基于MDC103的模拟飞控数据采集系统设计与联试故障分析
摘 要：该文依据某飞行试验测试任务的需要，详细描述了基于通用采集系统KAM500下的MDC103板卡下模拟飞控数据测试系统的搭建和模拟飞控隔离器的设计，并通过分析模拟飞控的接口电路，解决了地面联试中飞控系统与数据采集系统之间的交联问题，实现了模拟飞控的数据采集，顺利保证了型号任务。
关键词：模拟飞控 MDC103板卡 系统设计 故障分析
Analog Flight Control Data Acquisition System Design And Associated Test Failure Analysis Based MDC103
Chen Xinhua Yin Chuan Gu Shipeng
( Chinese Flight Test Establishment， Xi'an Shaanxi，710089，China )
飛控计算机是飞行器飞行系统的中央控制单元。随着航空技术的发展，飞控计算机正向着多功能、低成本、高精度和小型化的方向发展。通过其内部的控制算法，飞控计算机将根据飞行器自身传感器测得的飞机的姿态、高度、速度等参数，对飞行员的操作或者指令做出适当的输出响应，控制飞行器飞行姿态，完成飞行员所希望的动作。该文主要讲述的是在KAM500采集系统下，利用MDC103板卡搭建某型模拟飞控计算机的采集系统的设计以及在联试时解决的飞控数据无法采集的问题。
1 模拟飞控测试系统
1.1 模拟飞控计算机的测试接口特性
通过前期调研与协调，决定通过预留的检测口对模拟飞控数据进行实时采集，这样既能够顺利采集模拟飞控的数据又不影响飞行器的控制。根据厂家提供的资料，该型模拟飞控计算机检测口通道内部信号建立时间大约为2～3 ms，数据输出是通过6根地址线以及2根数据线来完成的。飞控计算机内部通过判读地址线的高低电平，将外部的选通地址与其内部各个模拟量所在的内部地址进行比对，从而将与之所对应的开关接通，然后将所需要的模拟量通过数据线输出。数据线与地址线的电气特性分别如下所示。
(1)数据线信号输出特性：①信号形式：差分;②信号电平：±10V;
(2)地址选通信号输入特性：①每通道6线地址输出;②输出形式：地/开; ③逻辑电平：“地/开”形式，计算机内部上拉12 V，形成“地/12 V”地址选通信号。逻辑“0”：0 V，选通地址线与选通源(地)连接;逻辑“1”：开路，选通地址线悬空(开)。
1.2 模拟飞控采集测试方案
KAM-500是性能卓越的模块式PCM数据采集系统，符合IRIG-106标准，也满足民用飞机适航标准，已被批准可以应用于飞机机载测试设备系统。在测试方案中，针对模拟飞控测试接口的电气特性，笔者选用KAM500数据采集系统所采用的模块是MDC系列中的MDC/103板卡。
MDC/103是一块具有双通道的采集板卡，每个通道最多能够设置64个测试参数，每个通道的循环周期T可选择从3.2 ms到512 ms，由于每个通道64个测试参数循环采集，因此，每个参数的采样时间t(即地址线选通后最大通讯建立时间)通过计算可以得出：
t=(3.2～512)ms÷64=50u～8ms (1)
满足模拟飞控计算机检测口通道循环时间大约为2～3 ms的采样要求。
而MDC/103板卡的数据线输入与模拟飞控数据输出口电气特性一致，都是±10 V的差分信号。MDC/103板卡的地址线同样为6根地址线，但是输出形式为12 V/接地，12 V逻辑值为“1”，接地逻辑值为“0”。
由于MDC/103板卡的地址线的电气特性与模拟飞控的地址线的电气特性不一样，另外为了防止机载测试设备影响飞机模拟飞控计算机工作状态，因此，需要开发一款既实现地址线的电气特性转换，又完成与原机设备的电气隔离的模拟飞控匹配隔离器。
1.3 模拟飞控隔离器的设计
模拟隔离器的功能主要是将采集设备输出的2路(各6位)参数地址选择信号匹配隔离之后以地/开的形式传给模拟飞控计算机，选通所需要采集的PAM参数;同时，接收模拟飞控计算机输出的两路差分PAM信号，隔离之后再以差分得形式传输给采集器。根据上述的分析可知，模拟隔离器主要包括两个部分，即地址线的匹配隔离输出和数据PAM信号的隔离输出。其原理框图如图1所示。
1.3.1 电路设计
由于PAM信号输入输出都是差动±10 V信号，因此整个模拟通路的增益为1，所以信号通路中的各级电路的增益也都是1。在输入缓冲电路设计时，主要考虑信号输入范围，信号建立时间、增益误差和工作的温度范围，综合以上因素，笔者选用AD公司的仪表放大器AD8250，其作用是将模拟飞控计算机输出的两路差分PAM信号转换为单端信号。为了防止高频信号干扰，可在信号的输入端搭建一个低通RC滤波网络，其信号带宽FilterFreq为：
FilterFreq=1/[2πR×(2C1+C2)]
在隔离电路的设计上，通过对比AD215、AD204、ISO124和ISO120的具体参数，最终选定电路设计采用AD215，虽然AD215的增益误差较大，但是可通过后级的增益调整电路进行修正。根据AD215的数据手册，可以得出AD215的增益为1 时的电路图如图2所示。
由于AD215的输出有一定的偏置电压，所以需要对其调零。笔者通过R3、R4、R5构成调零电路。同时，为了保证调零电路的电源精度，调零电路的电源由基准电压电路提供。
增益调理电路是由OP284组成的典型反向放大器;输出驱动电路则是利用OP284搭成的典型单端转差分电路。这里不再赘言。整个隔离器的整個设计原理如图3所示。
地址线的信号隔离，笔者通过三个ISO7220BD来实现。ISO7220BD是一个双通道隔离器。由于采用数字隔离的方式， ISO7220BD输出的信号，通过接入三极管，然后再接入飞控计算机测试端口，由飞控计算机的内部电路将接地/开路上拉为12 V/0V。
1.3.2 信号建立时间
由于MDC/103板卡的最小采样时间为50 us，因此该型隔离器的信号建立时间应小于50 us，信号从输入到输出，一共经过了5级调理电路，其器件分别是AD8250、AD215和3个OP284。其中AD8250的信号建立时间为615ns，AD215的信号建立时间为9 us，OP284的信号建立时间为4 us。
因此，隔离器模拟通路的信号建立时间T：
T=615ns+9us+4us+4us+4us=21.615us，满足信号最短建立时间50 us的需要。
1.3.3 模拟电路的精度
由于模拟通路设有增益调整电路，产品调试时可将增益误差δ控制在需要的范围之内。电路的误差主要是由于增益温度漂移和器件输入失调电压产生。
由于增益调整电路及输出驱动电路的增益电阻选用的都是高稳定性电阻，温度系数很小，因此，增益温度附加的误差几乎可以忽略不计。只计算输入失调电压以及失调电压温度漂移引起的误差。
例如：AD8250的精度指标如下：
失调电压：0.39 mV;
失调电压飘移：1.7 uV/℃;
全温区增益误差δ1：0.067%。
由于模拟飞控的使用环境为-40 ℃～80 ℃;因此，在20 ℃±60 ℃范围内的失调电压V=±0.39 mV×1.7 uV/℃×60 ℃=±0.492 mV。
而由失调电压带来的误差δ5则为：δ5±0.492mV/20V×100%=0.00246%;
同样的道理，AD215和OP284的失调电压带来的误差δ6和δ7的值分别为0.008%和0.00148%，而整个电路的精度总误差为：
δs=±δ(δ12+δ22+δ32+δ42+δ52+δ62+δ72)1/2
=0.133%，满足设计要求。
2 联试故障现象与分析
2.1 初步分析
按照上述的方案，笔者完成了隔离器的设计，并将数据采集系统与模拟飞控计算机进行地面联试，却发现数据无变化。通过分析联试的数据，数据显示的结果只是对最初上电状态进行相应的采集，而对后面的数据变化，MDC/103板卡仿佛没有采集。降低MDC/103通道的采样率，现象依旧。将按照技术协议设计的模拟飞控采集仿真器与KAM500采集系统相连接，数据能够正常采集，证实采集系统没有问题，初步判断故障的原因在模拟飞控的测试接口。
通过利用示波器测量模拟飞控测试端口的通道建立时间，发现从地址线信号输入到模拟量信号输出的时间大约为18 ms，而MDC/103板卡单个通道的采样时间(即地址线状态跳变最长时间)t最大为8 ms，因此当MDC/103的地址线发生跳变时，模拟飞控测试端口还处在判读地址线，等待输出数据值状态，而当下一个地址线状态输入的时候，由于地址线状态发生变化，所以模拟飞控测试端口重新进行判断，因此测试端口一直处于判断地址线的状态，从而无法向外输出MDC/103所选择的模拟量参数。显然，地面联试出错的原因是可以初步定位为是由于测试端口通道建立时间偏大所造成的。那么，是什么原因造成通道的建立时间偏大呢?
2.2 进一步分析定位
通过分析模拟飞控的测试端口电路，发现厂家设计员为了防止高频干扰和电压的抖动，在模拟飞控的测试端口电路设计了RC滤波电路和电压比较器电路，使得通道建立的时间里包含了电压比较器的电容充放电时间和RC滤波的时间，存在一定的延时，且延时时间大于MDC的最少跳变的时间8MS，因此，就出现了模拟飞控数据无法采集的现象。由于，模拟飞控测试端口的技术指标与之前签署的协调纪要不一致，因此建议厂家优化模拟飞控测试端口设计。
3 结语
通过与新的飞控计算机地面联试，隔离盒与MDC/103板卡的配合使用能够很好的完成模拟飞控计算机所发出的数据，在后续的试飞任务中也顺利保障了试飞数据的采集。该测试方案的成功应用，节省了用于研制专门的模拟飞控采集器及相关配套设备的经费，创造了较为可观的经济效益，同时对于其它类似的选通形式的模拟量的测量具有一定的工程参考意义。
参考文献
[1] ACRA公司.MDC/103板卡使用手册[Z].2006.
[2] AD公司.ISO7220英文说明书[Z].
[3] AD公司.AD8253英文说明书[Z].
[4] AD公司.AD215英文说明书[Z].
[2] AD公司.OP284英文说明书[Z].
[5] 童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].高等教育出版社，2006.
作者：陈新华 尹川 谷士鹏
一、卡考勤机考勤采集
1、 连接各厂区打卡机网络线，确保能与各考勤机通讯。
2、 打开M300中控考勤软件，选择数据 菜单，初始化系统(I)
3、 连接任何一台考勤机，选择设备管理 菜单—下载人员及其
指纹信息—下载(U)
4、 连接全部考勤机(
1、
2、
3、
4、
10、11号)，选择全部考勤
机，右键—从设备下载记录
5、 点击右上角出勤记录 按钮，选择时间范围，点击查询。核
对记录数量，数量正确则点击高级导出。选择导出路径及文件名称，导出设置(导出类型：SQL脚本，字段：PIN、CARDNO、CHECKTIME、SENSORID，SQL选项：表名是ic_check)，最后点击右下方导出数据(E)。
6、 当系统没有员工资料需要更新时，则选择全部考勤机，右
键—清除设备中的记录数据。最后选择设备管理 菜单—同步设备时间，完成采集。
7、 当系统有员工资料需要更新时，则选择全部考勤机，选择
设备管理 菜单—设备管理。在左边设备列表栏选择设备，点击清除设备全部数据，每个设备都要点击一次，完成清空设备数据。
8、 员工资料导入考勤机：打开公司考勤软件—选择东风—确
定。打开当月帐期—考勤机管理—8408stdf。
管理方式：下载IC卡资料;考勤机：选择对应的考勤机;位置：空;点击执行。依次操作每个考勤机，完成后关闭软件。打开公司考勤软件—选择鑫瑞—确定。打开当月帐期—考勤机管理—8408stdf。余下操作同上。
9、 打开M300中控考勤软件，连接全部设备，确认人员数。
最后选择设备管理 菜单—同步设备时间，完成采集。
10、 考勤导入：打开SQL文件，替换列名(PIN—ID2;SENSORID
—STATION)。选取鑫瑞数据，选择鑫瑞数据库，执行。选取东风数据，选择东风数据库，执行。
11、 完成卡类考勤机M300的考勤数据采集和员工数据更新。
二、指纹考勤机考勤采集
1、 连接各厂区指纹卡机网络线，确保能与各指纹考勤机通讯。
2、 打开ICLOCK200中控考勤软件，选择数据 菜单，初始化
系统(I)
3、 连接任何一台考勤机，选择设备管理 菜单—下载人员及其
指纹信息—下载(U)
4、 连接全部考勤机(E厂车库、E厂正门、C厂侧门、C厂圆
盘)，选择全部考勤机，右键—从设备下载记录
5、 点击右上角出勤记录 按钮，选择时间范围，点击查询。核
对记录数量，数量正确则点击高级导出。选择导出路径及文件名称，导出设置(导出类型：SQL脚本，字段：PIN、CARDNO、CHECKTIME、SENSORID，SQL选项：表名
是ic_check)，最后点击右下方导出数据(E)。
6、 当系统没有员工资料需要更新时，则选择全部考勤机，右
键—清除设备中的记录数据。最后选择设备管理 菜单—同步设备时间，完成采集。
7、 当系统有员工资料需要更新时，则选择全部考勤机，选择
设备管理 菜单—设备管理。在左边设备列表栏选择设备，点击清除设备全部数据，每个设备都要点击一次，完成清空设备数据。
8、 选择数据 菜单，初始化系统(I)
9、 在人力资源部指纹考勤机导出员工资料到U盘，插入U盘。
选择数据 —USB闪盘管理，选择自助式指纹打卡钟或彩屏机，点击从U盘导入用户数据，完成关闭窗口。
10、 连接全部指纹考勤机，选择设备管理 菜单—上传人员信息
到设备。左边点击总公司，确认人员数和指纹数;右边选择全部考勤机，上传(U)。最后选择设备管理 菜单—同步设备时间，完成采集。
11、 考勤导入：打开SQL文件，替换列名(PIN—ID2;SENSORID
—STATION)。由于东风鑫瑞数据无法自动分开，故选取全部数据，选择鑫瑞数据库，执行。选取全部数据，选择东风数据库，执行。删除东风数据库中的鑫瑞数据，以及鑫瑞数据库中的东风数据。最后执行行政—生产转换，完成数据导入。
早前有看到新闻说3.5万人冒领社保1.27亿元的消息，似乎每年我国都会发生社保冒领、骗领的问题，虽然这次已经追回1.22亿，但是，请问为何年年会出现这种状况?而且冒领人群数量如此之多?应该采取什么措施来解决这个问题?
首先，深究社保冒领、骗领行为的根本原因，一方面自然是人自身的问题--贪心、爱占便宜，另一方面，政府的监管体系的漏洞—成功冒领后，即使被发现也没事，退还社保金即可，没有任何法律惩罚的压力，这也是如此之多的人大胆冒领的重要原因之一。 监管体系本应包括四个方面：
领取社保人员信息登记体系
领取社保人员信息核对及发放社保体系
骗领、冒领社保行为惩罚体系
政府执行人员执行规范
针对这些问题，给出以下建议：
运用科技手段保障社保信息登记和核对过程的准确性，如使用博纳思BSI信息采集和BSC社保年审认证系统。
博纳思BSI信息采集和BSC年审认证系统包含了二代证信息、人脸、指纹、掌静脉等信息的采集和比对，既高效又准确，同时，系统也解决了社保信息采集及验证阶段的人力分配问题，由于是移动设备，分发给当地村委会由其组织采集即可。
BSI信息采集管理系统产品优势
全面性：融合了照片、掌静脉、指纹等多种信息采集方式。
多样性：采集方法包括现场采集、社保数据导入、公安数据导入等。
灵活性：表格模板可以根据当地的要求改动、可以根据当地需求选择打印项。 简便性：只需刷身份证，即可开始采集指纹和掌静脉等信息
BSC产品优势
性价比最高，用户群体广
验证准确高
验证方式多样，如指纹、掌静脉、人像或者综合使用
可方便查询认证信息
操作简洁
容易保存和统计
自2009年新型农村社会养老保险试点(以下简称新农保)开始推行以来，为了缓解社保人员信息采集管理成为首要问题，在国家确定的基本政策框架内，深圳市博纳思公司携强大的技术实力和先进的技术手段自主研发了BSI信息采集管理系统，有效的帮助基层社保部门在此工作上更加现代化，提高效率，减轻巨大的工作量，在不断创新和突破下，并在河南、河北等二十多个省份广泛应用，服务6亿多人口，目前效果良好。
测控技术与仪器
0840308234
张臻欢 摘要：
介绍了监控和数据采集系统各部分的功能和运行原理,以及一种基于USB和CAN总线技术的数据采集系统，该系统主要由一个USB-CAN节点和多个数据采集结点构成，采用CAN总线构成通信网，以USB总线接口实现主节点与计算机的通信，数据采集结点完成电力设备参数采集，可以通过一台主机监控多个电力设备状态参数。该系统实现了电力监控系统中的电力参数检测和总线通信，具有实时性强、可靠性高、抗干扰能力强、容易扩展新节点等优点。 关键词：
电力监控、数据采集、功能运行原理、通用串行总线、控制器局域网总线
引言：
计算机的出现，使监控系统的设计与使用发生了巨大的变化。在引入以计算机为基础的系统前，监控系统的功能局限于远程控制和简单的状态信号显示。当以计算机为基础的监控系统出现后，大容量的数据采集和处理才有可能被广泛地运用，并成为计算机系统的基本功能之一。随着电力工业的发展，电力系统的可靠性和电能质量越来越多的受到人们的关注，对电力监控也提出了更高的要求。 1监控及数据采集的功能
1.1数据采集
周期性地从RTU中采集数据是它的基本功能。电力系统中的大多数系统是以查询方式采集数据，即RTU仅在接收到主站对其请求后，才把数据传送给主站。它有2种可选用的RTU响应方式：第一种方式是发送所需点或点集的实际值或状态;另一种方式是仅发送前一次查询请求以来状态发生过的变化或数据值超过一预先定义的增量变化范围的点或点集。后者称为报告异常事件方式。此方式的主要优点是减少了主站处理时间。通信线路中平均负荷也比第一种方式要小。不过，通信线路必须具有足够的带宽容量，以适应最坏情况，即在电力系统出现大干扰时，大量点的数据会发生快速变化，而此时调度员却最需要及时和准确的数据。
数据采集过程可认为是一些专用及高度相关子过程的过程集。这些子过程为：a.对RTU内部数据库的查寻及快速修改;b.主站周期性地对RTU进行查询;c.把主站所需的RTU数据传送给主站;d.校核因传送所引起的数据错误;e.换算数据工程单位;f.通过写入来覆盖数据库中的原有状态或数值。
1.2信息显示
信息显示是有选择地检索数据库中固定数据及实时数据，并将其组合后提供给运行人员的过程。通常将其显示在有限的图形CRT彩色屏幕上。固定数据包括发电厂、变电站接线图的信息及其它不随时变化的可显示信息。可变数据包括二态或三态设备的状态和数量变化，并可能带有符号的模拟量。通过名字或标识符来表示的设备名称和点的标志常被认为固定值，并被附在变量后面。
显示常常选择分层的树结构形式。在此结构中，索引页面(或者叫菜单)允许运行人员用光标定位技术(键盘、鼠标、跟踪球或屏幕接触定位法)来选择各种信息的显示。在同一系统中，常常提供多种显示选择方法，如专用功能键、显示标识符或名字的键盘输入。 专用功能键使显示的时间大为缩短。但由于受空间的限制，因而这种键的数目是有限的。用标识符进行键盘选择，要求运行人员记住及使用相互参照表。
也有除CRT之外的其它显示介质。一般有动态模拟盘，它主要通过灯光的变化来显示。也有在模拟盘上装配数显来显示重要的模拟量数据。
1.3监控
监控是指能操纵远距离设备的运行。这个过程包括发电厂或变电站的选择、被控设备的选择以及执行开关的断开或闭合。因此需采用选择—确认选择—操作的顺序(简称为操作前校核)。必须避免未被选中设备的操作或未发命令就进行错误操作的情况发生，这是监控及数据采集系统中一个重要的设计环节。为了高度安全，通常采用如图1所示的“操作前校核”信息顺序。
1.4报警处理
告诉运行人员发生了异常事件并报告发生的时间、站号、设备和事件的实质，一般称为报警处理。它有多种报警处理及表示方式。处理方法的细节大都被纳入监控及数据采集系统中的一个功能块中。最常用的报警处理输出是按时间先后排列，显示在CRT报警表、打印机硬复制输出和语音报警中。运行人员确认报警之后，立即把运行状态直接转到与其相关的运行位置，进行人工直接干预。
1.5信息存贮及报告
记录和保存运行过程中的状态和数据是电力系统运行中的一项重要任务，通过精确的记录，用来满足各种统计要求和对系统未来运行情况及用电规划进行预测。
记录保存一般的实现方法是按一定的周期间隔获取预先选定的数据集，并把它们保存在一个滚动文件中。存贮周期常被设定为1 h，但某些特殊情况下则需要更频繁获取和保存信息。
监控及数据采集系统中的历史文件为各种表、报告提供了一个有效数据和状态信息源。可在保存历史数据文件的基础上设置各种报表格式，如日、月、年报表等。
1.6事件顺序采集
事件顺序是获得和记录异常事件的发生过程，具有毫秒级事件间隔的时间分辨率。事件一般以离散状态(两态)出现，如断路器的断开或闭合状态。获取记录异常事件，其时间分辨率与中心主站对RTU进行查询的周期无关。当发生异常事件时，RTU主动向主站发送告警信号，因此RTU中的精确时间基值或时钟是事件顺序记录的基础。在大量分散的RTU中，时间基值的精确同步是事件顺序记录的关键，通常主站定时向各RTU发送广播校时命令，以达到与RTU时钟同步。不同RTU之间事件时间分辨率大约为±10 ms。各RTU将所发生的异常事件发送给主站，主站对这些异常事件一起按时间先后排列，随后打印在一张事件顺序记录表上。 1.7数据计算
在监控及数据采集系统中，需要不断利用所采集的数据进行计算，其中包括工程量转换和在给定时间间隔内最大或最小值的计算，以及对时间的积分。对大变压器组进行负荷监视，就是一个计算过程实例。大变压器的最大容量是由它们的最大温升值来确定，而变压器的发热与MVA负荷有密切的联系。与变压器有关的最普通的测量为MW和Mvar，而不是它的输送电流(安培)。监控数据采集系统通过下列公式(MVA)2=(MW)2+(MVAR)2，定期计算MVA，并把它作为实时数据与额定值相比较。
布尔计算用于离散点或点集，并把计算处理结果作为一个新的信息。这个过程被称为“组合过程”，它能确定电力系统中某些部分的特殊状态，如断路器的通断状态等。
2监控及数据采集系统基本运行原理
2.1问答式
电力系统监控及数据的采集大多采用问答(polling)运行方式，主站与各个RTU之间几乎都是问答式。在通信中，这种方式被称为需求分配/时分多路存取。主站控制所有活动，处于主动位置，定时对RTU进行顺序查询。RTU仅对主站查询作出响应。目前，最普通的2种通信配置方式如图2所示。
其中图2(a)是用多条2线或4线制电话线从主站向外辐射。这些通信回路均以半双工方式运行，并且相互独立，一条回路可专用于单个RTU。但通用且比较经济的方法是在一条公共通信线路上连接几个RTU支路。这些线路的媒质可用电话线路、专用电缆、电力载波。在每条线路上，主站查询命令以及RTU响应回送数据采用多路复用技术。主站以异步方式独立地为接在主站处的每条线路服务。每个通道上的信息传送速率可在3 000～9 600 bit/s范围内。这种通信方式数据传输率高，连续传送的信息量大。采用应答方式时，其循环周期只受各RTU支路响应时间的影响，但这种通信方式成本较高。
图2(b)是无线通信方式构成的监控及数据采集系统。无线通信是以民用电台或数传电台作为通讯工具。国家无线电管理委员规定超短波段为数据传输通讯使用频段，频率范围为223～460 MHz。由于无线电台不能长时处于发射状态，因此由无线电台构成的系统主站查询扫描周期一般选择间隔为15，30，60 min。用无线组成的监控数据采集系统基本与用户供电设施相对独立，具有投资少、见效快、维护检修方便、容易扩充等优点。
上述由有线、无线通信方式构成的监控及数据采集系统，其工作原理是主站以串行方式逐一查询扫描各RTU，当查询到某一RTU时，RTU根据接收到的不同命令及控制要求，加以区分，并逐个对应。对线路断路器操作的命令总是按选择—校核—操作顺序以避免错误操作。
在大型变电站或厂矿能源管理中，分布数据采集及控制的监控数据采集系统，可采用不同的查询方式。对于地理上相距较近的所有RTU，可以通过一个局域网来相互联接，并与主机相连。这样的配置允许在系统单元或结点之间的通信有较大灵活性，能代替传统的、完全由主站控制下的顺序查询方法。采用局域网连接系统，允许任意2个结点之间直接交换信息。
2.2数据采集
电力系统运行中的监控及数据采集系统常用于监视从变电站传送来的信息，如母线电压，线路电压、电流、有功、无功，变压器的分接头位置，线路上的断路器、隔离开关及其它设备状态，报警，总有功功率，事件顺序等。
以上大部分为模拟量输入，它们均来自强弱转换的二次仪表变送器。常用简单的二进制“0”，“1”两种状态来表示变压器分接头位置和断路器、隔离开关的状态。
因为RTU运行在高压环境中，必须在设计中采取相应措施，以防止干扰、损坏、数据出错和误操作。
2.3控制输出
在监控及数据采集系统中，监控是调度运行人中全面调度的有效手段，由运行人员选择被控RTU及对操作顺序即设备—确认—选择—操作的运行。正确选择和操作是避免人身伤亡和供电安全的保证。
控制输出是RTU接收到主站发来操作命令后发出的一高电平信号，该信号是由继电器瞬间闭合而产生的，与此同时提供起动电源，使断路器“跳闸”或“合闸”。
2.4人—机对话
现代监控及数据采集系统中，最有吸引力和挑战优势的是提供一个有效的并对用户“友好”的人—机接口。这种人—机接口不仅由硬件设备(如CRT、控制台、模拟屏、打印机及声音报警)组成，而且还需有支持实现这些工作的程序。所谓“友好”的人—机接口，焦点是提供快捷清晰的画面，操作简便能使运行人员迅速掌握运行概况。
模拟盘(模拟屏)的使用及与CRT显示器之间的关系，历来存在着争论，主要原因是模拟盘一次性投资费用及经常修改所需的费用和精力花费较大。但是，模拟盘可提供一个电力系统网络的总的概貌，这些信息在单个CRT显示器上是难以实现的。所以，模拟盘与CRT之间有互补性。
3采用USB和CAN总线的电力监控数据采集系统
在电力监控系统中电力参数的检测和总线通信是两个基本而且重要的组成部分。目前电力监控装置中常见的通信方式是RS232和RS485接口。RS232接口是不能直接构成实际意义上的通信网络，因为它只能是一对一通信，而且通信距离最长只有15m。RS485接口是一种使用较多的通信方式，具有结构简单、抗干扰能力强、传输距离远、网络节点多、成本低等优点。但是RS485接口是单主结构，同一时刻，总线上只能有一个节点发送数据(或命令)，所以总线只能用巡回检测的方式，实时性差。此外，RS485接口的系统故障限制能力差，中继结构复杂。
控制器局域网(CAN)总线是一种“多主竞争”的总线形式。它废除传统的站地主编码方式，代之以对数据信息进行编码，协议采用总线型拓扑结构，利用总线结构电缆长度短、布线容易、可靠性高、易于扩充等优点;且通信速率高，在距离不超过40cm的条件下通信速率最大可达1Mb/s;利用短帧数据结构，占用总线时间很短;提供错误处理能力，保证数据通讯可靠。
通用串行总线(USB)是一种快速的、双向的、同步传输的、廉价的并可以进行热拔插的串行接口。速度快是USB技术的突出特点之一。全速USB接口的最高传输率可达12Mb/s，比串口快了整整100倍，而执行USB2.0标准的高速USB接口速率更是达到了480Mb/s。对于广大的工程设计人员来说，USB是设计外设接口时理想总线。
本文以CAN总线构成骨干通信网络，以USB总线接口实现主节点与计算机的通信，完成了USB总线和CAN总线的协议转换。各个基于CAN总线的数据采集节点完成电力设备参数的采集。这个数据采集系统实现电力监控系统中的电力参数检测和总线通信。
按照以上论述，研制了基于USB和CAN总线的电力监控数据采集系统样机，并对该系统中的USB-CAN节点和各数据采集节点进行了多次测试，测试结果表明该系统具有如下特点：(1)实时性强。USB总线除了具有易于使用、双向、可同步传输外，还能够高速、高效完成大量数据交换。USB-CAN节点实现了各数据采集节点与计算机之间的高速通信，提高了系统的实时性;(2)可靠性高。CAN总线具有错误处理和检错机制，当发送的信息遭到破坏后，系统会自动重发，从而提高了系统的可靠性和抗干扰能力;(3)传输距离远。CAN总线的直接通信距离可达10km,通信速率最高可达1Mb/s，此时通信距离最长为40m。(4)易于扩展。在实际电力监控系统中，有时需要增加或减少监控节点，由于CAN总线具有很强的开放性，所以增加或减少节点，不需要更改系统的硬件和软件，也不影响其他节点正常工作。
4结语：
电力监控及数据采集系统不仅适用于电力系统，同样也适用于供水、煤气、工矿企业的能源管理、污水计量等分散目标的集中管理及控制。基于USB和CAN总线技术的数据采集系统能够满足电力监控的需要，对提高电力系统的自动化水平、提高供电的安全性和可靠性具有重要意义。随着电子技术的发展和计算机速度及存贮容量的不断提高，将会出现功能更加齐全的监控和数据采集系统。
舆情系统原理-参考
舆情调查软件就从舆情监测系统的架构说起是：
1、舆情采集系统：
一、只要是互联网上发生的与“我”相关的舆情信息，都可以第一时间监测到，并且以最直观的方式显示出来，“一网打尽，一目了然”。监测网站类型包括：新闻、论坛、博客、贴吧、微博、电子报、搜索引擎等。
二、对于重点舆情以及负面信息通过手机短信等方式及时预警，不需要有专人值守就可以随时掌握舆情。
三、自动分析舆情信息的发展变化趋势、舆情信息的首发网站、作者、转载情况、热度变化、评估干预处理之后的效果等。
四、自动生成各种统计分析报表和舆情报告，助力舆情工作。配合相应的工作机制，可以有效提升舆情监管的质量和效率，提升舆情应对水平。
五、除了提供系统级7*24小时的运维服务，还配备专门的舆情分析师协助监测，人工预警。 系统建设目标是整合互联网信息渠道，形成系统、有效的舆情监测机制。实现系统运行，监控互联网信息、新浪、腾讯等主要微博微博，对其进行实时数据采集、全网监控、分析、检索，对敏感信息进行预警，防止负面信息传播，对重大事件做出最及时的反应和相应处理建议。并对近一段时期的热点问题、敏感词句进行搜索，从而掌握网络舆情，辅助领导决策服务。
主要的门户网站，主要的报纸、主要的大型网络论坛、社区、贴吧、博客、微博。例如新浪新闻、各大报纸的电子报、天涯论坛、新浪微博、百度贴吧等。 各类与我相关的以及区域内有影响力的网站。 百度、谷歌、360搜索等搜索引擎。 论论坛搜索，博客搜索、微博搜索等专业搜索引擎。 重点网站提供的站内搜索等。
2、舆情分析系统：
分析引擎是本系统的关键组成部分。其主要作用是对采集系统采集的数据，自动进行智能分析。分析引擎的主要功能包括：自定分析舆情级别、自动生成热点、负面舆情研判、自动分类、自动生成专题、转载计算、自动抽取舆情要素和关键词、自动摘要、自动预警、自动生成统计图表等功能。例如：多瑞科舆情数据分析站系统引擎内置了政府舆情模型、企业舆情模型和垂直监控模型，这些分析模型，是在多年舆情行业中按照客户的实际需求，不断重构和完善起来的，具有良好的实际应用效果。在实际项目中，不用通过二次开发就可以全面满足政府、企业单独应用。或者通过SAAS平台完成从上到下的垂直监测需求。对于特殊的应用需要，分析引擎还支持扩展插件，用于快速完成二次开发，支持各种需求定制。
3、舆情服务平台：
主要是用户进行日常舆情管理的平台，能够及时接受舆情信息，进行一些常规的舆情管理工作。 4.舆情系统原理: 全网舆情监测的手段：数据源的获取是做舆情监测的第一步，有了米才能做粥嘛。从获取的方法上有简单的取巧办法，也有复杂到需要应对各类网站难题的情况。 方法大致如下： 使用搜索入口作为捷径
搜索入口有两类：一类是搜索引擎的入口， 一类是网站的站内搜索。 做舆情监测往往是有主题、有定向的去做， 所以很容易就可以找到监测对象相关的关键字，然后利用这些关键字去各类搜索入口爬取数据。
当然也会遇到反扒的问题，例如你长时间、高频次的爬取搜索引擎的结果页面，网站的反扒策略就会被触发，让你输入验证码来核实是否是人类行为。 使用搜索入口作为捷径也会带来一些好处，除了爬取门槛低，不需要自己收录各类网站信息外，另一个特别明显的好处是可验证性非常好，程序搜索跟人搜索的结果会是一致的， 所以人很难验证出你获取的数据有偏颇。 爬虫根据网站入口遍历爬取网站内容
第一步要规划好待爬取的网站有哪些? 根据不同的业务场景梳理不同的网站列表， 例如主题中谈到的只要监测热门的话题，这部分最容易的就是找门户类、热门类网站，爬取他们的首页推荐，做文章的聚合，这样就知道哪类是最热门的了。思路很简单，大家都关注的就是热门。至于内容网站怎么判断热门，这个是可以有反馈机制的：一类是编辑推荐;一类是用户行为点击收集，然后反馈排序到首页。
第二步是使用爬虫获取数据。爬虫怎么写是个非常大的话题，在这里不展开说明，需要提一嘴的是， 爬虫是个门槛很低但是上升曲线极高的技术。难度在于：网站五花八门;反扒策略各有不同;数据获取后怎么提取到想要的内容。 数据检索与聚合
数据获取下来后哪些是你关心的、 哪些是垃圾噪声，需要用一些NLP处理算法来解决这些问题。这方面门槛高、难度大。首先大规模的数据如何被有效的检索使用就是个难题。 比如一天收录一百万个页面(真实环境往往比这个数量级高很多)，上百G的数据如何存储、如何检索都是难题。值得高兴的是业内已经有一些成熟的方案，比如使用solr或者es来做存储检索， 但随着数据量的增多、增大，这些也会面临着各种问题。
通常对热门的判断逻辑是被各家网站转载、报道的多， 所以使用NLP的手段来做相似性计算是必须的，业内常用的方法有Simhash或者计算相似性余弦夹角。有些场景不单单是文章相似，还需要把类似谈及的文章都做聚合，这时就需要用到一些聚类算法，例如LDA算法。从实践经验来看，聚类算法的效果良莠不齐， 需要根据文本特征的情况来测试。
目前舆情监测的现状存在很多待改进的地方。首先，手工监测存在天然局限性。通过安排固定人手24小时值班，不间断地浏览目标站点并搜索目标关键词，是在缺少自动化系统时最直接也是最初级的舆情监测方式。由于受到每个人主观思想的限制，手工监测总会有观察盲区，总会有觉得不重要但事后被证明很严重的地方，且手工无法察觉到一些站点或者一些偏僻的网页内容发生改变;同时，人不是机器，长期反复监测容易导致疲劳，经常会使得该判断出来的舆情，一不留神就漏掉了。这些都会在实时性和准确性上存在很大波动。
其次是过度依赖搜索引擎。人们往往认为在网络舆情的大海里也只有搜索引擎才可能具备捞针的本领。但是，搜索引擎仍然具有不少局限性。除了搜索结果受关键词影响很大外，搜索引擎返回的结果往往来自不受任何访问限制的网站，而诸如论坛等需要登录的网站则完全被排除在外。但是网民发表意见最多的地方，恰恰是这些提供互动功能的网站。更进一步的，搜索引擎的网络爬虫具有一定的时延性，因此不能实时搜索到最新的网页更新。因此，搜索引擎不能为我们提供问题的全貌，因为它只针对关键词而不针对问题，所以谈不上全面性;搜索引擎也不能在第一时间得到我们所想要的结果，因为不仅是它的内容更新不够快，而且它也不能提供针对时效性的服务，所以谈不上及时性;搜索引擎只能在海量网页中返回另一个海量的结果，而且是以杂乱无章的形式，对于我们关心什么，它一无所知，所以它给出的结果是所有人都关心的，而非我关心的，因此也谈不上准确性。可见，我们不能完全依赖搜索引擎来监测网络舆情，需要提出全新的技术手段来获知网络舆情，并跟踪和分析舆情。
因此，要想保证舆情监测的实时性、全面性和准确性，最可靠的办法就是使用自动化的多瑞科舆情数据分析站系统舆情监测系统，依靠软件系统来消除人工方式的不足，依靠软件系统来定点的监测目标站点及整个网络，跟踪分析各个舆情主题的发展轨迹，并自动地整理生成日报/周报等报告，将舆情与政府的日常工作业务有机整合在一起.
1虚拟声学信号采集分析系统设计研究
1.1系统前面板的设计
虚拟仪器的前面板设计是否合理对虚拟仪器的使用效果有着重要的影响，它直接面向使用者，使用者对其分布的合理程度也有着很高的要求。
1.2系统的程序框图设计
对各个的功能模块进行分割编写，采用模块式的编写方式逐个进行分割，然后将分割编写的模块整理集合以构成一个新的系统控制程序。程序模块主要包括三个模块，第一种是实时信号采集模块;第二种是信号处理分析模块;第三种是仿真信号模块。这三种模块对系统都有着很重要的影响，它们以不同的角色为系统提供服务，满足用户的需求，产生令用户满意的信号。另外，对这三种模块的编写整合构成新的程序框图。
1.2.1实时信号采集模块实时信号采集模式可以通过对信号的有效分析处理对所采集的数据进行系统的分析，并且实时信号采集模式可以根据用户所设置的声音格式从声卡中得到相关数据，然后对数据进行保存。这种模块在开始采集数据前要注意，参数的设置要根据实际的情况和参数设置好以后将信号选择的按钮调制实时信号档上。开始设置各个快捷按钮，如停止按钮、退出按钮、对信号的采集保存等按钮。
1.2.2信号处理分析模块设置完成应用信号处理分析模块一般是对数据进行时域分析以及频域分析。其中时域分析可分为对参数的测量、对谐波失真分析、最后是自相关分析。在对信号进行分析处理的过程中，如果单单只对信号进行频域分析，信号所具有的全部特征并不能完全的显示出来，也就是时域分析有时候不能完全满足对信号的分析，这就需要对信号进行频域分析，以更加全面完整的分析出信号所具有的全部性质。在LabVIEW中，如果要对信号进行频域分析，就要以FFT为分析的基础，才能进行具体分析。
1.2.3仿真信号模块的完成应用仿真信号模块的作用我们不可忽视，生活中并不是所有的信号都能用实际的仪器产生，当无法获得实际的信号时，可以用仿真信号作为任意频率的信号，也可以用仿真信号作为标准的信号源，对其产生的信号做信号的检测系统。这种仿真信号模块包含波形显示以及噪声的添加等功能。仿真信号可以产生一些日常生活中我们常见的信号，如正弦波、方波以及三角波等。并且用户可以很据自身的需要对信号的频率、幅值、以及采样频率进行调节，从而产生用户所需要的信号。
2研究应用
整流电路中应用虚拟声学采集分析系统研究采集系统的采集性能。在整流电路中应用虚拟采集分析系统时，应该注意采样的频率要保持20Hz~20kHz之间，如果想得到更加完整较好的波形，就可以将频率控制在100Hz~15kHz之间。在整流点路中要进行对正弦先好进行整流的过程中，可应用二极管半波整流电路对其进行整流。输出信号以后接入虚拟信号采集分析系统，可以得到一些波形。事实证明，虚拟仪器的信号采集分析系统的采集性能可以达到人们所需要的理想信号。实践证明，虚拟仪器信号采集分析系统已经被广泛的应用在噪声监测、信号分析以及实验教学当中。
3结语
当前，虚拟仪器已经被广泛的应用到对各种信号的采集分析，作用不容小视。虚拟仪器与传统仪器相比，优点远远比传统仪器多的多。例如，与传统仪器相比，虚拟仪器的智能化程度远比传统仪器的高，处理能力比传统仪器的处理能力强;虚拟仪器的系统费用要比传统仪器的系统费用低，并且虚拟仪器的复用性较强;从可操作性能上看，虚拟仪器的可操作性比传统仪器的可操作性强。文中还对虚拟声学信号采集系统做了研究，主要研究了系统前面板的设计和程序框图设计，程序框图设计中，对三种模块进行编写，最后组合成一个完整的新的程序框图。随着科技的不断发展进步，虚拟仪器在各个领域会有更大的影响。
目录
前言 .................................................................................................................................................. 2 正文 .................................................................................................................................................. 2
一、关键技术........................................................................................................................... 2
1、现场可编程门阵列(FPGA)技术 ................................................................................. 2
2、多线程技术 ................................................................................................................. 2
3、无线数传电台技术 ..................................................................................................... 3
4、CRC校验技术; .......................................................................................................... 3
5、防止电平触发方式下发生不必要的中断 ................................................................. 3
二、系统设计........................................................................................................................... 3
1、系统的整体设计方案; ............................................................................................. 4
2、数据采集部分解决方案; ......................................................................................... 4
3、存储与传输部分解决方案 ......................................................................................... 4
4、无线传输解决方案 ..................................................................................................... 4
三、系统实现........................................................................................................................... 5
1、采集与存储部分 ................................................................................................................. 5
2、用户接口部分 ............................................................................................................. 5
3、数据传输部分 ............................................................................................................. 6
4、测试分析 ..................................................................................................................... 6
总结 .................................................................................................................................................. 6 致谢 .................................................................................................................................................. 7 参考文献 .......................................................................................................................................... 7
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前言
目前，国内很多企业和个人的电能表现场数据的获得还是依靠人工现场抄数，这种方式工作强度大，获得数据的时效性差，管理成本高，在边远地区、无人值守的地方非常不方便，在高压计量点更具有一定的危险性。基于此，自动化的远程数据采集越来越受到重视。在各种自动化量测与控制应用系统中，经常要实现对远距离的现场中各种参数的监测，根据结果掌握研究对象或生产过程的运行情况，并做出相应的分析与控制。在这种过程中，广泛地使用了现场参数的远程采集技术，从而确保整个系统工作过程安全、有效且具有智能化，并且能提高生产率、降低生产成本。
正文
一、关键技术
远程数据采集系统由数据采集部分、存储和传输部分、远程控制站组成。系统设计以基于FPGA的逻辑控制模块作为数据采集部分，嵌入式系统板单片机作为存储和传输部分、PC机作为远程控制站。嵌入式系统板为整个系统的控制核心，在该板上使用Linux作为系统软件。
1、现场可编程门阵列(FPGA)技术
在基于实时嵌入式微处理器的数据采集系统中，嵌入式软件必须从传感器上接收输入数据，数据采集的过程也影响嵌入式软件的设计以及执行时间。传统数据采集的方法是使用入路输入开关从不同传感器上传输数据。而多路开关通道的选择、控制信号的生产和数据读取都是由嵌入式软件来实现。现场可编程阵列(FPGA)的应用，可将某些软件功能由硬件来实现，从而从逻辑上可以大大简化嵌入式软件的设计。在可靠性方面，FPGA有很强的优势，与处理器顺序执行的方式相比，用VHDL设计的硬件，如果设计得当，将不会存在类似于MCU的复位不可靠和PC可能跑飞等问题。
2、多线程技术
进程(Process)与线程(Thread)是现代操作系统进行多任务处理的核心内容。UNIX操作系统通常以进程作为计算机资源分配的最小单位，这些资源包括处理器、物理及虚拟内存、文件I/O缓冲、通信端口等。为了适应多处理器环境下日益增长的细粒度并行运算的需要，现代操作系统提供了线程支持。线程是进程中执行运算的最小单位，它也是处理器调度的基本单位，我们可以把线程看成是进程中指令的不同执行线路。一个线程同所属进程中其他线程共享该进程占有的资源。线程有时被称为轻权进程。
在数据采集系统这类问题中，采集与存储一般由两个不同的线程来实现。另外同时采集不同性质的数据，可以采集部分也要由多个线程来实现。比如本数据采集系统中，数据来源除了AD采集板外，还有方位仪的数据。这样实现时需要三个线程。
相比进程而言，使用线程有着自身的优点。首先，可以简化编程模型，它将
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处理多个异步事件的编程模型转化为多个线程来实现，使得每个线程处理同步事件的编程模型。其次，线程在共享资源时更加方便，比如文件的共享，内存的共享等等。另外，使用线程模型可以提高整个系统的吞吐率。最后，交互式的程序利用线程可以提高系统的响应速度。
3、无线数传电台技术
在本数据采集系统中需要进行短距离无线数据传输。可以采用建立专用无线数据传输系统或借用GSM、CDMA等公网信息平台两种方式来实现。相比较，用无线电台建立专用无线数据传输方式比其它方式具有投资少、开通快、维护简单、适应性强、扩展性好等优点。随着计算机应用技术和通信技术的飞速发展，采用无线数传电台的数据采集与控制系统在油田、水处理、电力、铁路、煤气、地震、气象、环保、GPS等行业开始普及应用。
4、CRC校验技术;
CRC检错方法的工作原理是：将要发送的数据比特序列当作一个多项式K(X)的系数，在发送端用收发双方预先约定的生成多项式G(x)去除，求得一个余数多项式R(x)。将余数多项式加到数据多项式之后发送到接收端。在接收端用同样的生成多项式去除接收到的数据多项式，如果除得尽，表明无差错;如果除不尽，表明有差错;余数将指明出错位所在的位置。CRC是一种线性分组码，具有较强的纠错能力并有许多特殊的代数性质，前k位为信息码元，后r位为校验码元，他除了具有线性分组码的封闭性之外，还具有循环性。其编码和绎码电路很容易用移位寄存器实现，因而在FEC(前向纠错系统)中得到广泛的应用。
5、防止电平触发方式下发生不必要的中断
系统在设计时，一般采集板的数据缓冲区满后，要通知系统板来取走数据，这种握手过程用中断来实现最为有效。在硬中断中，需要考虑的一个十分重要的问题是当中断源申请一次中断在CPU已响应此次中断请求后如何撤消中断请求。如果在CPU执行完此次中断服务程序并在返回原程序断点处之前尚未撤消中断请求，则会引起在CPU返回原程序后再次产生中断(由此类推，还可能引起更多中断)，而再次产生的这些中断是不希望的，也是不必要的，因此必须防止其发生。当采用边沿触发方式时不会产生这样的问题，而采用电平触发方式时却很有可能发生这样的问题。
解决这个问题的方法是由CPU控制撤消请求。假定CUP的中断请求INTR采用高电平触发方式，触发器的R复位端和S置位端均为上跳沿起作用。当中断源申请中断时，由产生的上跳变使触发器的Q端输出高电平以向CPU申请中断，而CPU在进入中断服务程序后，利用输出指令通过输出接口使触发器R端产生上跳变，使Q端复位，从而撤消了向CPU的中断请求，保证“申请一次，中断一次”。此方式既避免了上通用性差的缺点，又避免上使CPU效率降低的弊端，因此是一种很好的方法。
二、系统设计
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1、系统的整体设计方案;
理论上，完整的数据采集系统包括：用于切换输入通道的多路复用器;为不同输入范围提供增益和偏移电压调节的信号调理电路;模拟数据转换器和电压基准，以及处理器、存储器，通讯接口等部分。
根据远程数据采集系统的实际要求，将系统分为三个部分：数据采集部分、存储和传输部分、远程控制站。高速的数据采集由FPGA来实现，存储和传输则由ARM9嵌入式系统板来实现，远程控制站为PC机。FPGA在数据缓冲区填满时向嵌入式系统板发中断信号来通知其取走数据。在ARM9嵌入式系统板使用DMA技术将数据写入磁盘，从而提高系统的吞吐率。在从FPGA获取采样数据的同时，系统周期性的通过RS232串口从罗磁盘设备和GPS设备获取方位信息和时间值，这些值和采样数据在一起按照一定的格式打包，然后写入数据文件。数据文件通过Internet网络传送到远程控制站，在条件不具备时，可以通过无线方式发送数据，提高了系统的适应性。
2、数据采集部分解决方案;
在高性能数据采集系统中，通常采用单片机或DSP作为CPU，控制ADC(模数转换器)、存储器和其外围电路和工作。但基于单片机和DSP设计的数据采集系统都有一定的不足。单片机的时钟频率较低，各种功能都要靠软件的运行来实现，软件运行时间在整个采样时间是占很大的比例，效率低，难以适应高速数据采集系统的要求;DSP的运算速度快，擅长处理密集的乘加运算，但很难完成外围的复杂硬件逻辑控制。
在高速数据采集方面，FPGA有单片机和DSP无法比拟的优势。FPGA时钟频率高，内部时沿小，全部控制逻辑由硬件完成，速度快，组成形式灵活，可以集成外围控制、译码和接口电路;最主要的是FPGA可以采用IP内核技术，通过继承、共享或购买所需的知识产权内核提高开发进度。利用EDA工具进行设计、综合和验证，加速了设计过程，降低了开发风险，缩短了开发周期，效率高而且更能适应市场。FPGA的IP端口多，且可以自由编程支配、定义其功能，再配以Verilog语言进行软件设计;FPGA的最大优点是可在线编程，基于FPGA设计的数据采集器可以方便地进行远程功能扩展，可以适应不同应用场合的需要。
3、存储与传输部分解决方案
存储和传输部分是一个典型的嵌入式系统。该系统以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
4、无线传输解决方案
ISM频段主要是开放给工业、科学、医学三个主要医学使用，该频段是依据美国联邦通讯委员会所定义出来，属于Free License，并没有所谓使用授权的限制，所以使用时不可申请许可证。工作于ISM频段的短距离射频通信技术主要有802.11标准，以及近几年来逐渐成熟的无线数传电台技术。
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IEEE802.11标准是IEEE(电气和电子工程师协会)制定的一个无线局域网标准，该标准定义了无线节点与网络中各种接入点间相互通信的接口和协议，IEEE802.11定义了三种不同的物理介质：红外线、跳频扩谱方式以及直扩方式。主要用于解决办公室局域网和校园网中的用户与用户终端之间的无线接入。IEEE802.11业务主要限于数据存取，传输速率最高只能达到2Mbps。由于IEEE802.11在速率上的不足，已不能满足数据相应的需求;因此，IEEE又相继推出了IEEE802.11b和IEEE802.11a两个新的标准。三者之间技术差别主要在媒介访问控制子层和物理层。
无线数传电台技术: 通过采用RF收发IC设计的无线数传电台技术近几年逐渐成熟。无线数传模块(电台)往往发射、接收、PILL合成、FSK调制以及高速率和低功耗等功能。其工作频率主要集中在433M-1OOOMHZ属于ISM频段。一般具有透明的数据传输: 提供透明的数据接F31能适应任何标准或非标准的用户协议。
三、系统实现
1、采集与存储部分
数据采集和存储系统由A/D采集板，系统板，单片机和PC上位机构成。A/D采集板是面向数据采集对象的，负责原始数据的采集。系统板是整个系统的核心，也是数据采集系统软件运行的硬件平台，负责将A/D采集板采集的数据写入磁盘，接收PC上位机的设置命令并设置A/D采集板以及设备的对时等都在此平台上实现。单片机用来提供工作模式的选择、显示系统工作状态，控制系统板的电源，以及处理无线传输命令。PC上位机是面向数据采集系统的管理员的，是系统与人的一个交互界面。管理员可以通过其来设置系统的参数。
整个数据采集系统由五大模块组成：系统0——远程控制软件，系统1——单片机，系统2——系统板，系统3——上位机，系统4——A/D采集板。在设置模式时，“系统3：上位机”通过RJ-45网络接口和“系统2：系统板”相连，完成参数预置、GPS授时、网络传输、时钟比较等功能。在运行模式时，“系统2：系统板”读取硬盘上的配置文件后开始工作。工作过程中，“系统0：远程控制软件”可以通过无线方式对“系统2：系统板”进行控制，包括获取少量采样数据、修改参数设置、开启/关闭系统板电源。
2、用户接口部分
单片机在系统中有三个作用：一是提供用户操作输入接口及系统状态指示灯等信息;二是当嵌入式CPU板在高速采集和存储时，可以异步的接收来自控制站的无线命令，并对命令进行分析和处理;三是对嵌入式CPU板进行电源控制，在不需要采样时可以将嵌入式CPU板的电源断开。
安全关机指示灯指示当前是否可以安全关机。系统工作时不亮，按下安全关机按钮后变红，关机准备好后变绿。系统1和系统2工作指示灯为绿色表示系统1或系统2正在工作。无线指示灯为绿色表示正在进行无线传输。硬盘指示灯为绿色表示硬盘正常上电工作。模式切换有效指示灯绿色表示当前可以进行模式切换，否则系统暂不会响应。设置模式指示灯在当系统2工作在设置模式时变绿。系统2工作在运行模 29 式时运行模式指示灯变绿。看门狗定时器溢出指示灯指示系统2的看门狗状
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3、数据传输部分
该部分由基于TCP/IP的网络传输部分和无线传输部分组成。这里主要关注后者。
整个数据采集系统里大量使用到了串口，有必要对串口通信的协议作专门的设计和说明。串口的通讯速度比较慢，一般传输当中均会有误码产生。传输的误码率与传输线路质量和采用的屏蔽措施有很大关系。串口传输当中误码是不可避免的，如何识别误码，并重传这些误码是解决此类问题的关键。如果出现一个错误就放弃整个文件，可能会造成永远传不成功，如果对错误不理，则会造成传输的文件与原文件内容不同，造成文件错误[42]。针对这种问题我们研究出一种将文件或命令分成长度可变的多个包，分包传送，如果某一包传输错误只重传出错的包的方法。通信涉及远程控制软件，单片机和系统板，我们将它们分别记为系统0，系统1，系统2。下面的讨论以此为准。
首先，通过串口传输的内容要有地址信息。从系统框图上可以看出，系统0与系统1通过串口通信;系统1与系统2也通过串口通信;系统0与系统2不能直接通过串口来通信，而只能由系统1来中转。这样，系统1在从串口收到数据后首先要弄清数据是否是发给自己的，如果是，则自己处理，否则就转发。于是，在发送数据时要添加发送源和发送目的信息，以便于处理。
其次，串口传输的数据单位大小不固定。根据工作流程的描述，串口传输内容包括命令，状态信息，数据文件，配置文件等，根据传输内容的不同，每次传输内容的长短不一。对于命令或状态，几个字节，比较短，一次就可传完;而文件传输过程中，数据文件可以达到几百兆，一般要分成若干个小数据包来分批传送。
另外，串口通信速度比较慢，一般传输过程中均会有误码产生。如何识别误码并重传是解决此问题的关键。例如在文件传输过程中，如果某个地方出错而重传整个文件，可能造成永远都传不成功。
最后，文件传输可能花费较长时间，在传输过程中，考虑到用户可能会中止传输过程，通信协议要考虑到这种需求。 针对以上这些特点，设计出以“长度可变的包”为基本传输单位的串口通信协议。一个包由同步字段，控制字段和若干个信息字段组成。
4、测试分析
EP9312(ARM9)嵌入式系统板，连接有一块用于存储采集数据的小硬盘，对应于前面讨论的系统2;一块在设计之中的基于FPGA的采集板。 主要包括以下工作：测试目的和范围、测试平台的搭建、测试过程、参数预置、数据采集、数据传输和数据回放。
总结
本文针对远程数据采集系统项目，对与之相关的一些关键技术进行了深入的研究和实践，提出了一整套满足项目的需求的高速数据采集系统。具体来说，主要进行了以下工作：介绍了远程数据采集系统中所用到的关键技术，包括现场可编程阵列技术、多线程技术、循环缓冲区技术、CRC校验技术、DMA技术等等。这些技术和理论论证了系统的可行性。
宜顺论文网6 同时对下面两部分进行了技术探讨：远程数据采集系统的设计与实现。系统设计以基于FPGA的逻辑控制模块作为数据采集部分、EP9312(ARM9)嵌入式系统板和单片机作为存储和传输部分、PC机作为远程控制站。系统采用无线数传电台技术实现无线数据传输。EP9312嵌入式系统板为整个系统的控制核心，在该板上使用Linux作为系统软件。 对数据采集系统进行整体的测试。包括测试平台的搭建、各功能模块的测试(系统的参数设置、数据采集、数据传输、数据回放)。
致谢
首先，我要衷心感谢指导老师高锋老师!导师严谨和实事求是的治学态度、渊博的知识、可敬的学者风范和高昂的工作热情，深深地影响着我。在此，向导师所给予的所有热切关心和巨大帮助表示衷心感谢!
感谢浙江大学远程教育这个平台，在两年的求学生涯中，给我提供学习与交流的平台，给我创造了就业后续学历的机会!
感谢国网浙江省电力公司宁波供电公司营销部的电能表远程数据采集系统负责人，提供了专业的知识及相关资料!
感谢国网浙江省电力公司宁波供电公司宁波供电营业厅的班长，在工作的同时开展学习与探讨，给予很大的帮助!
最后，感谢我的家人和所有给予本人关心、支持和帮助的人们。
参考文献
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