以下是小编为大家收集的嵌入式生产数据采集系统研究论文（共含11篇），欢迎参阅，希望可以帮助到有需要的朋友。同时，但愿您也能像本文投稿人“特立独行的猫”一样，积极向本站投稿分享好文章。
一、对RFID技术的理解
RFID技术就是一种自动识别技术，读写器和电子标签是基本部件，不管是好的环境还是坏的的环境都能够使用RFID技术，而且不用很多人都看着这个技术进行，甚至都不用人工操作这项技术。RFID技术的识别速度非常快，操作起来也不难，每个步骤都很容易操作，而且RFID技术的应用也越来越广泛，成本不断降低，能够被大部分人接受这个价格。RFID技术的使用寿命相对于其它的技术来讲也比较长，不仅减少了资源的浪费，而且也为企业带来了更多的利益。
二、数据采集终端硬件的主体设计
（一）电源电路。在设备运行过程中，一般情况下，工作电压是1。8伏特，和其他的设备不太一样，数字电源和模拟电源之间有什么不一样，该设备就不能准确的识别出来。在实际应用过程中，要多设计几条电路线，很有可能会出现多种应用电源的情况，也要应对一些突发事件，避免出现突发事件的时候，手忙脚乱，以至于连最基本的问题都无法顺利解决。电源电路多线路的设计特点，提高了生产的质量，也促进了企业的发展[1]。
（二）系统时钟电路。在实际应用数据采集系统的时候，要合理的利用LPC2210ARM7微控器，在使用过程中，可以通过两种不同的电路进行合理的使用，一种是外部晶振电路，还有一种是外部时钟源电路，而且内部的电路还是可以调节的，以便提高设备的运行速度，运行速度也是有限制的，最大的不能超过60赫兹。在使用系统时钟电路的'时候，要严格按照要求进行生产数据的采集。
（三）建立复位电路。复位电路芯片的选择十分重要，任何的选择都可能影响企业的日常运行操作，供电电压要保持在一定的范围内，不要太低，也不要太高，保持在正常的范围内就行[2]。复位电路的电压最高是2.93伏特，如果超过2.93伏特，就不能正常进行，要是想要正常的运行设备，必须严格控制电压，只有电压低于2.93伏特的时候，设备才能正常的运行。
三、数据采集终端的外围设计
（一）图形液晶模块接口的电路设计。这类电路设计主要应用的是点阵图形，最大的优点就是可以容阔其他的模块。使用点阵图形液晶模块接口的电路设计时，如果输入正确的指令，在点阵图形模块中就可能同时出现中文和英文。而且点阵图形模块接口的电路设计可以降低设备的操作难度，符合大众的需求，让几乎每一个人都能体会到该设计的应用。
（二）键盘输入电路设计。一般的工作都会应用到电脑，用电脑就会用到键盘，每一个技术人员对于电脑键盘的操作都不陌生，可以用键盘输入数据，统计数据，制作数据报表，计算工程利益预估的价格等，这就是人和机器很好结合的表现。在设计电路的时候，键盘输入电路的设计最为普遍，很多人能够充分的了解该项设计内容，也能很好的接受键盘输入电路设计，并且应用到实际的工作生产过程中。而且现在学校中计算机的教育会先教学生使用键盘，随着人们不断的学习，键盘的使用已经扎根在人们的脑子里了。
四、结语
目前，我国的经济发展非常快，也发展的非常好，生产数据的采集还有很多不足之处，需要各个企业不断改革创新，争取建立最适合我国经济发展的生产数据采集系统。各个企业的设计部门应该在现有电路设计的基础上不断完善电路设计内容，相关技术人员对于所使用的电路设计也要熟练的掌握其基本要领。在当今社会中，通过解决工作过程中不断出现的一个又一个的问题，不断完善电路设计。企业也要经常召开会议，对于技术的改革创新进行不断探讨。在实际生产过程中，企业要建立相关的部门，专门负责生产过程中的设计问题，如果出现什么问题，要及时的解决问题，不要累积问题，让问题的危害扩大。企业的相关部门也要对技术人员进行培训，很多技术在不断改革创新，就需要专业的技术人员对新技术做到熟悉了解，能够把新技术熟练的应用到生产过程中，推动企业的发展，避免企业在社会日益发展的潮流中被淘汰下去。
参考文献
[1]张开生，石瑞华，薛杨。基于RFID技术的服装生产过程管理系统设计[J]。单片机与嵌入式系统应用，，18（04）：43—48。
[2]嘉丹丹，蒋高明，丛洪莲，吴志明，焦洋。应用ZigBee技术的纬编生产数据实时采集系统[J]。纺织学报，，37（12）：129—133。
1.1将自动化和优化运行相互结合到一起，使电站获取一定的发电效益
应用水电站信息化数据采集监控技术，可以实现水电站自动化运行，缓解人员工作的压力和劳动强度，从而提升经济效益。
1.2设备的稳定运行，从一定程度上保障了电能供应的可靠性
信息数据采集监控系统，不仅可以准确、快速的易相处水电站各个设备正常运行的状态参数，同时，还可以体现出水电站设备的各种事故，从而自动实施安全处理工作，确保了电网运行的安全性。
2.1管理层
首先，从管理层进行论述，它主要是负责实施综合性管理工作，在此阶段中，以网络为基础，设备借助传输层和生产层中的服务器相互连接到一起，与此同时，和外网中的设备相互连接到一起，从而发布一些数据。管理层中的设备主要包含多个环节，其中表现在系统服务器、监控计算机以及手机终端等。在管理层中，一般是将小型水电站中的各项参数全部储存起来，然后加以分析和统计。另外，对系统的控制，在管理设备的同时分析出存在的故障情况，随后解决。从操作过程可以看出来，管理层内的软件自身具备特殊性和拓展性特征，它产生的作用极高，能够在遵循小型水电站原则以及合理使用技术的基础上来达到多个用户多场合应用。
2.2传输层
传输层一般是负责信息数据之间的交换，其中包含通信设备以及通信线缆等。传输层产生的作用是借助各项现代化通信技术来完成数据之间的控制和传输。传输层在遵循通信协议的基础上自动化识别各个信息设备包含的数据，及时的更换。此外，传输层包含水电站监控设备和其它监测设备以及调度之间的通信。在现有的传输层中，使用的通信模式主要是将有线通信和无线通信相互结合到一起，实现对机组运行的控制。当前，很多领域都引进了无线通信这一方式，其中最具代表性的便是数据采集点不多并且成本过高的设备。此外，无线通信还包含近距离和远距离。针对距离较近的设备实施通信工作的时候，可以使用蓝牙、无线等，在距离较远的设备实施通信工作的时候，可以借助GPPS或者是3G网络。
2.3生产层
一般来讲，生产层主要是处于生产环节的，在这一操作期间，机构是以网络为基础，生产设备之间的连接包含通行网络设备和微机之间的连接、工作站和服务器之间的联系。在自控设备中，通常是使用PLC和智能控制单位，它们基于数据总线的作用下，能够有效将设备以及智能仪表等全面结合到一起。并且，生产层和管理层相互联系起来，共同组建成了健全的自动化控制系统。在自动化控制系统中，对水电站信息进行收集的时候，主要是借助传感元件和执行元件来实施的，在有效分析和处理的基础上实现对设备的自动化控制目标。在对信息数据进行采集的时候，不但要收集各种电压、电流以及功率等信息，同时还需要对湿度以及设备等数据进行全面的收集。另外，采集的信息还包括设备管理信息以及声像信息等。在数据采集模块中的传感元件能够依据系统的需要，分析、处理与存储各种稳态的数据。
小型水电站信息化系统是重要的一个环节，其具备综合性特点，是一项综合所有信息的管理系统，在这一阶段中，包含的东西较多，分别为工程、生产、设备管理、监控系统，数据整合与信息发布，办公自动化等。在现有的信息数据采集期间，系统会根据已经规划完成的计划来管理各个方面的信息资源，这对于用户而言，能够起到很高的帮助，用户在找寻相关信息数据的时候，能够借助浏览的形式加以查询，与此同时，用户还可以按照有关的要求，对其进行操作、管理以及检测等。在应用小型水电站信息化管理系统的.时候，可以看出，该项系统自身是信息化和自动化相互联系到一起的综合性系统，具备的功能较多，包含内容广泛，操作起来比较的简单，其中主要涉及到管理决策、用电量以及声像等各个环节的数据信息，在实际的运行操作期间，它不仅可以有效的监督、控制以及储存相关的参数，与此同时，还可以明确分析存在的问题，加以解决。进而在借助上述信息的基础上来全面的监督和控制水电站中的各项设备，完成整项水电站的信息化管理。对于小型水电站信息化管理系统而言，在管理水库的时候，也可以引进信息化，其中主要体现在以下几个环节中：（1）收集水库中有关的信息；小水电信息化数据采集系统能够有效的收集水库中的信息。对于用户而言，要想较为详细的掌握和认识到水库的实际运行状态，那么登上浏览器搜索便可以获取。（2）具备稳定监测大坝的性能；在这一环节中，可以设置监测点，将数据整理到一起，对信息数据进行分析，然后在此基础上建立健全的大坝监测管理制度。（3）具备动态性监督水库中水量储存情况的功能；收集以及传输水库中的水量，对其实施监测工作，然后将水库汛情更加直接的体现出来。（4）具备详细监测闸门的功能；这一方面涉及到闸门实际运行现状、操作情况以及自主报警等。（5）根据监控视频来监督水电站运行情况；利用网络将视频直接发送到办公室中，加以查阅。
4结语
小型水电站的信息化系统中主要依照的技术便是信息数据采集监控系统，该项系统运行原理是有效的管理以及运用小型水电站中包含的各种新型数据。并且，信息化系统是小型水电站中不可缺少的一个环节，其信息化程度对于综合管理以及技术管理水平有着直接的影响，所以要加以重视，合理应用，以此提升整个水电站的发电效益。
参考文献
[1]孙小江,董维芬,陶志坚,蒋汉贵.面向小水电站的信息化技术及其应用[J].电工技术,.
[2]陈梦影,向娈.PLC在小型水电站低压压缩空气系统中的应用[J].湖北水利水电职业技术学院学报,2017.
[3]李家银，周佳.浅谈水电站监控系统信息优化处置策略[J].信息技术与信息化，(z1).
作者：罗钦宇 单位：广东电网有限责任公司河源供电局
生产车间数据采集与监控系统探讨论文
摘要：针对某大型鞋服针织品制造企业车间生产数据采集与远程监控问题，结合该企业实际情况，提出了一种离散型生产车间数据采集与监控系统。首先对传感器节点、网关、通信方式、云服务器、组网方案进行了分析和设计，对硬件设备、无线通信模块进行选型，对消息流和MQforIoT服务器进行了设计与实现。最后，基于Python语言开发了消息接发服务（异步接口库），用极简的MicroPython语言为系统硬件（控制器和网关）提供驱动，采用现场数据看板、WEB站点、APP三种数据监控形式。研究结果表明：该系统运行稳定可靠，满足企业对数据采集与可视化监控的要求。
关键词：MQTT；数据采集与监控系统；MODBUS；MICROPYTHON
我国最早是中国科学院的传感网项目，正式开始了对物联网的研究。从广义上讲，物联网就是一个M2M系统，分别代表机器之间（Machine to Machine）、人机交互（Man to Machine，Machine to Man）和人与人之间（Man to Man）的通信[1]。在生产制造各环节实现远程可视化检测与技术支持，应用物联网技术为企业提供及时准确的数据，无疑对降低成本、提高生产效率和产品质量发挥重要作用。数据采集与监控系统为企业ERP、EMS、CRM等信息化系统提供及时准确的数据，相关技术因此得到了广泛的研究。无线传输方案中Wi―Fi、NB―IoT、LoRa、ZigBee以及Sub―GHz都是候选技术。吴海龙，鲍敏[2]等针对生产车间中数据采集问题，提出了一种基于ZigBee的生产车间数据采集系统，并开发了原型系统；莫哲萌，鲍敏等[3]针对离散制造车间的特点，在原型系统的基础上，提出一种基于Sub―GHz无线通信技术的车间数据采集系统。
本文目标企业车间生产线分布呈现整体分散局部集中格局，生产数据由人工统计及汇报，投入成本高，实时性差，管理层和决策层难以实时掌握生产一线状况。企业希望改善现状，要求能实时自动统计、汇总、存储和处理生产数据，监测设备是否异常，以可视化监控的形式供决策者随时随地监控生产实际情况，做出生产调度，督促员工积极参与生产，避免地理、时间等因素的影响。在大量研究和实践的基础上，对原型系统做了多方面优化和补充（比如，用稳定性相差不大可编程模块代替了原有的固定系统），结合企业实际要求，设计了离散型生产车间数据采集与监控系统的总体架构。该系统具有结构简单、组网容易、高灵敏度、远程指令下达、跨平台使用、用户操作方便、可二次开发的特点。
1、系统架构。
本文目标是设计一种可视化远程监控系统，需要对传感器节点、无线模块、组网方案、数据流、云服务器、业务定制应用等方面做适用性和可靠性研究。传感器节点是远程监控系统的最小单元，由传感器和控制器组成，起着感知世界、采集信息、接入传感网的功能。该系统选用模拟量传感器，由ADC电路采样，经过滤波等环节处理后得到需要的`数字信号。本文的远程控制系统中，传感器主要是连接在控制器上，控制器可以控制传感器的工作状态，控制器可以将采集数据进行转化并发送出去。目标企业生产现场采集点分布整体分散局部集中，生产空间无障碍物的影响与绕射损耗，单条上传数据小，因此传输终端采用Zig Bee模式。ZigBee网络容量大，单个网络最多可支持65535个设备，每台设备可以和另外254台设备相互连接[4]。
经过分析和实验，设计了基于RS485和Modbus协议的传感器节点查询、写入和应答操作，RS485可连接多个设备，形成总线形式。网关基于以下部件的封装：DigiX Bee Zig Bee模块、Py board开发板、QUECTEL―EC20模块，Py board嵌入式开发板基于STM32F405RG微控制器，成功移植了Micro Python，是连接各个终端的汇集点，采用3G/4G网络进行与服务器的远程通信。采用一个云数据中心和物联网常见的三层结构组网方案，设备云平台架设在阿里云，也可以架设私有云。应用业务层采用现场监控看板、WEB站点、APP三种方式。
2、网络接入实现。
（1）控制器和接口库。
开发控制器基于XBEE模块和Pyboard开发板封装，支持RS485转虚拟USB和虚拟串口连接PC，实现存储内容可视，虚拟串口模式方便用户调试。基与MicroPython语言开发了可复用的消息接发异步库、RS485库、ZigBee库、StateMachine库，极大的缩短了产品开发周期，二次开发只需专注于功能实现。控制器初始化，通过XBEE模块接入ZigBee网络，发送握手信息连接网关，ZigBee协调器（Coordinator）增加了多控制器和网关条件下的物理隔离。传感网发送Modbus请求，对返回码进行CRC校验。检测网关是否连接，把数据解析的结果发送给网关。
（2）网关在监控系统中的功能。
网关具备的功能有：网络创建、传感器节点终端互连、网络搜索、搜索网关创建的局域网中包含的设备、为方便识别和通信给局域网设备分配短地址、接收数据、云服务器用户下达的指令反馈、数据封装上传。
（3）网关的选型。
传感器节点控制器采用XBEE模块，该模块支持ZigBee通信协议。
根据ZigBee协议，基于DigiX BeeZig Bee模块、QUECTEL―EC20模块和Py board开发板结合封装了ZigBee/3G可编程网关充当网络接入设备，实现了向下与传感器节点通讯向上与云服务器通讯。网关支持多种接口的互发。既可以做为网关，也可以作为接入模块使用。网关的开发工具是MicroPython，基于Python3语法重构而成，具有很好的二次开发性能，能添加各种MicroPython―lib库[5]，如图2所示。
（4）UART连接。
控制器与传感器通过UART连接，该系统采用RS485标准规范。现场总线在自动化领域，相当于计算机局域网。在总线种类多样化的今天，Modbus技术以其先进性、开放性、成熟性使得基于Modbus串行链路通信的设备得到了广泛的使用，Modbus是运行在RS485总线上的软件层协议。有标准MODBUS―RTU（S）、非标准MODBUS―RTU（NS）和ASC（ASCⅡ码）三种模式。Modbus―RTU（16进制）查询与应答均采用8数据位、1停止位、奇偶校验位、CRC校验位。交互过程中关键是CRC―16（16位循环冗余校验码）校验方法，如图4所示。包含16位二进制。CRC校验码由发送端计算，放置于发送信息的尾部（2Bytes）。接收端重新计算接收到的信息的校验码，并与接收到的CRC校验码核对。
（5）MQTT消息流格式优化性设计。
MQTT（Message Queuing Telemetry―Transpo―rt，消息队列遥测传输）是IBM开发的一个即时通讯协议。MQTT消息体分为三个部分：固定头、可变头和有效载荷。固定头是所有消息必须包含的部分[6]，如图5所示。当系统正常运行时，使用消息队列可以跟踪记录系统的消息流状态，方便使用者精确查询到某时间段内的操作行为。有效载荷部分（消息体），把数据按自定义的主题推送给云服务器，支持分层dev/a/b/c（最深支持8层），支持通配符+和#操作[7]，如图6所示。ZigBee协议下有效载荷应控制在71字节左右。模块单次发送最大数据量127个字节，超过最大长度，ZigBee协议栈会做分包处理。
3、消息接发服务设计与实现。
（1）云服务器与MQTT服务端（Broker）。
MQTT服务是建立在WEB服务器（该系统服务器架设于阿里云ESC）上层的消息接收发送类服务程序，如图7所示。消息接发服务负责把数据推送给该主题的所有订阅者，节点可以自由按需要发布、订阅或取消订阅。
（2）基于Python的MQTT异步接口库设计。
异步接口库是消息推送客户端实现关键的步骤之一。MQTT客户端的功能：连接服务端、订阅服务、订阅主题、发布服务、发布主题。异步接口库工作流程，如图8所示。异步接口库的回调函数支持MQTT的14种消息类型（连接类、发布类、订阅类、保活类），包含主要的几个回调函（连接成功回调函数、断开连接回调函数、订阅回调函数、取消订阅回调函数、发布回调函数、接收消息回调函数）。
4、上层实现与应用实例。
（1）上层实现系统数据。
处理工作大部分完成于云服务器，减轻了数据上行和下行负荷。Web站点：采用B/S软件结构开发Web站点。基于典型的MVC架构Django和WebService作为云后台数据交互服务[8]。业务看板：基于Python的异步接口库和MicrosoftSQLServer接发并保存历史数据。使用PythonKivy开发业务看板界面，客户端基于PYMSSQL和数据库进行数据交互。
（2）系统应用实例。
Web站点包括：实时数据监控模块、历史数据统计模块和指令下达模块。实时数据监控模块效果，界面包括网关MAC号，传感器节点控制器ID号，ZigBee信号强度值，传感网状态。JavaScript实现数据实时刷新，刷新周期为2秒。为减少系统时延，数据刷新时间应小于网关数据上传周期。图9实时数据Web界面图10实时数据与设备状态看板生产线看板界面基于PythonKivy开发，包括实时数据与设备状态看板、历史数据统计看板等多块看板，看板挂置在每条生产线头部。实时数据与设备状态看板。
5、结束语。
本文根据某大型鞋服针织品制造企业要求，结合该企业生产车间现场环境情况，借鉴原型系统开发经验，基于大量研究和实践，设计了一种离散型生产车间数据采集与监控系统。目前，系统已在目标企业小规模上线。后续考虑对传感网数据基于朴素贝叶斯算法分类并实现业务层模块化。
社会保障一卡通数据采集及整理技巧论文
摘要：吉林省启动社会保障一卡通建设工作，为使这项便民、利民和惠民的工程能够尽快地实施，省人社厅决定采取数据采集和系统建设齐头并进的方案来开展工作。由此社会保障卡持有人数据采集工作提到了重要日程，卡是社会保障一卡通的载体，采集持卡人的个人信息是社会保障一卡通建设最基础的工作，由于全民纳入社会保障的惠民政策，采集工作量非常巨大，又由于新的社会保障卡加载了金融功能，涉及到持卡人需要选择相应的服务银行，因此，必须由持卡人填表签字确认。本文对社会保障一卡通数据的采集和整理技巧做出了相应的研究。
【关键词】一卡通；持卡人；数据采集
1前言
为了提高持卡人个人信息数据采集的效率，我们采取了利用已有个人基本信息数据先打印好《社会保障卡申领登记确认表》，然后再由持卡人确认签字的方案，这样可以省去填表的过程，极大地提高采集效率。由于采取了这样的方案，那么，首先要做的工作就是利用相关部门的个人基本信息数据，制作规范化的excel数据表。从相关部门获得的个人基本信息数据，并不完全符合要求，需要对数据进行整理。应注意的问题包括列表结构顺序、字段属性等。按照个人基本信息数据采集规范，必须对持卡人采集包括居民身份证号、身份证有效截止日期、姓名、性别、民族、出生年月、单位名称、通讯地址、联系电话和相片等信息。从相关部门获得的'数据，其个人记录信息一般都是正确的，但也有少数记录信息存在错误，在姓名中存在同音不同字，如：姓名记录为“张山”，而实际为“张珊”；性别记录为“男”，而实际为“女”等。为了保证数据准确导入数据库，就需要进行认真、仔细和准确的采集数据。为此，我们采用从不同部门获得的个人基本信息数据进行比对、筛选，主要采信居民身份证信息，“性别”和“出生年月”按照居民身份证号规范进行提取生成，相片也要按照“358×441”像素的规格进行处理。针对从相关部门获得的个人基本信息数据要对各个字段进行字段属性转换，我们的经验是除序号字段外，其他字段属性一律设置成“文本属性”，这样做的好处是在以后的数据处理中不会出现意想不到的问题。从相关部门获得的个人基本信息数据通常与我们的要求并不相符，为了使数据符合《社会保障卡相关技术规范》，我们需要针对数据进行整理，这个数据整理工作不仅仅是为了打印《社会保障卡申领登记确认表》，也要为日后批量申请社会保障卡做好准备。《社会保障卡相关技术规范》中规定社会保障卡数据格式为：序号，居民身份证号，姓名，性别，民族，出生年月，单位名称，联系电话，服务银行……
2数据整理步骤
下面将具体数据整理步骤进行详细说明：2.1准备数据整理数据比较方便的应用软件是MS_OFFICE组件中的EXCEL，相关部门获得的数据与我们要求的数据字段名称以及数据结构不尽相同，需要将相关部门的数据进行整理，整理过程中一定要按照《社会保障卡相关技术规范》的要求进行，也为将来数据上传卡管系统做好准备。2.2数据整理过程中需要注意的问题因为从相关单位获得的数据与我们所要求的标准数据存在差异，如有些数据存在空格，有些数据存在字母大小写不一致，有些数据存在重复数据，有些数据需要重新命名等，下面就常见的3个问题进行说明。2.2.1空格处理数据中存在空格共有3种情况，一是字段的字符串前面有空格，二是字段的字符串后面有空格，三是字段的字符串中间部分有空格。在处理数据之前应该在相邻处复制一列，防止处理数据时出现错误无法挽回，造成不必要的损失。复制的方法是，先在相邻格间插入一列，然后，选中目标列，再按住CTRL健，同时将鼠标放置到选中列的边框处，此时鼠标出现一个“+”号，按住鼠标左键向先前插入的空列拖动，拖动到空列后，空列被填充为要复制列的内容，松开鼠标左键，复制完成。无论空格位置处在哪一种情况下，一般用函数substitute(text,old_text,new_text)将字符串中的部分字符串以新字符串替换。例如：C2=substitute(B2,“”,“”)。空格去除后，见图2。然后把C列复制，假如复制到B列，在B列选择性粘帖为数值，这样可以解除函数关联，再将列标名（字段名）由“TEST”重新更名为“姓名”。2.2.2处理身份证中末位的字母有的是大写“X”，有的是小写“x”，由于规定身份证号中字母要大写，因此，对于小写的字母要改成大写，一般用函数upper(text)将小写字符改写成大写字母。2.2.3对于“性别”的筛选整理最好通过身份证号来获得，对于18位的第二代身份证号码格式，从左侧数第17位是性别标识位，奇数是“男”，偶数是“女”。我们可以通过MID函数提取出该位，然后再用Excel的另一个函数MOD进行求余数，通过将该位与2进行求余，为0就是女性，为1就是男性，以18位第二代身份证为例：=If(mod(mid(A2,17,1),2)=1,”男”,”女”)需要说明的是在使用函数时要注意单元格的属性，新的目标单元格属性一般要设置成“常规”属性，否则，函数失败，不能进行改写操作。
3结语
关于数据采集和整理技巧就说到这里，实践中还会遇到很多问题，希望大家摸索和挖掘更好的方法，以便解决相应的问题。
摘要：针对LabVIEW及MSP430F5529单片机构成的多路数据采集系统研究及设计，分为上位机和下位机两个主要模块来进行阐述。MSP430F5529作为前端数据采集系统进行数据采集，采集到的电压通过串口传到上位机LabVIEW界面。
关键词：MSP430F5529，单片机，数据采集，LabVIEW
LabVIEW程序设计方面相对来说比较简单，但是，Lab-VIEW的使用灵活性和功能完整性也很强大。MSP430F5529单片机多路电压数据采集系统的设计，从结构上来看比较简单，此类单片机工作电压区间比较低，耗能相对较低，内部集成了许多功能模块，功能完整性比较强大。结构简单的单片机系统与LabVIEW上位机的串行通信的功能结合，增加了系统灵活性。同时，又利用了MSP430F5529的超低耗功能，降低成本，使用简便。另外，虚拟仪器除了在物理形式上实现之外，也可以实现系统内的软件、硬件资源共享。将两者结合的多路电压数据采集系统无论是从运行效率还是编程方式，都展现了强大的优势。
1．1数据采集系统需求基于LabVIEW及单片机构成的多路电压数据采集系统研究和设计，其中MSP430F5529单片机、ADC转换器组成的下位机数据采集系统实现采集电压的功能；采集到的多路电压信号被发送至LabVIEW程序功能模块进行分析和处理，并显示数据处理的结果；研究电平的转换。下位机的TTL电平转换成上位机能够接收的RS232电平。首先系统进行初始化，然后单片机通过串口进行多路数据采集，打开ADC转换器，开始转换，读取转换结果。然后发送到上位机界面，显示得到的数据处理结果。1．2数据采集系统方案设计的采集系统以上位机数据显示界面和数据采集系统实物的形式呈现，研究上位机与下位机的数据交互机制，实现数据的交互。方案：在上位机与下位机之间需要研究一个电平转换，采用MSP430系列单片机作为下位机采集模块，LabVIEW作为上位机处理模块；两个模块之间加入电平转换模块，采用的是CP2102转换芯片。此方案编程简单且方便，成本也相对较低，从整体来说也比较严谨。系统初始设计时，第一部分设计下位机单片机模块，启动A／D转换，得到的转换结果发送到单片机处理。并且加入了LCD显示模块；第二部分设计上位机LabVIEW程序处理模块，将采集到的结果上传到上位机显示。设计方案的流程图如图1所示。
2下位机采集系统设计此次设计采用
MSP430F5529Launchpad，MSP430F5529开发板内部集成A／D转换模块，多路电压采集系统下位机的重点在于A／D转换，所谓A／D转换即指模拟量等转换为数字量。MSP430F5529单片机可以自定义参考电压，此次设计的参考电压设计的是3．3V。所以本数据采集系统可采集的电压范围是0～3．3V。本设计是采集多路电压，转换的方法模式是采用转换速度较快的序列通道多次转换，提高转换速率。在程序设计里面是用ADC12CONSEQ＿3来选择采样模式。同时，定义了ADC12SHP等于1，来定义信号的来源是采样定时器。ADCMEMx存储器用来存储转换结果。此类存储器是CSTARTADDx位定义的。参考电压和通道是需要经过定义才能工作的，一般是通过ADC12MCTLx寄存器。多路电压数据采集的下位机流程图如图2所示。首先执行端口初始化，第一步便是关闭看门狗，在MSP430单片机中，主程序首先要关闭看门狗，如果不关闭看门狗，程序执行一段时间后，可能会导致程序无法运行。因为看门狗有定期重置CPU的功能。然后端口定义，ADC转换和串口通信的工作模式的初始化，之后进入中断采集数据，在有信号输入的时候才会进入中断，如果没有外部电压信号的输入不会进行中段。采集电压信号后开始转换，转换完成之后数据被传送两个方向：一是传送到LCD显示，二是发送到上位机LabVIEW程序界面显示。在AD转换的`过程中是进入中断进行数据测量的，此次多路数据采集系统的下位机设计的中断标志位采用ADC12IFG寄存器设置。MSP430单片机的中断可以说是非常大的一个亮点。想要有效提高程序运行的速率，在程序中加入中断便可实现。MSP430单片机的每个片上运行后，CPU便被唤醒，此时低功耗模式是不存在的，中断完成后，CPU脱离唤醒模式。此时的单片机回到低功耗状态。在下位机串口发送方面，U-CA0CTL控制寄存器来定义了时钟源，需要通过相应的时钟源来确定波特率，此控制寄存器的第0位是USCWRST，它具有软件复位的功能，在设计中需要使它置1，那么逻辑将会在复位状态一直保持。第6到7位的UCSSEL，用来选择时钟源，时钟源选择的是AMCLK，那么UCSSEL的状态是01，此时的波特率需要求出相应的分频细数来定义，AMCLK的频率是32768Hz。跟据定义，在低频时钟的情况下，分频参数是时钟频率与波特率的比重，此次设计的波特率是9600，因此可以得出的是分频参数是3．41，所以，UCA0BR0等于3。
3显示界面上位机设计
3．1上位机LabVIEW设计此次多路电压数据采集系统的上位机LabVIEW程序流程图如图3所示。上位机的部分，首先设计了单路的电压数据采集系统，其程序框图如图4所示。上位机LabVIEW的设计首先是配置串口参数，参数的配置与下位机端要保持一致，参数配置完成后要进入while循环中的VISAREAD，读取从下位机传来的数据。单路数据采集就是直接显示电压。加入while循环的目的是使程序可以一直运行，而且是直接只运行读取缓冲区数据部分，不用每次都配置串口参数，提高了程序运行速率。3．2TTI与RS232电平转换MSP430单片机输出的L电平与上位机接收的电平不是同一种，分别为TTL和RS232。所以上位机与下位机之间需要进行转换，15V～5V指的是RS232电平逻辑1时的状态，而逻辑0的话，是在＋5V～＋15V，而TTL电平逻辑0在0～0．8V之间，逻辑1在2．4V～5V之间，所以在TTL电平与RS232之间，需要进行正负逻辑的转换。在此次设计中选用的是主要由CP2102转换芯片构成的转换模块。同时里面也集成了MAX2485和MAX232通信芯片。CP2102是一种品质较好，工作比较稳定的且性能强大的转换芯片。整个转换模块体积小，便于移动。此次设计用MSP430F5529专门用于串口发送的P3．3口与RX引脚连接。如图5所示。CP2102的RX引脚专门用来接收TTL电平。CP2102的另一端与电脑相连，打开上位机LabVIEW程序，串口信息配置好之后，便可以显示采集的电压数据。
4多路电压数据采集系统测试
为了便于系统能够成功采集数据，采集的电压采取就近原则，直接采集单片机管脚电压，此次测试三次电压分别为：3．3V电源管脚电压、普通管脚电压（1．78V）以及GND管脚电压（0V）。由于误差作用，系统不能准确测到3．3V，以及3．3V会对旁边线路产生影响，所以第二路电压信号会从1．78V拉高到2．76V，第三路接地，所以是0．00V。除去显示结果以外，增加了波形显示，使采集到的电压变化变得一目了然。此外加入了串口工作灯指示，在串口正常工作的情况下，串口灯是绿色，在串口工作异常的情况下，串口灯是红色。改变某一路电压后，把第三路采集电压的管脚从接地端拔了下来，悬空时的电压是1．78V，同样会被3．3V的电压拉高，电压的变化直接在上位机界面呈现出来，直观明了，如图7所示。波形显示的坐标是可以自动变换的，根据数据的大小智能变换，改变采集管脚的电压后，如图8所示。
5结束语
基于MSP430F5529和LabVIEW进行多路电压数据采集系统，实际应用的结果，下位机与上位机的通信功能正常，操作也非常简单方便，完成了设计之初的要求，可以实现的功能有：①采集三路0V～3．3V的电压；②采集到的电压在LCD屏显示；③采集到的电压上传至LabVIEW上位机数据采集编写模块显示；④上位机LabVIEW界面显示电压数据及电压波形。研究并实现了MSP430F5529单片机的数据采集及处理、ADC转换、TTL电平转RS232电平、上位机与下位机之间的串口通信。同时，此次设计也存在些许不足：①只能采集三路数据；②不能调取历史采集数据。
参考文献
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［4］周丽，裴东兴．基于MSP430单片机的超低功耗温度采集系统设计［J］．电子测试，（10）：35－38
摘 要：为保证电力系统运行的可靠性、经济性和电能质量，调度端必须通过SCADA系统向电网中的发电厂、变电站搜集各种运行的实时数据，进行监测；并在必要时通过系统向厂、站端发送控制命令，由厂、站端的一些特别信息也可经由SCADA系统及时主动向调度端传送。这一切的信息交流均必须由质量良好的通信系统来传递。本文通过远动控制原理的分析，结合电力系统远动控制的“四遥”功能和如何实现远动控制及数据采集的原理，阐述了电力系统自动化的实现过程。
关键词：远动控制技术 四遥 电力系统自动化 数据采集
一、引言
随着我国电力系统的发展，变电站对自动化程度的要求越来越高，要求能够综合搜集各种运行的实时数据，采集和监控整个电网的运行状况，监控一次设备的状态，实现“四遥”以及历史记录、报表、事故分析等等。同时随着计算机技术和网络通信技术的发展，远动控制技术也在不断的变革和改进，在加快电力系统综合自动化的发展进程中将会发挥更加重要的作用。
二、远动控制原理及其技术应用
为电力系统调度服务的远距离监测、控制技术。由于电能生产的特点，能源中心和负荷中心一般相距甚远，电力系统分布在很广的地域。要管理和监控分布甚广的众多厂、所、站和设备、元器件的运行工况，已不能用通常的机械联系或电联系来传递控制信息或反馈的数据，必须借助于一种技术手段，这就是远动技术。它将各个厂、所、站的运行工况（包括开关状态、设备的运行参数等）转换成便于传输的信号形式，加上保护措施以防止传输过程中的外界干扰，经过调制后，由专门的信息通道传送到调度所。在调度所的中心站经过反调制，还原为原来对应于厂、所、站工况的一些信号再显示出来，供给调度人员监控之用。调度人员的一些控制命令也可以通过类似过程传送到远方厂、所、站，驱动被控对象。这一过程实际上涉及遥测、遥信、遥调、遥控，所以，远动技术是四遥的结合。
遥测就是将远方站的各种测量值传送到主站端。遥测的主要技术指标是模拟转器的准确度、分辨率、温度稳定性。一般要求准确度在±0.1～±0.5％；分辨率为10或12±1位。 数字量的字长则根据被测对象的要求而定。遥测量一般有模拟量、数字量、脉冲计数量和其他测量值。
遥信就是将远方站内电工设备的状态以信号的两种状态即0、1（或断开、闭合）传送主站端（调度端）。遥信反映的内容主要有断路器和隔离开关的位置，继电保护的动作状态，报警信号，自动控制的投、切，发电厂、变电所的事故信号，电工设备参数的越限信号，以及远方站远动设备的状态、自诊断信号等。遥信的传送有变位传送和循环传送两种，以变位传送为优。为避免发生信号丢失，在远动设备初投入运行时，需将全部内容向主站端传送，使主站端安全监控系统内的数据库的内容和模拟盘的信号状态准确反映系统内运行设备的状态，在平时定期传送全部信号。对遥信的主要技术要求是在遥信变位以后应在 1秒钟内传送到主站,并要求防止遥信误动作,即遥信编码的信号距离应当大于或等于4,以防止外界干扰的作用。在电工设备输入的接口部件处应加滤波和其他技术措施，防止接点抖动后引起误反映。
遥调就是由主站端向远方站发送调节命令，远方站经过校验后转换成适合于被控对象的数据形式，驱动被调对象。发送的调节命令可以采取返送校核，也可以不采取返送校核，远方站接受遥调命令后直接执行。遥调命令有两种形式：设定值形式。升降命令形式。
遥控就是调度所（主站端）远距离控制发电厂、变电所需要调节控制的对象。被控对象为发电厂、变电所电气设备的合闸和跳闸、投入和切除。遥控涉及到电工设备动作，要求遥控动作准确无误，一般采用选择—返送校验—执行的过程。
为了保证整个安全监控系统的可靠性，在远方站和主站端分别采用不停电电源，以及主站端采用双机备用切换系统。为保证信息传输的可靠性，需采用双通道备用。为适应电力系统调度管理中采用分层控制的方式，远动信息网也采用分层式结构，以保证有效地传输信息，减少设备和通道投资。
远动装置的规约
由于电力生产的特点，发电厂、变电所和调度所之间的信息交换只能经过通道实现。信息传送只能是串行方式。因此，要使发送出去的信息到对方后，能够识别、接收和处理，就要对传送的信息的格式作严格的规定，这就是远动规约的一个内容。这些规定包括传送的方式是同步传送还是异步传送，帧同步字，抗干扰的措施，位同步方式，帧结构，信息传输过程。远动规约的另一方面内容，是规定实现数据收集、监视、控制的信息传输的具体步骤。 远动规约的'制定，有助于各个制造厂制造的远方终端设备可以接入同一个安全监控系统。尤其在调度端(主站端) 采用微型机或小型机作为安全监控系统的前置机的情况下，更需要统一规约，使不同型号的设备能接入同一个安全监控系统。它还有助于制造设备的工厂提高工艺质量，提高设备的可靠性，因而提高整个安全监控系统的可靠性。
远动规约分为循环式远动规约和问答式远动规约。
循环式规约：规约中的帧结构具有帧同步字、控制字、帧类别和信息字。其中帧同步字是用作一帧的开头，要求帧同步字具有较好的自相关特性，以便对方比较容易捕捉，检出帧同步。还要求帧同步具有较小的假同步概率，防止假同步发生。控制字是指明帧的类别，共有多少字节，以及发送信息的源地址、目的地址等。
循环式规约要求循环往复不停顿地传送信息。传送信息的内容在受到干扰而拒受以后，在下一帧还可以传送，丢失的信息还可以得到补救，保护性措施可以降低要求，此种通信规约传输信息的有效率较低。
问答式规约：其主要特点是以主站端为主，主站端向远方站询问召唤某一类别信息，远方站即将此种类别信息作回答。主站端正确接受此类别信息后，才开始下一轮新的询问，否则还继续向远方站询问召唤此类信息。
问答式规约为了减少传输的信息量，采用变位传送遥信、死区变化传送遥测量等压缩传送信息的方法。问答式远动规约的另一个特点是通道结构可以简化，在一个通信链路上，可以连接好几个远方站，这样可以使通道投资减少，提高通道的备用性。
而为了保证电力系统远动各种功能的可靠实现，主要通过数据采集技术、信道编码技术和通信传输技术三部分来实现其具体的远动控制。
远动系统的数据采集技术包括变送器技术和 A/D 技术等。远动系统处理的信号大部分是0-5V 的 TTL 电平信号，而电力系统实际运行参数都是大功率的参数，为了能在远动装置RTU 中处理这些信号，通过变送器对大功率参数进行处理，将电力系统的电压电流和有功无功线性地转化为 TTL 电平信号。A/D 技术主要负责将模拟信号转化为数字信号，完成遥信信息的编码和遥测信息的采集任务。
遥信信息是指电力系统的各种开关设备的状态以及继电保护，自动装置的运行状态等，是电力系统中各节点（母线）的电压，支路（线路变压器）的潮流（有功，无功）或电流等模拟量。在电力调度自动系统中，遥信信息的传送必须经过两个过程：第一是采集遥信对象的状态，目前大部分采用光电隔离的方式，第二是将采集到的描述遥信对象状态的二进制位编进具体的遥信码中去，通过数字多路开关分别将各路的遥信状态输出到接口电路，再通过接口电路送入 CPU 进行处理，完成遥信信息的编码。
2．远动系统的信道编译码技术
远动系统的信道编译码技术包括信道的编码和译码、信息传输协议（规约）等。为了使传送的信息有较好的抗干扰能力，必须对信息进行信道编译码。
在数字传输中，干扰是不可避免的，通过信道编译码，尽可能地克服信道干扰。在通信系统中，信道编译码方法很多，为了能够正确地进行数据传送，常采用线性分组码进行编译码，而线性分组码中又广泛采用循环码。
（1）线性分组码的定义
信道编码传输过程中，按照监督码元的构造方法，形成不同的特征码。设码字有 K 位消息码元和 R 位监督码元，则码长 n=k+r，码字数目为 2k。如果每个码字的 R 个监督元中只与本码字的 K 位消息元相关，则这 2k个码字的集合称为分组码。
若一个分组码的 2k个码字恰好是矢量空间 V 的一个 K维子空间，称分组码为线性分组码。设消息序列 m=（m1、m2、??mk），V1、V2、??Vk是 K 个线性无关的 n 重， 则线性组合，U=m1V1+m2V2+??mkVk。
用码长和消息码元两个参数描述这种码时，又称（n，k）线性分组码。
（2）循环码的编译码原理
循环码是最常用的一种线性分组码，具有以下性质：各码字中的码元循环左移位（或右移位）所形成的码字仍然是码组中的一个码字（除全零码外）。
采用系统循环码进行编码时，接受端判断发送码字在噪音信道上是否受到干扰就能够提供较好的校验准则：用生成多项式去除接收码字，检查余式是否为零（也就是检查接受码字是否是生成多项式的倍式），若余式为零，认为接收码字是发送码字，余式不为零，认为接收码字不是发送码字，从而完成数据的信道编译码工作。
3．远动系统的通信传输技术
远动系统的通信传输技术包括调制技术和解调技术。电力系统利用自身电力通信的网络资源，可通过卫星、微波、载波、光缆等多种通信手段构建一个电力通信专网，目前的电力系统中，主要是利用电力线的载波进行通信传输。信号发射端上，数据通过信道编码后形成基带信号，利用电力线上的高频谐波信号作为载波信号，通过各种调制技术把基带信号变换为模拟信号，以电流、电压的形式随电力线进行通信传输；在接收端上，应用解调技术相应地把模拟信号还原成数字信号。电力系统正是通过调制解调器的调制--解调技术，实现远动系统的数据通信。
三、结语
电力系统自动化管理模式已成为当今电力系统的发展方向，特别是 110KV 以下的变电站的技术改造和管理模式，智能型变电站综合自动化系统已被普及采用。然而电力系统要想实现调度真正自动化，就必须结合计算机技术和通信技术，通过远动控制技术来实现。因此，远动控制技术在加快电力系统自动化的进程中起着至关重要的作用。
嵌入式水位雨量数据采集系统设计与实现
水位雨量采集系统为防汛测报提供及时的水雨情信息,随着应用需求的增加,原有的以8位单片机为核心的控制系统(RTU)满足多任务、多信道方面已经显得有点力不从心,采用嵌入式系统可以实现除了现有的.卫星、电话、GSM/GPRS等通信方式外,还可以实现基于网络的数据传输方式,实现对水位、雨量进行实时在线监测,从而实现测报系统的网络化.介绍了嵌入式系统的基本原理,分析了ARM微处理器的体系结构、指令系统、操作系统、开发软件等嵌入式开发技术,给出了基于ARM的嵌入式系统的解决方案,并对水位雨量采集、存贮、传输和数据安全措施进行了分析设计.
作 者：余德华 刘泽文 张国学 YU De-hua LIU Ze-wen ZHANG Guo-xue 作者单位：长江水利委员会,荆江水文水资源勘测局,湖北,荆州,434020 刊 名：人民长江 PKU英文刊名：YANGTZE RIVER 年，卷(期)：2007 38(10) 分类号：P332 TP274 关键词：ARM 嵌入式 数据采集