時間：2023-03-27 16:37:47
導語：在數據采集論文的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優秀范文，愿這些內容能夠啟發您的創作靈感，引領您探索更多的創作可能。
電池管理系統多通道高精度數據采集電路具體設計方案如圖1所示。圖1中左側是電池組檢測的相關模擬量數據，包括12路單體電壓數據、充放電2路電流數據、電池組工作溫度及環境溫度數據，這些數據對應的物理量可能是電壓、電流、電阻，考慮到A/D轉換只能以電壓的形式實現模擬量的獲取，因此相應的設計了信號轉換電路，實現不同類型信號的電壓轉換；考慮到A/D轉化模擬量量程的需求，設計了不同的信號放大電路；為了防止超量程的模擬量對A/D器件造成的影響，設計了對應的保護電路；為了防止干擾信號對數據準確性的影響，設計了濾波電路。16路電壓模擬量產生后，A/D器件在MCU的控制下逐次對16個通道數據進行A/D轉換，轉換后的數字量用于實現對電池管理系統的SOC評估及其它管理工作。
2硬件電路設計
2.1動力電池電壓信號檢測電路設計
動力電池組是由眾多單體電池串聯而成。本設計中，選取12個單體電池串聯而成的動力電池組，相應的就有12個電壓模擬量信號。圖2所示為電壓采集電路設計。動力電池組中，各個動力電池串聯而成。在地參考點的作用下，各個電池正負極對地參考電壓近似比例增大，為實現輸出的是電池電壓，最有效的實現途徑是借助由運算放大器“虛短”與“虛斷”原理構成的減法電路。圖2中，由雙運放運算放大器LM358構建2級網絡：第1級即為由R1~R4組建的差分放大電路形成減法電路，第2級構成電壓跟隨器，起到緩沖及隔離的作用。LM358使用單5V電源供電。
2.2動力電池雙向電流檢測電路設計
電池組在充放電過程中，由于只有一個充放電通道，理論上而言電流檢測通道只有一個。根據電路理論電流在其參考方向下存在正負之分，因此必須單獨設計充電電流、放電電流各自的檢測信號。圖3所示為集成的雙向電流檢測硬件電路設計。從電路中可以看出，該電路的設計非常類似于電氣中的互鎖電路。從采樣電阻中采集的電阻兩端電壓在電阻分壓網絡下，產生不同的電壓。結合運放的差分放大功能，分別引入LM358運算放大器的2組不同的運放輸入端，由于引入同相輸入端和反相輸入端的電壓不同，使得2組運放各自工作在線性工作區與非線性工作區中。當電池組中有任意方向的電流時，均會產生一組運放工作在線性放大區域產生對應的模擬電壓信號同時另外一組運放工作在非線性區域而作為電子開關輸出供電電源的參考地電壓。在實際的電動汽車中，通常選用100AH的動力電池組為電動汽車提供動力源，這樣，采樣電阻的選擇就有了依據。本設計中，選用0.05R/2W的采樣電阻多個并聯成0.01R的功率電阻作為充放電電流檢測元件。
2.3動力電池組溫度檢測電路設計
溫度檢測保證電池組工作在可靠溫度范圍內而不引起電池故障，是電池管理系統中必不可少的有效組成部分。溫度檢測傳感器選用PT100系列溫度傳感器。最新制造工藝出產的PT100體積小，精度高，比較適合應用在電池管理系統溫度檢測單元中。本設計中，選用三線式橋式測溫電路，其最大優點在于將地線單獨引出，參考電阻網絡的地線電阻可以與PT100的地線電阻匹配，減小電阻差異帶來的偏差問題，提高溫度測量精度。其設計原理同電壓采集電路基本相同。
3調試數據與分析
設計完畢后，對該套電池管理系統的硬件電路進行了制版調試。在解決了焊接遺留的硬件問題后，通過MCU的監測獲取了大量數據。調試過程中某一時刻點的狀態量。從測試數據可以看出，無論是電壓、電流、還是溫度，其相對誤差都控制在1%以內，特別是電壓檢測數據，精度更是達到了3‰，這樣的誤差在電池管理系統誤差允許范圍之內，達到了電池管理系統數據采集前端模塊硬件電路設計的目的。
4總結
管理平臺指標體系的內容應包括學校發展的各方面情況，必須真實準確。同時平臺數據的填報要具有規范性，指標體系應從指標名稱、指標概念、統計口徑、數據來源等方面進行統一規范和要求，力求數據采集的科學化。再者數據平臺采集中的部分數據具有時點要求，也就是數據的及時性，統計指標的填報應保證時間點，提供及時的統計報表，為相關決策提供準確及時的信息。
1.數據采集方法分類
按照數據平臺的填寫方式和時間要求，對平臺采集中數據的關聯要求進行分析。按照上述的要求，以2012年填報數據為例，將采集的數據分為以下幾個大類：無條件；自動生成；一次性+及時更新；按年度；按會計年度；按學年；按學期；一次性；學年+更新；及時更新+條件。
2.平臺數據采集關聯分析
分別對10類數據采集時的關聯度進行分析。“無條件”指的是系統初始化好的，各學校可以直接使用的功能模塊，直接填報即可，與其他的數據關聯性不強。“自動生成”數據，不需要填報，由其他數據自動產生邏輯數據，與學校整體數據有關，關聯性非常強。例如2.1.3在校生人數則是由2.3.2專業列表在校生人數（二級學院）自動匯總而來，如果后者填報有誤，那么前者不會準確，關聯密切。“一次性+及時更新”數據是由初次導入數據加上及時更新的數據組成。對初次導入數據進行更新時需要考慮數據間的關聯性。例如二級單位已經有專業、教職工信息等和二級單位相關聯的數據，則此二級單位無法被刪除。如需刪除，需要對二級單位相關聯的數據進行刪除。再如新建一個專業后，直接刪除，但是并未刪除掉，這是因為系統自動為其建立了“專業招生狀態”，此專業已被“專業招生狀態”使用了，如真的需要刪除此專業，則先點擊“正在招生”鏈接，進入專業招生狀態頁面，將其建立的一條招生狀態記錄刪除掉，再回到專業列表，便可刪除剛新建的專業。所以及時更新時，一定要考慮到數據原有的關聯系。“按年度”的數據，統計的時間段是年度，需要注意的是，年度要求有區別。以2012年上報數據為例，數據上報時間分別是2009年起、2011年起，數據填報從2009級起、2012~2013學年第一學期起，采集數據時需要關聯不同年度的數據。“按會計年度”數據關聯性相對較低，只采集上報年的會計年度的數據，考慮學校收入和支出之間的平衡。“按學年”、“按學期”、“學年+更新”數據，在采集數據時要充分考慮到統計時間的要求，還要考慮到數據間的關聯。例如3.6國際合作采集的數據要以2.3.1專業基本信息為基礎；4.2課程評價采集數據要以4.1課程安排數據為基礎，課程狀態有時不能更改，是因為一旦完成了課程評價，即將課程狀態設置為“結束”，并保存了課程評價，則無法再將課程狀態設置為“開課”。“一次性”數據是指一次性采集完成、不能更改、不需更新的數據。例如7.2.3高考情況，記錄學生的高考成績。這類數據采集之初關聯系不強，但是作為其他數據的支撐，關聯性就比較強。“及時更新+條件”數據，是指隨時可以更新的數據，如師資培訓情況、實踐情況、學生畢業后的創業情況等，在采集這類數據時，也是先區分好統計的時間段，再填寫各項內容，數據采集是沒有關聯數據的，采集后的數據對平臺的第8大項報告的生成產生很大影響。
二、管理平臺數據的共享性分析
管理平臺數據的采集涉及到學校的各個方面、各個部門，如教學部門、財務部門、人事部門、資產部門等。通過管理平臺所形成的數據具有共享性，如某實訓室實訓條件數據的采集，可以利用資產部門所建立的數據平臺，抽取其中的關聯數據，從而得到實訓室的基本硬件資料，使得原不同平臺間的數據不再單一不可復用，這就是利用數據平臺實現信息共享的優勢所在。通過這種方式，學校內的數據可以通過重用其他領域數據而獲利，學校數據也可以促成其他領域沒有的活動，并產生新的關聯數據，使得數據成為一個成長著的有機體。管理平臺關聯數據采集的意義在于：一是各種基礎信息由各基層單位通過審核生成，通過計算機網絡平臺的填報使各職能部門能及時掌握企業的運行狀況，滿足各職能部門需要；二是各職能部門能及時做出對比，及時分析研究解決問題的措施，把各種綜合信息向學校領導、各職能部門及基層單位及時反饋，分別滿足其管理決策、研究問題和解決問題的需要。為確保統計資料的系統性、完整性，應該在各部門的工作職責中明確相應的統計責任，要求其按統一確定的口徑、范圍及時間提供相應的統計資料及分析報告，最終將統計信息自基層通過計算機網絡覆蓋整個學校。
三、總結
1利用電子郵件進行數據采集的背景
隨著人們的生活日漸信息化，越來越多的人會使用電子郵件這種方式，這令使用電子郵件做數據采集成為可能，目前已經有部分企業、部門、個人使用這種方式做數據統計、研究工作。在信息化的社會里，人們可以使用很多信息化的方式采集數據，目前人們可用三種方法采集電子數據。第一種，通過在網上傳播某一個主題，請網友共同來討論，根據網友的討論采集數據，這種數據采集的方式影響力不夠、精確性不夠，且采集的數據難以統計。第二種，通過在網站上問卷的方式進行采集，這種方式可以采集到標準化的答案，然而這種采集方式需受到網站的限制、主題吸引力的限制等，它只適合采集非常熱門的主題調查數據。第三種，就是制作一份調查問卷，然后利用群發郵件的工具將該問卷批量的、大范圍的發給用戶，用戶在使用電子郵箱的時候，就有可能看到這份問卷，雖然這種調查問卷有可能被用戶視作垃圾郵件而不予回答，然而它的調查范圍廣、使用成本小、統計答案易，所以它是作網絡數據采集的一種極佳的方式，使用這種方式特別適合采集熱門主題以外的各類數據。
2利用電子郵件進行數據采集的方法
2.1制作一份直觀的引文用戶在閱覽電子郵件的時候，一般喜歡郵件能夠直入主題，用電子郵件的方式發放問卷時，如果客戶不了解自己到底需要干什么，他們可能就不會再關注這封郵件。所以在使用電子郵件采集數據時，需先設計一個直觀的、友好的引文，讓客戶了解自己可以做些什么。比如以圖1為例，它表明回答問卷的方式很簡單，只需要占用客戶幾分鐘的時間，客戶只需要點幾下鼠標就能完成問卷，客戶就會認為自己可以在工作、閑暇之余配合做調查問卷，于是就會嘗試閱讀接下來的內容。
2.2制作一份友好的問卷
2.2.1界面友好在使用電子郵件采集數據的時候，試卷設計人員需了解到，人們使用電子郵件是因為接受電子郵件方便、快捷的服務方式，他們不希望自己在處理一份電子郵件，特別是一份與自己本身利益無關的電子郵件上耗費太多的時間。如果用戶覺得自己要花費很多力氣才能做完數據調查問卷，他們就會放棄配合數據采集。為了提高用戶的參與性，試卷設計人員要盡量將調卷設計得直觀化。比如參看圖2，如果試卷設計人員能夠用窗體化的方式設計試卷，讓用戶直接用做選擇題的方式回答問卷，用戶就會樂于回答。
2.2.2行文友好在設計試卷問題的時候，如果試卷出現問題敘述不清或者答案敘述不清的時候，用戶就會不了解自己應當如何回答，他們就有可能放棄回答問題，或者隨便選擇一個答案當作回答。要確保調查數據采集的有效性與準確性，試卷設計人員在設計問題時，要用準確的、明晰的語句提問，且需準確的給出問題的答案。以圖3為例，它的問題為請說明你所在的崗位。它列出的答案有4個，然而用戶可能工作的崗位在這四個范圍以外，如果試卷要求客戶補充答案，客戶就會覺得回答這個問題太麻煩，他們可能會因為不愿意打字而不愿意繼續完成問卷。為了準確的采集數據，試卷設計人員需給出更多種類的答案，以該問題為例，它可以添補部分常見的工作崗位，而部分冷門的答案不需要特別作統計時，可以用“其它”這一個答案來概述。
2.2.3版面友好在設計問卷的時候，如果試卷出現版面局促、布局不合理的現象；顏色過于雜亂，讓用戶心情煩亂的現象，用戶就可能會因為覺得做調查問卷不愉快，從而不愿意接受數據采集。為了讓客戶愿意耐心的閱讀調查問卷中的文字、愿意積極的配合數據采集，問卷設計人員要做好排版設計、顏色設計這兩項工作。以圖4為例，它將背景色計為簡潔的白色，使用窗體的方式引導用戶回答問題，這種問卷設計非常接近用戶瀏覽網頁的習慣，用戶會因為習慣這種設計而接受數據采集。
2.3制作一份簡潔的尾頁用戶做完問卷以后，會想了解自己應當怎樣處理這份問卷。如果沒有一份簡潔的、具有引導性的尾頁，客戶會因為回答問題后不知道怎樣處理這份問卷而隨意的處理答案。為了便于客戶了解應當如何處理數據采集的問卷，問卷設計人員要設計一份簡潔的尾頁。以圖5為例，它提供用戶重新回答問題的機會、結束并完成數據采集的機會、將該問卷保有在計算機設備中的機會、將該問卷打印保存的機會等。問卷的尾部給予簡潔、優質的服務，同時給予用戶一個真誠的感謝，會讓用戶愿意接受下一次的問卷調查。
3利用電子郵件進行數據采集的要點
3.1利用電子郵件的速度電子郵件具有高速、便捷性，要利用電子郵件做好數據采集工作，就要利用電子郵件的高速性。從以上電子郵件的問卷調查設計中看到，它的問卷設計要時時處處為客戶考慮到快捷性的體驗。這包括問卷設計的內容不能太多、太長，否則用戶會失去協助數據采集的耐心；問卷設計要友好直觀，讓用戶能一眼明了自己正在接受怎樣的數據采集，自己需要用怎樣的方式配合等；問卷設計的回答方式要便捷，為了提高數據采集的速度，問卷設計人員要盡量使用是非題、選擇題等采集數據。
3.2利用電子郵件的成本如果使用電子郵件問卷以外的調查方式，數據采集人員需額外的支付各種資金。然而如果使用電子郵件調查的方式，它幾乎等于零成本。然而正因為電子郵件數據采集的方式成本幾乎等于零，這就意味著數據采集人員需了解自己到底需要采集怎樣的數據，然后有針對性的發放問卷。如果數據采集人員沒有事先作好客戶范圍規劃，將有可能收到大量的無效郵件，它反而造成數據資料統計的低效性。
3.3利用電子郵件的范圍在做電子郵件的數據采儲時，數據采集人員需了解使用電子郵件人群范圍的思維習慣。經統計，我國絕大部分的網民對陌生人郵寄來的電子郵件興趣不大，他們擔心開啟陌生人寄出的電子郵件會感染上病毒，這會造成電子郵件數據采集的低效性。目前會經常使用電子郵件的人群一般一青年學生、企業白領、商務人員、公務人員為主，這會造成數據采集范圍的狹窄性。如果數據采集人員能了解電子郵件使用人群的范圍、掌握他們的思維習慣優化電子郵件數據采集問卷，將能取得良好的數據采集效果。
3.4利用電子郵件的反饋與其它的數據調查方式相比，電子郵件的數據采集方式具有反饋性，如果數據采集人員因故需要深入的了解答卷人員一些問題，可以利用電子郵件的反饋性進一步溝通，它有可能會取得良好的溝通效果。
4總結
關鍵詞：USBRS485數據采集
在工業生產和科學技術研究的各行業中，常常利用PC或工控機對各種數據進行采集。這其中有很多地方需要對各種數據進行采集，如液位、溫度、壓力、頻率等。現在常用的采集方式是通過數據采集板卡，常用的有A/D卡以及422、485等總線板卡。采用板卡不僅安裝麻煩、易受機箱內環境的干擾，而且由于受計算機插槽數量和地址、中斷資源的限制，不可能掛接很多設備。而通用串行總線（UniversalAerialBus，簡稱USB）的出現，很好地解決了以上這些沖突，很容易就能實現低成本、高可靠性、多點的數據采集。
1USB簡介
USB是一些PC大廠商，如Microsoft、Intel等為了解決日益增加的PC外設與有限的主板插槽和端口之間的矛盾而制定的一種串行通信的標準，自1995年在Comdex上亮相以來至今已廣泛地為各PC廠家所支持。現在生產的PC幾乎都配備了USB接口，Microsft的Windows98、NT以及MacOS、Linux、FreeBSD等流行操作系統都增加了對USB的支持。
1.1USB系統的構成
USB系統主要由主控制器(HostController)、USBHub和USB外設(PeripheralsNode)組成系統拓撲結構，如圖1所示。
1.2USB的主要優點
·速度快。USB有高速和低速兩種方式，主模式為高速模式，速率為12Mbps，另外為了適應一些不需要很大吞吐量和很高實時性的設備，如鼠標等，USB還提供低速方式，速率為1.5Mb/s。
·設備安裝和配置容易。安裝USB設備不必再打開機箱，加減已安裝過的設備完全不用關閉計算機。所有USB設備支持熱拔插，系統對其進行自動配置，徹底拋棄了過去的跳線和撥碼開關設置。
·易于擴展。通過使用Hub擴展可撥接多達127個外設。標準USB電纜長度為3m（5m低速）。通過Hub或中繼器可以使外設距離達到30m。
·能夠采用總線供電。USB總線提供最大達5V電壓、500mA電流。
·使用靈活。USB共有4種傳輸模式：控制傳輸(control)、同步傳輸(Synchronization)、中斷傳輸(interrupt)、批量傳輸(bulk)，以適應不同設備的需要。
2采用USB傳輸的數據采集設備
2.1硬件組成
一個實用的USB數據采集系統包括A/D轉換器、微控制器以及USB通信接口。為了擴展其用途，還可以加上多路模擬開關和數字I/O端口。
系統的A/D、數字I/O的設計可沿用傳統的設計方法，根據采集的精度、速率、通道數等諸元素選擇合適的芯片，設計時應充分注意抗干擾的性能，尤其對A/D采集更是如此。
在微控制器和USB接口的選擇上有兩種方式，一種是采用普通單片機加上專用的USB通信芯片。現在的專用芯片中較流行的有NationalSemiconductor公司的USBN9602、ScanLogic公司的SL11等。筆者曾經采用Atmel公司的89c51單片機和USBN9602芯片構成系統，取得了良好的效果。這種方案的設計和調試比較麻煩，成本相對而言也比較高。
另一種方案是采用具備USB通信功能的單片機。隨著USB應用的日益廣泛，Intel、SGS-Tomson、Cypress、Philips等芯片廠商都推出了具備USB通信接口的單片機。這些單片機處理能力強，有的本身就具備多路A/D，構成系統的電路簡單，調試方便，電磁兼容性好，因此采用具備USB接口的單片機是構成USB數據采集系統較好的方案。不過，由于具備了USB接口，這些芯片與過去的開發系統通常是不兼容的，需要購買新的開發系統，投資較高。
USB的一大優點是可以提供電源。在數據采集設備中耗電量通常不大，因此可以設計成采用總線供電的設備。
2.2軟件構成
Windows98提供了多種USB設備的驅動程序，但好象還沒有一種是專門針對數據采集系統的，所以必須針對特定的設備來編制驅動程序。盡管系統已經提供了很多標準接口函數，但編制驅動程序仍然是USB開發中最困難的一件事情，通常采用WindowsDDK來實現。目前有許多第三方軟件廠商提供了各種各樣的生成工具，象Compuware的driverworks,BlueWaters的DriverWizard等，它們能夠很容易地在幾分鐘之內生成高質量的USB的驅動程序。
設備中單片機程序的編制也同樣困難，而且沒有任何一家廠商提供了自動生成的工具。編制一個穩定、完善的單片機程序直接關系到設備性能，必須給予充分的重視。
以上兩個程序是開發者所關心的，用戶不大關心。用戶關心的是如何高效地通過鼠標來操作設備，如何處理和分析采集進來的大量數據，因此還必須有高質量的用戶軟件。用戶軟件必須有友好的界面，強大的數據分析和處理能力以及為用戶提供進行再開發的接口。
3實現USB遠距離采集數據傳輸
傳輸距離是限制USB在工業現場應用的一個障礙，即使增加了中繼或Hub，USB傳輸距離通常也不超過幾十米，這對工業現場而言顯然是太短了。
現在工業現場有大量采用RS－485傳輸數據的采集設備。RS－485有其固有的優點，即它的傳輸距離可以達到1200米以上，并且可以掛接多個設備。其不足之處在于傳輸速度慢，采用總線方式，設備之間相互影響，可靠性差，需要板卡的支持，成本高，安裝麻煩等。RS－485的這些缺點恰好能被USB所彌補，而USB傳輸距離的限制恰好又是RS－485的優勢所在。如果能將兩者結合起來，優勢互補，就能夠產生一種快速、可靠、低成本的遠距離數據采集系統。
這種系統的基本思想是：在采集現場，將傳感器采集到的模擬量數字化以后，利用RS－485協議將數據上傳。在PC端有一個雙向RS－485～USB的轉換接口，利用這個轉接口接收485的數據并通過USB接口傳輸至PC機進行分析處理。而主機向設備發送數據的過程正好相反：主機向USB口發送數據，數據通過485～USB轉換口轉換為485協議向遠端輸送，如圖3所示。
在圖3的方案中，關鍵設備是485～USB轉換器。這樣的設備在國內外都已經面市。筆者也曾經用NationalSemiconductor公司的USBN9602+89c51+MAX485實現過這一功能，在實際應用中取得了良好的效果。
需要特別說明的是，在485～USB轉換器中，485接口的功能和通常采用485卡的接口性能（速率、驅動能力等）完全一樣，也就是說，一個485～USB轉換器就能夠完全取代一塊485卡，成本要低許多，同時具有安裝方便、不受插槽數限制、不用外接電源等優點，為工業和科研數據采集提供了一條方便、廉價、有效的途徑。
4綜合式采集數據傳輸系統的實現
現在的數據采集系統通常有分布式和總線兩種。采用USB接口易于實現分布式，而485接口則易于實現總線式，如果將這兩者結合起來，則能夠實現一種綜合式的數據采集系統。實現方法是：仍然利用上面提到過的USB～485轉換器實現兩種協議的轉換。由于USB的數據傳輸速率大大高于485，因此在每條485總線上仍然可以掛接多個設備，形成了圖4所示的結構，其中D代表一個設備。
這種傳輸系統適用于一些由多個空間上相對分散的工作點，而每個工作點又有多個數據需要進行采集和傳輸的場合，例如大型糧庫，每個糧倉在空間上相對分散，而每個糧倉又需要采集溫度、濕度、二氧化碳濃度等一系列數據。在這樣的情況下，每一個糧倉可以分配一條485總線，將溫度、濕度、二氧化碳濃度等量的采集設備都掛接到485總線上，然后每個糧倉再通過485總線傳輸到監控中心，并轉換為USB協議傳輸到PC機，多個糧倉的傳輸數據在轉換為USB協議后可以通過Hub連接到一臺PC機上。由于糧倉的各種數據監測實時性要求不是很高，因此采用這種方法可以用一臺PC機完成對一個大型糧庫的所有監測工作。
5前景展望
【關鍵詞】地籍測量；數據采集；質量；控制
地籍測量是地籍信息管理系統的基礎性工作，其測量結果將直接影響到地籍信息管理系統運行的好壞，所以要認真對詩地籍測量的數據采集。地籍測量中界址點的計算、宗地面計算、成圖等工作都要依靠詳細的地籍數據，同時面對每平方公里的上千個控制點或圖根點，如果沒有一個系統的采集流程，數據的收集和處理都是相當繁雜的，因此我們要對地籍數據的采集問題進行系統的研究和分析，通過科學的方法和技術手段來完善地籍測量的數據采集工作，為地籍管理提供準確的數據依據和質量保障。本文從地籍測量外業的控制方案出發，論述了地籍測量的數據收集及處理，并詳細的分析了地籍測量采集數據的質量控制。
1 地籍測量外業的控制方案
地籍測量的外業工作主要是對地籍進行權屬調查，并通過測量和數據采據來獲得地籍信息，其工作量較大，測量內容較多，實施過程具備相應的法律效力。在外業實測時需要申報調查勘測方案，作業組實施全方位的作業模式，這可以有效的防止誤差或遺漏現象的產生，從而確保測量和采集的地籍數據準確可靠。目前，我國的地籍數據采集主要依靠全解析法進行作業，通常利用外業數據軟件進行，如：EPSW測繪系統、CASS系統、DRMS系統等，其數據采集的過程相同，都是以界址點、地形點、控制點為基礎，通過輸入編碼及連接信息來繪制初步的草圖，并把采集數據錄入到地籍信息管理系統中，編輯數據和繪制地籍圖，最終把完整的地籍數據入庫。地籍外業控制中要注意地籍元素的核對，然后經具體的測算后方可繪制地形圖，地形圖繪制前應對草圖進行制作，注意選用最佳的測算圖形，以減少成圖數據的誤差，在未知點坐標測逄中要注意引入已知點和勘丈邊，提高成圖效率，對界址點和界址線都做長度檢核或坐標校核，避免人為采集的誤差。
2 地籍測量的數據采集
地籍測量的數據采集是以宗地的關系位置圖和編宗地號為基礎，突出宗地邊長、界址點、關系圖的采集與繪制。
2.1 數據采集
在地籍測量數據采集過程中要對現場宗地的界址點進行設置，同時丈量宗地的邊長并填寫相應的調查數據表，然后繪制宗地草圖。數據采集時要表現的宗地關系的位置，標注好宗地的名稱、地號、界址點坐標及順序號，對權屬信息要錄入到計算機中分街道進行存儲，形成宗地的屬性文件。
2.2 界址點的采集
在界址點數據采集時要依據宗地的權屬關系進行調查，通過實地的核實找出相應的界址點，并在關系圖中標明點號，利用全站義測出界址點的實際坐標值加以記錄，同時把點號、街道等采集數據的編號錄入到計算機中。
2.3 地籍要素
地籍要素在數集采集中也是非常重要的，采集中要結合權屬調查表中的地物點、線、界址點的數據進行采集，然后根據地物數據轉繪到地籍圖上，對于繪成地籍圖也要進行修測。地籍圖中所有的地籍要素要有體現，如居民房屋、樓體、鐵路、公路、橋涵、管線等。
3 地籍測量采集數據的處理與輸出
3.1 采集數據的處理
對采集后的界址點坐標文件進行處理，對宗地屬性文件和地物要素數據應利用軟件進行轉換，生成可供處理的宗地圖和可供剪切的文件，方便日后地籍圖的成圖，同時對分幅地籍圖數據進行預處理，然后輸入地籍圖的文字與信息，強調分幅圖的繪制質量，對調查的區域或街道應進行統一規劃，利用解析法推算出區域的總面積，并根據界址點坐標算出各街道的面積。
3.2 采集數據的輸出
采集數據的輸出應根據實測后的坐標進行解析法的計算，然后對數據進行輸出處理，把界址點坐標文件轉換成中間文件。對于各街道內的水域、道路、管線等非宗地面積的區域，利用求積儀進行計算，并比較宗地面積與非宗地面積，一般比例應小于1：400，并把比較結果輸入到計算機中。面積統計應對各街道宗地面進行匯總，并打印宗地面積的匯總表，然后依據地類代碼進行各區域的分類，統計完成全區的分類面積統計。輸出后的數據也要進行相應的整理和存儲，并建立區域性的地籍數據庫。
4 地籍測量采集數據的質量控制
4.1 采集數據與底圖的核檢
采集數據需要與底圖數據進行比對，首先應對數據采集的精度進行檢查，以矢量數據為基礎，對矢量數據和數字正射影像圖進行檢對，核查要素包括：位置誤差值、超限值、坐標值、數據圖像清晰度等，分幅接邊的精度也要進行檢查，尤其是邊界圖形之間兩圖是否有縫隙或重疊現象，相領區域的要素屬性是否一致等。分幅采集數據也要進行要核查，核查包括：線狀地物、地類圖斑、點狀地物權屬界線等，同時注意檢查點狀地物及要素是否有遺漏，權屬界線位置、屬性、關系是否正確。
4.2 拓撲結構檢查
對于地籍圖來說，單層的拓撲檢查是非常必要的，這是采集數據準確性的重要體現，所以必須對拓撲圖進行核檢，檢查內容包括：點狀數據的共點檢查，自相交檢查、懸鏈檢查、島與洞的檢查，其中撲拓圖檢查中還應對拓撲的邏輯性進行檢查，如：界址點與界址線的疊加檢查，房屋與宗地的疊加檢查、行政區與行政區界線的疊加檢查等，區分疊加數據，為成圖打下基礎。
4.3 屬性檢查
地籍數據的屬性檢查非常重要，因在數據采集過程中地籍數據往往會受到人為因素的干擾而產生一定的誤差值，有時還會因人工錄入而改變地籍屬性，所以必須對采集后的地籍數據進行屬性檢查，同時依據《土地利用數據庫標準》和《城鎮地籍數據庫標準》的要求，也要對界線、區域、坡度圖、線狀地物等圖層和數據進行屬性檢查。檢查項目應包括以下內容：各圖層字段值填寫是否合格，字段長度及類型是否符合標準；圖層類型及要素代碼是否符合國家標準；地類編碼及地名是否與行政區域保持一致；行政界線的類型、界線性代碼、界線屬性、界線值是否符合字典要求，同時對坡度級別、地類編碼屬性代碼等要素進行檢查；扣除地類面積檢查應根據標準和規范要求進行檢查，強調數據的真實性和可靠性，一般扣除地類面積的算法為扣除地類面積=（地類圖斑面積-線狀地物面積-零星地物面積）*扣除地類系數，對于計算也結果要考慮到誤差值帶來的影響。
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結合鐵路基礎設施健康監測的特點，從硬件和軟件兩個方面設計數據采集子系統；首先，分析振動傳感器的選用原則和輸出信號的特點，在此基礎上進行數據采集系統的硬件設計；然后，提出利用軟件進行數據采集的模擬，詳細論述各個模擬模塊的建立過程；最后利用所屬方法建立用于鐵路基礎設施檢測的數據采集子系統，系統的建立為鐵路基礎設施監測理論研究提供了方法，為同類型數據采集系統設計提供參考。
關鍵詞：
鐵路基礎設施；監測；振動傳感器；數據采集
0.引言
進入21世紀以來，我國鐵路建設發展迅猛，取得了良好的經濟與社會效益。隨著鐵路運輸速度的迅速提升，再加上其相對方便舒適的環境和價格上的優勢，勢必能吸引越來越多的人選擇鐵路作為他們旅行的交通工具，然而，伴隨著鐵路運輸的飛速發展給人們帶來的交通上的快捷與方便，車體與鐵軌的振動故障對公共財產及人身安全構成了前所未有的威脅。伴隨著我國鐵路立體跨越式的迅猛發展，輪軌間激擾力與激擾頻率隨著車輛行駛速度的不斷提高，逐漸增大，變寬，結果會造成電機等吊掛設備和車內設備的高頻高幅振動，引起車體設備振動能量的急速加劇。如果超過了鐵路各設備所允許的振動強度范圍，未來的工作性能指標及使用壽命將會受到過大的動態載荷和噪聲的嚴重影響，情況越發嚴重會導致零部件的早期失效。當前大量事實表明，在長期作用的情況下，鐵路振動故障可能會導致貨物破損，軌道破壞，列車脫軌等危險情況。為確保鐵路“安全、經濟、快捷、舒適”的特點和優勢，鐵路建設要不斷發展完善其各項功能，才能在越發激烈的市場競爭中取得優勢，因此，各國都加強了對鐵路振動的檢測及分析，也增加了對其的投入力度。今年我國對鐵路振動檢測領域的人力物力投入有明顯增加，并且研究范圍擴展到眾多方面。以往鐵路振動檢測系統只配備在一些重要單位或者要害部門，而在2000年以后，各個鐵路站段及各個振動檢測站點基本都已經涉及發展應用到。鐵路振動檢測系統的重要性越來越被人們所認可，近些年又不斷完善各項相應的標準和規范。為了保證鐵路的運輸安全、高效舒適的科學發展及以人為本的發展要求，確保鐵路的優勢和特點，如何準確檢測高速鐵路的振動并判斷故障是擺在鐵路工作者面前不容緩的實際問題。
1.數據采集系統設計方案
本論文用于鐵路基礎設施監測的振動傳感器數據采集系統主要由下位機系統和上位機節點兩個大的部分組成。系統設計方案的結構框圖下位機系統里包含了振動傳感器數據采集模塊、IIC實時數據傳輸模塊、微處理器模塊和電源模塊五個單元。振動傳感器把接收到的振動信號數字化，通過IIC數字傳輸方式，將數據發送給微處理器STM32F103ZET6。微處理器作為控制單元，用于接收振動傳感器數據并進行數據處理分析計算，通過RS-232串口通信，運用MAX3232電平轉換芯片及CH340RS-232串口轉USB芯片，實現了XYZ三軸振動數值發送到上位機進行控制顯示。因為目前個人電腦上已很少有串口，所以我們使用RS-232串口轉USB口芯片CH340G，數據可以從USB口進入PC上位機。由于每一個節點的檢測范圍有限，使用多個這樣的節點共同檢測則可以擴大系統的監測范圍，提高系統的整體工作性能。整個鐵路振動檢測系統是由多個下位機節點互相協作共同完成系統功能的。
2.系統硬件設計
2.1系統硬件設計思想
本論文的鐵路振動檢測系統是由振動傳感器數據采集模塊，IIC實時數據傳輸模塊，微處理器模塊以及RS-232有線通信模塊和電源模塊組成。振動傳感器數據采集模塊對鐵路振動的振動數據信號進行實時采集，將采集到的數據數字化，并通過IIC實時數據傳輸方式與單片機處理器通信，接著單片機處理器模塊將采集的數據進行數據處理分析，通過有線通信模塊上傳到上位機進行實時顯示及存儲，為鐵路振動故障的判斷提供合理依據。微處理器中有數據處理分析算法的設計，完成對采集到的實時振動信號進行數據處理分析，判斷當前得到的振動數據是否在鐵路設備所能產生的振動范圍之內并對數據進行干擾點剔除，去直流及多項式趨勢項和平滑處理，計算出與自然坐標系夾角的角度，使整個鐵路振動檢測系統的性能與數據準確性得到大幅度提高，很大程度上降低了系統的錯誤上報率。
2.2系統介紹
系統硬件部分可以分為五個部分：振動傳感器數據采集模塊、IIC實時數據傳輸模塊、微處理器模塊、RS-232有線通信模塊和電源模塊。數據采集模塊：由單片機處理器模塊發出相應的控制指令配置振動傳感器的控制寄存器，內部控制寄存器來決定信號的采集速度、通信方式、數據輸出格式與帶寬，振動傳感器根據內部控制寄存器的值按要求采集振動信號。實時數據傳輸模塊：振動傳感器采集的實時數據通過IIC傳輸方式，將數據發送給處理器，為之后的數據處理分析奠定了基礎。微處理器模塊：主要工作是通過系統軟件控制數據采集模塊完成振動數據信號的采集，并對數據進行處理分析，然后控制RS-232有線通信模塊將處理完成的數據上傳至PC上位機進行顯示及存儲。該模塊是振動傳感器數據采集模塊和RS-232有線通信模塊進行聯系的核心部分。RS-232有線通信模塊：將微處理器模塊處理完畢的數據，通過RS-232串口通信的方式傳遞給上位機，上位機會自動顯示及存儲數據，供振動故障的判斷使用。電源模塊：通過該模塊，將5V外部直流電源轉換成系統所使用的3.3V電源。
結論
本論文設計了一套鐵路振動檢測系統，該系統采用下位機整體檢測模塊PC上位機整體控制數據流向，并對上傳的檢測數據進行顯示保存。從與傳統檢測方法的比較來看，它能夠更加高效、深入、細致的對鐵路振動信號進行檢測、處理分析及顯示存儲，并為鐵路振動故障的判斷提供可靠依據。
作者：魯楠 唐嵐 廖若冰 朱加豪 單位：西華大學汽車與交通學院 西華大學西華學院
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【關鍵詞】光纖光柵傳感器 數據采集 光纖布拉格光柵
光纖傳感器是通過檢測光信號來測量環境中參量變化（生物量、物理量或化學量），這些參量變化會引起光的傳輸特性變化。光纖傳感器有很多種類，按照傳感機理它可以分為強度型、干涉型和光纖布拉格光柵型這三種。這其中光纖布拉格光柵不僅具有強度型和干涉型的優點，并且具有波長分離能力強、靈敏度高、傳感精度好、抗干擾能力強等優勢。光纖光柵傳感器有著很大的發展前途，它可以在需要精確定位或者是絕對數字測量時，可以構成多光柵空間分布單一光纖傳感網絡系統。
本文研究的基于光纖光柵的數據采集，光纖光柵傳感器即采用的是光纖布拉格光柵，光纖光柵的原理如圖1所示。
光纖布拉格光柵的中心波長隨著外界環境參量的變化而隨之變化，它廣泛應用于壓力、溫度、應變等參數的測量。
一、基于光纖光柵數據采集系統的組成
（一）光纖光柵傳感系統
該系統通過光纖光柵傳感器采集數據，這是該數據采集系統的前提條件。不同功能的光纖光柵傳感器能夠將不同的物理參量如溫度、壓力、應變和加速度等調制為相對應的光柵波長。光纖光柵傳感器輸出光波以后直接通過光纜便可以進行遠距離傳送。
（二）光纖光柵網絡分析系統
該系統作用是將光纖光柵傳感器采集的光信號經光纜的遠程傳輸后，將光信號轉化為數字量并以物理參量的方式在計算機終端記錄、顯示或存入數據庫中。
該系統主要由光開關、光纖光柵解調儀及光纖跳線組成。光纖光柵解調儀的作用是將光纖光柵中心波長解調為數字信號。光開關的主要作用是將多路光信號一起或是分別進入光纖光柵解調儀，這樣就克服了光纖光柵通道數不能滿足工程應用的缺點。
（三）光纖通訊傳輸網絡
該系統由光纜和光纖適配器等組成。光纜是光信號傳輸的通道，光纖適配器連接光纜且損耗很低，這樣就可以避免工程現場的光纖熔接。單橋監控室采用光纜以低損耗方式接連光纜，將遠距離采集的光信號引入中心監控室的數據處理及分析系統上。
（四）數據處理及分析系統
該系統是對采集后的數據進行預處理且分析，為后續系統的基礎。該系統是由軟件系統組成，在現場工控機上運行，為專家評估系統奠定堅實的基礎平臺，是后續工作提供可靠的依據。
二、數據采集系統的設計
在光纖數據采集系統中，首先運用了多線程技術，以保證數據采集、實時顯示界面和數據存儲同時進行；其次，運用數據安全隊列來保護線程之間數據安全傳遞的同時，還要使采集到得數據可以在最快的時間內得到顯示，最后在VS平臺下實現數據采集系統程序，由于VS庫函數和空間豐富，編程環境界面友好，使得軟件不僅界面漂亮，而且開發難度大大的降低。數據采集的流程圖3-5所示。
在基于光纖光柵數據采集系統中，為了使數據采集、儲存和實時顯示同時進行，必須采用多線程技術。此外，還可以采用數據安全隊列使采集到的數據能夠在最快時間實現顯示并能夠保護線程之間數據的安全傳遞。由于VS平臺下庫函數和空間豐富、界面友好，采用VS平臺實現數據采集系統程序可以使開發難度大大降低且軟件界面漂亮。數據采集的流程圖如圖2所示。
三、數據采集系統的程序實現
隨著社會的發展，大型橋梁的安全問題越來越受到人們的重視，為了保證橋梁運行的安全性、可靠性及耐久性等，研究表明，得到科學管理的橋梁有著更好的安全性以及耐用性，橋梁健康監測系統已經是橋梁建設中不可少的一部分，數據采集系統則是整個監測系統的基石。對于橋梁健康監測來說，傳感器具有數量大、種類多，信號采集的儲存實時性高等要求，這樣對于數據采集和處理系統有較高要求。本文以武漢某大型斜拉橋為例，研究基于光纖光柵的數據采集系統的軟件設計及具體實現。
根據要求，傳感器數據采集系統能夠提供監測數據。以某斜拉橋為例的健康監測系統中，系統采用光纖光柵應力傳感器、光纖光柵溫度傳感器、光纖光柵位移傳感器、壓電式低頻加速度傳感器等等監測斜拉橋應力、溫度等參數。本文主要針對的是光纖光柵型傳感器，將采集到的光信號通過光纜傳輸后經過解調儀解調，最后通過網口對解調儀采集到數字信號存入數據庫中，為后續監測系統做準備。
光纖光柵解調儀具有以太網接口，根據實際需要進行網絡編程，實現網絡程序有很多種方式，Windows Socket是其中比較簡單的方法。本系統監測對象比較多并且要求系統實時性高，多線程技術可以滿足系統要求，它支持系統一個進程中執行多個線程，多個操作可以在不同線程中同時進行。光信號經解調儀傳輸后是字節流，可以使用memmove函數對字節流進行分解處理。
（一）光纖光柵傳感器的配置
數據采集方案的確定和傳輸方式的選擇一般是根據傳感器空間分布情況確定的。斜拉橋的跨度比較大，一般為幾百米到幾千米，橋上敷設的傳感器的數量種類也特別多，這個時候為了減少信號在傳輸中受到干擾、衰減失真等情況，首先要對傳感器進行配置，再選擇合適的數據采集方案和傳輸方式。
數據采集之前要確定傳感器的總數、解調儀的數量、所需通道數、采樣頻率和存儲頻率等各方面信息。傳感器的總數決定了數據傳輸設備的數量和數據的傳輸方式。傳感器的采樣頻率是由數據處理系統對數據的要求以及數據本身的動態特性決定的。在進行傳感器配置的時，采取四層結構，采用樹形控件，應用如圖3所示。第一層是光纖光柵系統，第二層是光纖光柵解調儀，第三層是通道，第四層是傳感器。在數據采集系統首次運行時要進行初始配置，這樣才能提高系統的運行速率。傳感器配置有兩種方式，一種是在界面進行配置，第二種是修改配置文件的內容。開始配置時首先將配置信息顯示在界面上，對界面進行配置，然后將數據寫入數據庫。
界面的配置步驟為：光纖系統總配置、光纖光柵解調儀配置、通道配置、傳感器配置。將每一個配置的傳感器編號，通過傳感器編號可以查詢具體信息。比如：傳感器的名稱、類別、位置、初始應變、報警上限、報警下限、標定系數、標定斜率、是否要溫度補償、基準波長、標定波長、所屬的解調儀和通道數等信息。
（二）網口采集
武漢某斜拉橋健康監測系統需采集的信號數量大、實時性高、處理較復雜。數據采集系統負責將光纖光柵解調儀的信號通過網口以后，進行數據的采集、分析、轉化為相應數據儲存，為后續的數據分析處理以及安全評估提供可靠地實時數據。本系統是采用開放式Windows系統平臺，軟件開發環境為Visual Studio 2005，把任務分成幾個獨立的線程，使用多線程方式，這樣就能夠保證數據采集的實時性，用戶其他操作也能及時響應，這樣提高了利用率和程序的運行效率。
光纖光柵解調儀主要作用是把光纖光柵中心波長解調出來，解調的機理有很多，本系統采用的解調原理是基于F―P濾波器的原理，基于網口的數據采集技術較成熟，解調儀的通信協議為UDP協議，傳輸速率要求能夠完全滿足系統要求。
對于UDP無連接的數據報服務，客戶機給服務機發送一個含有地址的數據報，客戶機和服務器并沒有建立連接。服務器是通過調用Recvfrom（）等待客戶端數據。基于UDP的socket編程思路為：首先創建套接字（socket），然后將套接字綁定到一個本地端口和地址上，等待接收的數據，最后關閉socket。
根據實際情況開發服務端軟件基于UDP的，UDP能夠提供端口機制便于UDP用戶使用。UDP長度中包括UDP本身長度、源端口、目的端口、用戶數據和UDP校驗等。實際開發，端口號為5000，首先使用“ping”命令判斷測試網絡是否連通，原理為發送UDP數據包給對方主機，對方主機回復是否收到數據報，如果回復及時，則網絡已經連接，軟件流程如下圖4所示。
四、小結
光纖光柵傳感器使用越來越普遍，本文介紹基于光纖光柵傳感器的數據采集監測系統的組成，對數據采集系統進行軟件設計和介紹基于網絡的數據采集的關鍵技術，最后對數據采集系統進行實例應用。
參考文獻：
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關鍵詞：GPRS，單片機，數字傳感器，AT指令
1、引言眾所周知，油井的管理是油田生產中的重要組成部分。油井管理一般包括油井數據采集和油井地上地下設備的維護和維修，而地下設備是否正常工作又通過油井的各項參數表現出來。論文格式。對于油井一般處在偏遠地區、分布面積大，因此每天對油井進行參數采集的工作量非常大造成了對人力、物力以及時間的巨大浪費。與發達國家相比，我國石油開采技術水平有一定差距，目前我國的采油井95%以上是機采，大多數數據采集依靠人工完成。雖然已建立了石油管理局一級的管理信息系統(MIS)，但油井現場的數據還不能實現無縫上傳，無法實現高效的采油調度管理。
通用分組無線業務GPRS[1]General Packet Radio Service）是在現有的GSM系統上發展出來的一種新的承載業務，它允許用戶在端到端分組轉移模式下發送和接收數據，需不需要利用電路交換模式的網絡資源，從而提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務，特別適用于間斷的、突發性的和頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸。
在有移動信號的地方，如果開通了GPRS服務就可以進行數據傳輸。目前中國移動在山東的信號覆蓋面積已經達到100%，結合油田生產數據采集的具體情況如果開發出一套遠程數據采集系統，不但節省大量的人力物力，極大的提高數據實時性，為奪油上產提供有力的數據支持。
本文將介紹基于GPRS的油井遠程數據采集系統，使油田信息網絡向井口擴展，實現油井數據的實時傳送和信息網絡的無縫鏈接，逐步形成油田生產管理與監控一體化的信息網絡。
2、硬件設計2.1系統總體構成[2]
系統由數據采集終端、無線通信網絡、工作站和數據中心構成，數據采集終端和工作站通過中國移動通信的GSM網絡進行連接。網絡拓撲結構如圖1。
數據采集終端安放到井口，對井口溫度、壓力進行數據采集，并將采集的數據以一定格式通過GPRS模塊發送至工作站。采集終端可以在設定的時間向工作站發送采集到的數據，也可以接收工作站發送的指令采集實時數據。工作站由一臺連接到Internet并且具有固定IP地址的計算機組成，一般安置在采油隊中央控制室。工作站接收終端發送的無線信號進行數據重組，提示工作人員對采集到的數據做出實時分析，發現異常情況以便及時處理。最后通過專用網絡傳輸給數據處理中心。故障主要包括參數越限、非法闖入和設備故障等，系統可根據實際監控過程的需要及監控進程的情況，對運行狀態的信息進行分析，給出故障類型、出錯位置和出錯原因，及時作出報警。數據中心安置在各廠礦的信息處理中心，對各采油隊數據完成數據處理后進入石油管理局的信息網絡（MIS）。
2.2 數據采集終端[3]
采集終端采用以AT89C52單片機為核心的數據處理單元。溫度傳感器使用DS18B20數字溫度傳感器，DS18B20數字溫度計是DALLAS公司生產的1－Wire，對AT89C52單片機來說，硬件上并不支持單總線協議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協議時序來完成對DS18B20芯片的訪問。論文格式。
由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫數據，因此，對讀寫的數據位有著嚴格的時序要求。DS18B20有嚴格的通信協議來保證各位數據傳輸的正確性和完整性。該協議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機作為主設備，單總線器件作為從設備。而每一次命令和數據的傳輸都是從主機主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數據，在進行寫命令后，主機需啟動讀時序完成數據接收。
壓力傳感器使用MSP5100系列高性能不銹鋼壓力傳感器，它具有全金屬密封結構，可承受一千萬次的循環壓力。通過了最新的重工業CE認證，包括浪涌保護，以及承受在電源正負極之間的過電壓保護，采用5V供電，最高工作溫度125℃，可在輕微腐蝕環境下工作，符合井口環境要求。通過整理電路和D/A芯片連接，單片機可從D/A讀取到相應的電子數據。
GPRS模塊采用了SIMCOM公司的SIM300 GSM/GPRS模塊，SIM300內集成了TCP/IP協議，并且支持GSM07.07AT指令和增強AT指令控制。模塊為用戶提供了功能完備的系統接口，用戶只需投入少量的研發費用，在較短的研發周期內，就可集成自己的應用系統。用戶的主要工作集中在控制系統方面
采集終端的結構如圖2所示：
3、軟件設計 3.1 單片機程序設計
該程序軟件中的所有代碼都用C語言編寫，在Keil環境中編譯，Keil是Keil Software公司為8051及其兼容產品提供的專門開發工具，它支持在系統調試，所有代碼調試后經由TI Downloader下載到存儲器中。
采集終端控制部分采用了C語言的模塊化編程，主要分為溫度傳感器模塊，壓力傳感器模塊以及GPRS模塊這三個部分。系統中使用的SIM300模塊內部已經嵌入了TCP/IP協議，為了能夠實時采集GPRS模塊工作在UDP模式中。由于需要采集多個參數，因此必須在GPRS數據包的基礎上重新定義新的數據傳輸協議，圖3給出了自定義的數據結構圖。
3.2 工作站數據接收設計
監控中心的功能是實現GPRS信息的接收和保存，設計語言采用Microsoft公司的Visual C++編程語言，C++語言應用靈活，功能強大，并對網絡編程和數據庫有強大的支持。
由于通過GPRS中心監控部分可以直接訪問互聯網，所以監控部分并不需要再設置GPRS模塊，中心只需通過中心軟件偵聽網絡，接收GPRS無線模塊傳來的UDP協議的IP包和發送上位機控制信息，以實現與GPRS終端的IP協議通信。接收到的信息要保存到中心的數據庫中，以備查歷史記錄。數據庫采用Access，用VC編制的界面窗口能推動AD（）訪問Access中的數據，也可通過Socket接收網絡終端信息。論文格式。
Socket接口是TCP/IP網絡的API，Socket接口定義了許多函數和例程，程序員可以利用它來開發TCPIP網絡上的應用程序，VC中的MFC列提供了CAsyncSocket這樣一個套接字類，用它來實現Socket編程非常方便，本設計采用數據報文式的Socket，這是一種無連接的Socket，對應于無連接的UDP服務應用。
CAsyncSocket使用DoCallBack函數來處理MFC消息，一個網絡事件發生時，DoCallBack函數按照網絡時間類型FD_READ、FD_WRITE、FD_ACCEPT和FD_CON-NECT來分別調用OnReceive、OnSend、OnAccept和OnCon-nect函數，以驅動相應的事件，從而完成網絡數據通信。
結束語
本文采用了嵌入TCP/IP的SIM300模塊，通過AT98C52的控制完成發送GPRS數據的功能，具有外圍電路少，電路簡單，系統成本低等優點，通過標準RS232串口和外部控制器連接。
基于GPRS的系統有有一定的缺點，例如，現在的GPRS網還不夠穩定，有丟包的現象，上述問題經過精細設計是可以避免和解決的，所以基于GPRS的設計仍具有無可比擬的優勢。
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關鍵詞：計算機技術，電壓無功，自動化，應用
隨著社會經濟的飛速發展，居民和各類企業對供電質量和可靠性的要求日益提高，從改善電能質量和節約人力方面比較電壓無功優化自動控制裝置具有不可比擬的優勢，已逐步取代原來通過值班員手動調節檔位和投切電容器來調整電壓的方式，在維系電力系統穩定中的作用已充分展示出來。論文參考，自動化。電壓無功優化自動控制裝置由大量的數據采集、數據計算、數據傳輸、數據控制、程序執行元件組成，通過一系列自動化技術將其功能整合在一起，因此，了解電壓無功優化自動控制中的自動化原理對于研究電壓無功優化自動控制有著十分重要的作用。為此本文著重分析了電壓無功優化控制中的自動化技術。
一、自動控制系統的結構
（一）調壓方式
無功優化控制系統設計在設置母線電壓限定范圍后，自動對高峰負荷時段、低谷負荷時段的電壓值進行適當調整，以保證在合格范圍內的電壓滿足逆調壓方式。論文參考，自動化。當電壓超出額定范圍時，則與同級和上級變電所的電壓進行比較，然后判斷出應該調節同級還是上級變電所的主變檔位。
（二）調整策略
電壓無功優化自動控制包含兩個方面，分別是電壓優化和無功優化：
1、電壓優化
當母線電壓超上限時，首先下調主變的檔位，當不能滿足要求時才切除電容器；當母線電壓超下限時，首先投入電容器，當不能滿足要求時再上調主變檔位，總之要確保電容器最合理的投入。
2、無功優化
當系統電壓保持在限定范圍內后，通過系統的自動控制，決定各級變電所電容器的先后投入，使得無功功率的流向最平衡，最能提高功率因數。
二、自動化數據采集、計算和傳輸
作為一個自動控制系統，全面的數據采集是整個控制過程最關鍵的一部，其采集數據的精度和安全直接影響整個系統的精度和安全。論文參考，自動化。一個完善的無功優化自動控制系統應該能實時自動的從調度中心、各監控站采集電網電壓、功率、主變檔位、電容器運行狀態等數據并能確保當遙測遙信值不變時不與SCADA系統進行數據傳輸，減少系統資源占用。
在采集到實時數據后，過往的自動控制系統都是通過“專家系統”對數學模型進行簡化和分解，然后利用潮流計算和專家系統等方法進行求解。隨著自動化技術的高速發展，自動控制系統能夠突破優化計算難于尋找工程解的難題，采用模糊控制的算法，充分考慮諧波，功率因數擺動，電壓波動和事故閉鎖等因素，通過一系列精密芯片的配合計算出使電網電能損耗最小的變壓器檔位、電容器投入量和電網最優運行電壓以供控制部件執行。
系統在數據傳輸上使用只與內存交互數據而不存取硬盤的內存數據庫技術，既提高了數據的存取速度，又節省了硬盤使用。為了提高傳輸效率，系統還會根據傳輸數據的類型和要求的不同，自動采用不同的傳輸協議：使用TCP/IP協議傳輸大量的重要數據，使用UDP協議傳輸少量的廣播數據。在數據傳輸準確度方面，子站在接受到數據后會自動向主站發送反校信號，以驗證所受數據的準確性。
三、系統的自動控制
電壓無功優化控制的基本過程如下：首先是主站控制系統進行電壓無功計算，然后把計算得到的各級變電所的功率因數、電壓的區域無功定值結果通過光纖通道傳達至各級變電所的電壓無功控制系統。各級變電所的控制系統周期性的把本站的功率因數、電壓和接收到的定值結果比較，以判斷是否越限。
為了保證電網損耗最低，主站的控制系統要不斷跟緊電網運行方式的變化，隨時計算出最新的區域無功定值結果并傳達至各級變電所的電壓無功控制系統。由于主站的控制系統計算最初的區域無功定值時需要一定的時間，這就會造成各級變電所從啟動控制系統至接收到第一個信號間有一個時間段，系統定義這段時間內的定值是按照本地系統運行的。論文參考，自動化。
當主站系統遇到特殊情況（如有影響電網拓撲結構的遙信變位發生）時，能夠即時撤銷子站控制系統當前正在執行的區域無功定值。子站控制系統即以本地無功定值運行，待再次受到主站重新計算的定值時才轉以新定值運行。論文參考，自動化。子站控制系統實時監視主站的定值下傳通道是否正常，通信異常時，立即改為執行本地定值，直至通道恢復正常。論文參考，自動化。
四、系統自動化的安全保證
目前國內的一些系統僅僅只做到了一層閉環控制，安全可靠性根本無法保證。而隨著自動化技術的發展，最新的系統則是采用主站和子站同時的雙層實時閉環反饋控制結構。實驗證明由于采用了雙層實時閉環反饋控制結構，當運行中發生用戶定義的需要閉鎖的異常事件時，控制系統能夠立即執行閉鎖，符合電網結構和調度運行特點，適合各種大小電網的安全可靠運行，能更有利地保證提高電網的電能質量，其具體的安全策略如下：
自動估算電網電壓，使電容器平穩投切，避免出現振蕩；自動估算電壓調節后的無功變化量，使主變檔位平穩調整，避免出現振蕩。
當需要調節的變電所的主變并聯運行時，為了避免出現其中一臺主變頻繁調節的情況，首先調節據動率較高的那臺主變的檔位。應對于主變和電容器出現的異常情況，系統能夠自動減少主變檔位調整次數，使設備壽命增加，電網安全得到保證。當遭遇設備異常時，系統自動閉鎖，而且必須人工手動來解除封鎖。具體的異常情況有：電容器或主變檔位異常變位；系統需要采集的數據異常；系統數據不刷新。特別的當發生10kV單相接地時，系統自動閉鎖電容器的投切。為避免采集到的數據不準確，系統采用同時判斷遙測數據和遙信數據的方式，提高了采集數據的準度。
五、結論
本文通過對電壓無功優化控制系統的淺要介紹，分析了其包含的自動化技術，從一個側面反映了我國電力系統自動化科技的發展，也展現了電力行業專業人才的卓越才能。本文對電壓無功優化控制系統從設計思想，系統構成方面進行的論述，可作電力專業的教輔材料，也可供電壓無功優化控制裝置設計和運行參考。
參考文獻
[1]鄭愛霞，張建華，李銘，李來福，吳強.地區電網電壓無功優化控制系統設計及