要由数据采集，显示以及数据输出(有

线向pc传送)等部分构成。现有工业用数据监控设备多为专用设备，

如安捷伦dso9000,日本bits的hm-2g等，其便携性差，成本高。

部分数据监控设备通过usb线或wifi等方式，将监控所得数据传

输至专用pc，有一定的制约性，价格昂贵。如图1所示数据采集器，

作为与pc机配合使用的专用硬件，通过usb线或wifi将串口数据

传输至pc机，进行数据采集和监视。

图1传统监控设备系统总框图fig.1system chart of the triditiona surveillance device

随着智能移动终端应用的推广，采用智能移动终端替代专用设备

的显示以及数据传送的部分功能,成为研究的热点和趋势。android

系统是基于linux的开源操作系统平台，凭借其开放性技术，大大

降低产品的开发成本，有助于在激烈的市场竞争中获得用户青睐。本文针对以上问题设计了运行在android智能移动终端上的数据

监控系统。系统旨在利用移动终端在数据存储、远程传输、监控等

方面的优势，实现专业数据采集器的部分功能，由此，无需专用

pc,由个人所持智能移动终端便可实现现场数据查询和远程数据传送。降低产品自身的价格的同时,也能减少pc机的固定投资成本。1系统分析与设计

整套系统需实现工业数据监控设备的功能，故主要包括两大部分：数据采集器实现对工业设备中相关数据的采集，并传送至移动终端；

智能移动终端实现数据的显示、存储、回放、远程发送等功能。

在移动智能终端方面，android智能操作系统成为近年来最受关注

的操作系统，由于它的免费性，以及系统的开放性，使开发人员可

以随时取得程序的源代码，这对于程序开发人员和运营商定制非常

重要。在移动智能终端支持方面，三星、摩托罗拉、多普达等国际

一线厂商几乎倾倒性的发展android，在2011年第一季度android

操作系统己经跃居智能终端操

作系统的榜首。随着android技术的迅猛发展和日趋成熟，android

操作系统在手持终端中所占比例正逐步上升，其开放性、便携性、良好的兼容性、无缝结合网络通信等特点将使android操作系统在

各个领域中都有着广泛的应用。

rs232c在工业设备之间的数据交换及设备控制上占有举足轻重的

位置，原因在于rs232c的成熟性和简单性。串行通信网络物理层

是建立在rs232c（rs485）基础之上，至今rs232c仍被用于各种设

备之间数据交换。几乎所有的mpu都标准配备uart，在电路设计，设备编程，设备连接，以及设备数据交换的事实监视，都必不可少

的需要查看记录数据交换内容，由此产生了rs232c数据分析仪。

现有rs232c监视器多为专用硬件来采集串行通信中的数据线和控

制线信息，通过usb把信息送到pc上，由专用软件显示出来。也

有做成专用设备自带显示器和数据输出口。rs232c数据分析仪由于

是面对研发人员，使用数量相对较少，目前也只有少数厂家生产。

图2系统总框图

fig.2system chart of the whole system

采集数据的硬件设备将实现rs232c数据分析仪的功能，由于智能

移动终端已具有显示、存储数据等功能，故将传统数据监视器的相

应功能进行部分裁剪，并增加数据通过移动终端远程发送。

就采集数据的硬件与移动终端通信的方式而言，选择有usb、蓝牙、

及wifi传输等方式。其中，利用usb数据线进行传输的速率最高，但是由于手机厂商出于各方面因素的考虑，android手机不具备usb host功能，并且若将数据采集硬件作为usb host的话，势必会增

加数据采集端硬件的制作成本，利用usb进行两者间的数据传输不

可行。就wifi而言，进行硬件端与手机端的wifi匹配不利于普通

用户操作，并且若建立wifi网络环境，也会增加相应成本。故，

最终选择以蓝牙方式进行数据采集硬件与移动终端的通行。蓝牙2.0的传输速率为1m/s，传输距离为10米，完全满足两段通信的使用

要求。

2移动终端软件设计

2.1数据采集模块

数据采集模块主要包括android端与硬件端蓝牙通信的建立。android平台提供了android.bluetooth包用于蓝牙应用。本系统android智能终端作为客户端主动连接采集数据的硬件，连接流程

如下：

1.注册broadcastreceiver来获取蓝牙状态、搜索设备等消息；

2.使用blueadatper的搜索；

3.在broadcastreceiver的onreceive()里取得搜索所得的蓝牙设备信息(如名称，mac，rssi)；

4.通过设

备的mac地址来建立一个bluetoothdevice对象；5.由bluetoothdevice衍生出bluetoothsocket，准备socket来读写设备；6.通过bluetoothsocket的createrf commsockettoservicerecord()方法来选择连接的协议/服务；

7.connect之后(如果还没配对则系统自动提示)，使用bluetoothsocket的getinputstream()和getoutputstream()来读

写蓝牙设备。

通过以上步骤，android智能终端与硬件设备建立蓝牙通信，可进

行数据传输。

2.2波形显示模块

大部分仪器仪表中，对测试的数据采用数据和波形的形式在屏幕

上显示出来，故该模块以数据示波器为例，显示波形用于辅助频谱

观察，数据走势，提供视觉直观感受。

2.2.1坐标转换算法

在android端需将实际数据转换为软件界面的相应坐标进行绘制。首先按显示量程及纵坐标最大采样点进行相应的比例变化，然后在

按照android系统得窗口坐标系进行相应转化，主要代码如下：

实际电压值转化为屏幕视口纵坐标：private float

voltage2waveform(float voltage)

{return(voltage/generaldata.getgdata().

getgrange()+1)*(height/2);

}

其中，参数voltage为实际电压值；generaldata.

getgdata().getgrange()为用户选择的显示量程；height为绘图区域的高度。

视口纵坐标转化为窗口纵坐标:

public float testdata(float real_data)

{return height-real_data+1;

}

其中，参数real_data为视口纵坐标；height为绘图区域的高度。经过以上两步方法，便可将实际数据值转化为android端屏幕的

绘制值。

2.2.2软件绘图方式浅析

android sdk提供了两个可操作canvas（画布）的类：view和surfaceview。利用view的ondraw()方法绘制画布。在本软件中程

序启动时，即开启绘图线程，当接受到相应数据时，折算后的绘制值将被传入绘图线程，进行实时绘制。

以下为绘制波形所涉及到的部分代码：

public waveformplotthread(surfaceholder surfaceholder, waveformview view)

{holder=surfaceholder;

plot_area=view;

}

public void run(){

canvas c;

while(_run){c=null;try{

c=holder.lockcanvas(null);synchronized(holder)

{plot_area.plotpoints(c);}

}finally{

if(c!=null){

holder.unlockcanvasandpost(c);

}

}}

}

public void surfacecreated(surfaceholder holder)

{plot_thread=new waveformplotthread(getholder(),this); plot_thread.setrunning(true);plot_thread.start();

}

其中，plot_thread为waveformplotthread的对象。在绘制区域被创建时便启动该线程，实现实时绘制。本函数使用surfaceview 实现绘图，其绘制支持双缓冲区技术，绘制图形的效率更高。使用时，需继承surfaceview的类，并实现surfaceholder.callback

接口。

图3数据实时显示

fig.3real time display of the data

2.3数据存储模块

android采用专门为嵌入式产品而设计的轻量级数据库sqlite。

本软件端将接收到的数据存储至移动终端的sd卡上。通过sqlitedatabase.openorcreatedatabase方法可以打开已存在的数

据库，或创建新的数据库。开启软件时，自动建立data_monitor.db

数据库文件，每次接受数据会以接收时间作为表名建表，例如：2012

年01月04日23点28分55秒建表，存储周期为30秒，则表名为：

_2012_01_04_23_28_55_30。

2.4查看历史模块

在软件界面，点击“历史”按钮，系统将停止接受硬件传来的数据，并跳转至“回放”界面，在此界面中点击“查看历史”，进入

查看历史界面，浏览数据库存储的历史数据文件。点击相应表名，可选择查看或删除该表。查看时可进行数据回放，显示频谱。

图4查看历史

fig.4check the record

图5记录回放

fig.5record display

3结论

本文给出了使用移动终端的显示及远程传输功能，与外部硬件配合，能够简单的实现现场数据采集和远程数据监控等功能。移动终端在工业上的应用还处于萌芽期，而利用人手必备的移动终端，配合简单的数据采集硬件设备，达到监控仪表的部分功能，便是移动终端在工业应用上的良好实现方式之一。若建立后台服务器的数据存储，并进行进一步改善和维护，那么将推进工业数据采集步入云端处理的过程。，

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