基于Lab VIEW的网络数据采集系统研究

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　　摘要：为了解决电力网络环境数据采集问题，本文选取Lab VIEW作为仿真，提出了网络数据采集系统研究。测试结果表明，本系统能够自动开启采集/回放数据模式，避免了数据采集与处理堵塞情况发生，可以为采集提供准确数据参考依据。
　　关键词：LabVIEW;数据采集;网络技术;数据回放
　　中图分类号：TP274.2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）12-0129-01
　　近年来，电力信息化规模逐渐壮大，对系统安全等方面的监控要求越来越高，部分生产系统运维已转变为自动化监控。为了避免生产设备运行发生异常，需要借助网络数据采集手段，获取现场设备作业信息，从而全面掌握现场设备情况。目前，在Lab VIEW环境下采集现场信息的研究较多，如何制定一套可靠性较高的系統方案成为当前重点研究问题。
　　1 系统硬件设计
　　本文将选取Lab VIEW作为系统开发工具，利用数据采集卡，采集数据信息，实现网路化数据采集。通过PCI总线，将网络数据传输至系统服务器，经过一系列处理，经过internet/intranet发送至客户端，实现网络数据采集[1]。如图1所示为系统硬件框架。
　　图1中，网络数据采集系统主要由传感器组及信号调理模块、数据采集卡模块、PCI总线模块、服务器、internet/intranet模块、客户端6部分组成，在网络虚拟环境下，完成数据信息传输。
　　2 系统软件设计
　　本系统由客户端和服务器两部分组成，前者用于显示和存储数据信息，后者用于采集数据、发布数据、存储数据及数据处理等多项操作。
　　本系统数据采集模式设置为连续采集，考虑到数据采集周期较多，不利于数据采集效率的提升，本系统设置了两个并行循环，分别用于数据读取和数据处理，引入数据传输使用队列技术，在两个并行循环之间进行操控，从而提高数据读取及处理速率。
　　队列结构属于FIFO结构，按照数据的排列顺序，先后传递数据信息，从而避免数据传输过程中发生冲突。 在实际作业过程中，连续循环读取数据，中间不停歇，并将这些数据放入指定队列当中，形成完整的数据队列[2]。如果设定的数据读取周期小于数据处理周期，则部分数据将自动缓存到队列中，待下一读取周期到来，输入这部分数据，因本系统存储空间较大，所以不会丢失数据信息。如果设定的数据读取周期大于数据处理周期，当队列中的数据均被处理完毕，此时不会出现重复数据读取操作，而是将此操作转为等待状态。为了避免数据读取与数据处理之间发生冲突，提高数据信息采集统计准确性，本系统在开发软件功能时，以数据采集操作为启停控制标准，完成此项操作后，开始存储数据、处理时域，并统计数据直方图。
　　3 网络数据采集功能程序开发
　　3.1 DataSocket Sever创建
　　构建DataSocket Sever Manager多项参数配置，启动DataSocket Sever，开始访问系统网络[3]。通过指示灯表明数据采集网络连接情况，如果绿灯亮，则表明连接成功，如果红灯亮，则表明连接失败。
　　3.2 系统服务器设计
　　系统服务器设计，利用Lab VIEW软件开发数据采集函数，从而实现数据采集与处理。通过创建网络连接，写入参数数据，按照参数设置，通过网络采集现场数据信息，经过滤波等一系列处理，传输至客户端，生成数据信息结果。为了避免读取周期与数据处理周期发生冲突，本系统利用服务器对数据采集与传输进行操控，如果数据读取周期小于处理周期，部分数据将自动回放到队列中，等待下一次读取，按照两种情况分别开启数据采集模式。
　　（1）数据读取周期小于处理周期：当数据读取周期小于处理周期，此时要将未能及时读取的数据回放到指定地区，避免未读取数据进行处理，导致数据统计混乱。
　　（2）数据读取周期大于处理周期：当数据读取周期大于处理周期分为两种情况，分别在这两种情况下，对现场信息进行数据采集处理。
　　1）数据采集卡初始化：当数据采集卡刚刚完成初始化处理时，系统服务器将从缓冲区读取数据，采取数字滤波处理，同样以波形形式显示数据结果，并将此部分数据写入DataSocket Sever、队列中，如果超出了设定限制范围，则自动发出警报。
　　2）读取队列中的数据：当下一次读取周期开始时，将从队列中读取数据，通过频谱分析、功率谱分析、自相关分析。判断此时等待数据是否超时，如果超时，则停止数据分析，反之，继续从队列中读取数据。
　　3.3 系统客户端设计
　　系统客户端的开发，主要利用软件中的While Loop进行设计，循环多次从数据项中提取数据，并将其保存至指定文件夹中，沿着访问数据项路径进行读取，在客户端显示数据采集结果。客户端主要用于显示数据采集结果，关闭网络连接控制按钮，自动过滤掉因正常关闭导致的错误信息，从而为用户提供正确数据采集结果。
　　4 系统测试
　　为了判断本文设计的网络数据采集系统符合现场信息采集功能开发要求，本文对系统服务器端数据处理进行测试。本次测试以数据读取停止后数据读取周期小于处理周期系统状态测试为例，通过观察服务器端数据处理显示界面中直方图和时域分析结果，判断系统设计方案可靠性。
　　通过观察测试结果，数据读取停止后，系统开始自动判断是否采集/回放数据。本次测试为数据读取周期小于处理周期，此时将开启回放操作，当前服务器端开启数据回放操作模式，符合系统开发控制要求。因此，本文设计的系统方案可以作为网络数据采集系统研发资料。
　　5 结语
　　本文围绕电力网络数据监控问题展开研究，通过开发网络数据采集系统，对现场系统访问情况进行采集，经过网络传达数据采集控制命令及传输命令。本系统以Lab VIEW作为开发工具，重点设计了数据采集功能，探讨了不同读取周期与处理周期关系下的程序开发方案。测试结果表明，本系统可以按照数据采集要求，高效、精准的采集网络数据信息。
　　参考文献
　　[1] 陆晓，包晓敏，饶照明.基于LabView的数据记录及数据库访问技术[J].湖北民族学院学报：自然科学版，2019（2）：201-205.
　　[2] 王锋，宫玉琳，胡命嘉.基于LabVIEW的无线sEMG采集系统设计[J].长春理工大学学报：自然科学版，2019（4）：98-101.
　　[3] 赵海宾.基于LabVIEW的汽车动力性测试分析系统的研究[J].汽车实用技术，2017（2）：187-188.
　　Research on Network Data Acquisition System Based on Lab VIEW
　　XU Ming-sheng， LI Chun-xia， ZHANG Chun
　　（Jiangsu Electric Power Information Technology Co.， Ltd.， Nanjing  Jiangsu  210000）
　　Abstract：In order to solve the problem of data acquisition in power network environment， this paper selects Lab VIEW as the simulation and puts forward the research of network data acquisition system.The test results show that the system can automatically turn on the acquisition/playback data mode， avoid data acquisition and processing congestion， and provide accurate data reference for acquisition.
　　Key words：LabVIEW; data acquisition; network technology; data playback
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