數(shù)據(jù)采集技術(shù)要點(diǎn)剖析（二）
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—— Mariano Kimbara, 高級(jí)趨勢(shì)分析專家, 弗若斯特沙利文咨詢公司
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201701/337487.htm
數(shù)據(jù)記錄儀是一種從傳感器獲取測(cè)量結(jié)果，并將這些結(jié)果存儲(chǔ)起來備用的電子儀器，其常用的測(cè)量包括溫度、壓力、電流、速度、張力、位移和其他一些物理量。在 過去的二十年中，數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的智能變得更加分散，處理單元更接近傳感器和信號(hào)。由于這一變化，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和記錄器可以更多地集成決策過程，而不是 像過去一樣，僅僅收集數(shù)據(jù)。
隨著摩爾定律（下圖）的不斷發(fā)展，將創(chuàng)造性能更強(qiáng)、成本更低、功耗更低、尺寸更小的處理器，而未來的數(shù)據(jù)采集和記錄系統(tǒng)將充分利用這一技術(shù)，變得更智能、且功能更豐富。
當(dāng)前，在業(yè)界已經(jīng)開始出現(xiàn)一些集成Intel、ARM、Xilinx等公司的最新芯片和IP的高性能記錄系統(tǒng)，其系統(tǒng)基于異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)設(shè)計(jì)，并為處理器結(jié)合了可編程的邏輯，從而滿足更高端復(fù)雜的測(cè)控應(yīng)用需求。
在很多情況下，數(shù)據(jù)記錄的智能化應(yīng)用已經(jīng)開始扮演舉足輕重的角色。 例如，在結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)中，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的功能僅僅是將每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)記錄到磁盤上，即便被測(cè)的物理現(xiàn)象沒有明顯的變化，也會(huì)進(jìn)行記錄。 這樣就會(huì)產(chǎn)生兆字節(jié)甚至千兆字節(jié)數(shù)據(jù)，通過離線才能進(jìn)行分析和篩選。
相比之下，隨著系統(tǒng)變得越來越智能化，我們就能在迅速適應(yīng)一定條件下連續(xù)監(jiān)視機(jī)器或結(jié)構(gòu)。 例如，系統(tǒng)可以緩慢地監(jiān)測(cè)加速度或結(jié)構(gòu)負(fù)載，并連續(xù)將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)覆蓋寫入磁盤，等待觸發(fā)條件的滿足。 一旦條件得到滿足，系統(tǒng)就能改變自身的行為，例如在短時(shí)間內(nèi)，以更高的速率進(jìn)行采樣，同時(shí)確保觸發(fā)前后的數(shù)據(jù)記錄都沒有丟失。 此外，隨著處理能力進(jìn)一步的提高，信號(hào)處理功能就能嵌入在數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的多核處理器或可編程的邏輯中。 這些更高級(jí)的系統(tǒng)能夠在線分析數(shù)據(jù)，從而以更快地速度得出更有意義的數(shù)據(jù)結(jié)果，消除傳輸或存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)的無畏浪費(fèi)。
在使用具有更多智能和處理能力的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)中運(yùn)行的軟件將是區(qū)分供應(yīng)商技術(shù)優(yōu)劣的主要指標(biāo)。其中一種思路是，工程師可以使用可快速實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)配置及得到測(cè)量結(jié)果的交鑰匙工具，交鑰匙工具的不足之處是在功能上往往不夠靈活；另外一種思路是，工程師和科學(xué)家們可以利用一個(gè)基于文本的編程工具（如Microsoft Visual Studio）或圖形化編程方法（如NI LabVIEW系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件），在這些系統(tǒng)中對(duì)處理器進(jìn)行編程控制。編程工具為這些數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)提供了最大限度的自定義功能，包括采用更豐富的信號(hào)處理方法，以及能夠嵌入任何類型的智能算法。但相比于交鑰匙工具，它們有一個(gè)陡峭的學(xué)習(xí)曲線。
各種應(yīng)用和行業(yè)都需要在 他們的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)中具有更多的智能功能。例如汽車、交通運(yùn)輸和電力公司等行業(yè)已經(jīng)開始使用高性能的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。在電力方面，我們知道，電網(wǎng)在發(fā)生著巨 大的變化，公共設(shè)施建設(shè)部門正在投入大量的資源使其更加智能。讓電網(wǎng)變得更智能的方法之一就是集成更多的測(cè)量系統(tǒng)和設(shè)備。電能質(zhì)量分析儀就是這樣的一個(gè)設(shè) 備。一個(gè)典型的電能質(zhì)量分析儀可以采集和分析電網(wǎng)中的三相電壓，以此來計(jì)算國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中定義的電壓質(zhì)量。電壓質(zhì)量由頻率、電壓電平變化、波動(dòng)、三相電壓的不 平衡、諧波譜、總諧波失真以及信號(hào)電壓的電平來描述。在這種應(yīng)用中，需要進(jìn)行大量的分析和高速測(cè)量，一個(gè)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)無法提供所需要的處理能力。
總結(jié)而言，隨著我們生活 的世界變得越來越復(fù)雜，用于監(jiān)測(cè)和記錄未來的機(jī)械、基礎(chǔ)設(shè)施、電網(wǎng)、和車輛中電子和物理數(shù)據(jù)的系統(tǒng)也需要不斷發(fā)展。芯片和IP供應(yīng)商正在努力優(yōu)化處理組件 的性能、功耗和成本?，F(xiàn)在，還需要數(shù)據(jù)采集公司使用足夠直觀、靈活且智能的高性能數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)來捕獲任何類型的數(shù)據(jù)。使用更智能的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，我們就能 夠從任何來源獲得更智能的數(shù)據(jù)，并且能夠?qū)λㄔO(shè)的系統(tǒng)改善性能、質(zhì)量，并對(duì)其進(jìn)行維護(hù)。
說明：基于摩爾定律和先進(jìn)的處理技術(shù)的高性能數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)未來可能擁有的能力。
評(píng)論