徐明生 李春霞 張春

摘要：為了解決電力網(wǎng)絡(luò)環(huán)境數(shù)據(jù)采集問(wèn)題，本文選取Lab VIEW作為仿真，提出了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究。測(cè)試結(jié)果表明，本系統(tǒng)能夠自動(dòng)開(kāi)啟采集/回放數(shù)據(jù)模式，避免了數(shù)據(jù)采集與處理堵塞情況發(fā)生，可以為采集提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：LabVIEW;數(shù)據(jù)采集;網(wǎng)絡(luò)技術(shù);數(shù)據(jù)回放

中圖分類號(hào)：TP274.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）12-0129-01

近年來(lái)，電力信息化規(guī)模逐漸壯大，對(duì)系統(tǒng)安全等方面的監(jiān)控要求越來(lái)越高，部分生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)維已轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)化監(jiān)控。為了避免生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行發(fā)生異常，需要借助網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集手段，獲取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備作業(yè)信息，從而全面掌握現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備情況。目前，在Lab VIEW環(huán)境下采集現(xiàn)場(chǎng)信息的研究較多，如何制定一套可靠性較高的系統(tǒng)方案成為當(dāng)前重點(diǎn)研究問(wèn)題。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本文將選取Lab VIEW作為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具，利用數(shù)據(jù)采集卡，采集數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)路化數(shù)據(jù)采集。通過(guò)PCI總線，將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)服務(wù)器，經(jīng)過(guò)一系列處理，經(jīng)過(guò)internet/intranet發(fā)送至客戶端，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集[1]。如圖1所示為系統(tǒng)硬件框架。

圖1中，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由傳感器組及信號(hào)調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集卡模塊、PCI總線模塊、服務(wù)器、internet/intranet模塊、客戶端6部分組成，在網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境下，完成數(shù)據(jù)信息傳輸。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)由客戶端和服務(wù)器兩部分組成，前者用于顯示和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息，后者用于采集數(shù)據(jù)、發(fā)布數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理等多項(xiàng)操作。

本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模式設(shè)置為連續(xù)采集，考慮到數(shù)據(jù)采集周期較多，不利于數(shù)據(jù)采集效率的提升，本系統(tǒng)設(shè)置了兩個(gè)并行循環(huán)，分別用于數(shù)據(jù)讀取和數(shù)據(jù)處理，引入數(shù)據(jù)傳輸使用隊(duì)列技術(shù)，在兩個(gè)并行循環(huán)之間進(jìn)行操控，從而提高數(shù)據(jù)讀取及處理速率。

隊(duì)列結(jié)構(gòu)屬于FIFO結(jié)構(gòu)，按照數(shù)據(jù)的排列順序，先后傳遞數(shù)據(jù)信息，從而避免數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中發(fā)生沖突。 在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，連續(xù)循環(huán)讀取數(shù)據(jù)，中間不停歇，并將這些數(shù)據(jù)放入指定隊(duì)列當(dāng)中，形成完整的數(shù)據(jù)隊(duì)列[2]。如果設(shè)定的數(shù)據(jù)讀取周期小于數(shù)據(jù)處理周期，則部分?jǐn)?shù)據(jù)將自動(dòng)緩存到隊(duì)列中，待下一讀取周期到來(lái)，輸入這部分?jǐn)?shù)據(jù)，因本系統(tǒng)存儲(chǔ)空間較大，所以不會(huì)丟失數(shù)據(jù)信息。如果設(shè)定的數(shù)據(jù)讀取周期大于數(shù)據(jù)處理周期，當(dāng)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)均被處理完畢，此時(shí)不會(huì)出現(xiàn)重復(fù)數(shù)據(jù)讀取操作，而是將此操作轉(zhuǎn)為等待狀態(tài)。為了避免數(shù)據(jù)讀取與數(shù)據(jù)處理之間發(fā)生沖突，提高數(shù)據(jù)信息采集統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確性，本系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)軟件功能時(shí)，以數(shù)據(jù)采集操作為啟?？刂茦?biāo)準(zhǔn)，完成此項(xiàng)操作后，開(kāi)始存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、處理時(shí)域，并統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)直方圖。

3 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集功能程序開(kāi)發(fā)

3.1 DataSocket Sever創(chuàng)建

構(gòu)建DataSocket Sever Manager多項(xiàng)參數(shù)配置，啟動(dòng)DataSocket Sever，開(kāi)始訪問(wèn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)[3]。通過(guò)指示燈表明數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)連接情況，如果綠燈亮，則表明連接成功，如果紅燈亮，則表明連接失敗。

3.2 系統(tǒng)服務(wù)器設(shè)計(jì)

系統(tǒng)服務(wù)器設(shè)計(jì)，利用Lab VIEW軟件開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)采集函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與處理。通過(guò)創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)連接，寫(xiě)入?yún)?shù)數(shù)據(jù)，按照參數(shù)設(shè)置，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過(guò)濾波等一系列處理，傳輸至客戶端，生成數(shù)據(jù)信息結(jié)果。為了避免讀取周期與數(shù)據(jù)處理周期發(fā)生沖突，本系統(tǒng)利用服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)采集與傳輸進(jìn)行操控，如果數(shù)據(jù)讀取周期小于處理周期，部分?jǐn)?shù)據(jù)將自動(dòng)回放到隊(duì)列中，等待下一次讀取，按照兩種情況分別開(kāi)啟數(shù)據(jù)采集模式。

（1）數(shù)據(jù)讀取周期小于處理周期：當(dāng)數(shù)據(jù)讀取周期小于處理周期，此時(shí)要將未能及時(shí)讀取的數(shù)據(jù)回放到指定地區(qū)，避免未讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，導(dǎo)致數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)混亂。

（2）數(shù)據(jù)讀取周期大于處理周期：當(dāng)數(shù)據(jù)讀取周期大于處理周期分為兩種情況，分別在這兩種情況下，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理。

1）數(shù)據(jù)采集卡初始化：當(dāng)數(shù)據(jù)采集卡剛剛完成初始化處理時(shí)，系統(tǒng)服務(wù)器將從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)，采取數(shù)字濾波處理，同樣以波形形式顯示數(shù)據(jù)結(jié)果，并將此部分?jǐn)?shù)據(jù)寫(xiě)入DataSocket Sever、隊(duì)列中，如果超出了設(shè)定限制范圍，則自動(dòng)發(fā)出警報(bào)。

2）讀取隊(duì)列中的數(shù)據(jù)：當(dāng)下一次讀取周期開(kāi)始時(shí)，將從隊(duì)列中讀取數(shù)據(jù)，通過(guò)頻譜分析、功率譜分析、自相關(guān)分析。判斷此時(shí)等待數(shù)據(jù)是否超時(shí)，如果超時(shí)，則停止數(shù)據(jù)分析，反之，繼續(xù)從隊(duì)列中讀取數(shù)據(jù)。

3.3 系統(tǒng)客戶端設(shè)計(jì)

系統(tǒng)客戶端的開(kāi)發(fā)，主要利用軟件中的While Loop進(jìn)行設(shè)計(jì)，循環(huán)多次從數(shù)據(jù)項(xiàng)中提取數(shù)據(jù)，并將其保存至指定文件夾中，沿著訪問(wèn)數(shù)據(jù)項(xiàng)路徑進(jìn)行讀取，在客戶端顯示數(shù)據(jù)采集結(jié)果。客戶端主要用于顯示數(shù)據(jù)采集結(jié)果，關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接控制按鈕，自動(dòng)過(guò)濾掉因正常關(guān)閉導(dǎo)致的錯(cuò)誤信息，從而為用戶提供正確數(shù)據(jù)采集結(jié)果。

4 系統(tǒng)測(cè)試

為了判斷本文設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)符合現(xiàn)場(chǎng)信息采集功能開(kāi)發(fā)要求，本文對(duì)系統(tǒng)服務(wù)器端數(shù)據(jù)處理進(jìn)行測(cè)試。本次測(cè)試以數(shù)據(jù)讀取停止后數(shù)據(jù)讀取周期小于處理周期系統(tǒng)狀態(tài)測(cè)試為例，通過(guò)觀察服務(wù)器端數(shù)據(jù)處理顯示界面中直方圖和時(shí)域分析結(jié)果，判斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案可靠性。

通過(guò)觀察測(cè)試結(jié)果，數(shù)據(jù)讀取停止后，系統(tǒng)開(kāi)始自動(dòng)判斷是否采集/回放數(shù)據(jù)。本次測(cè)試為數(shù)據(jù)讀取周期小于處理周期，此時(shí)將開(kāi)啟回放操作，當(dāng)前服務(wù)器端開(kāi)啟數(shù)據(jù)回放操作模式，符合系統(tǒng)開(kāi)發(fā)控制要求。因此，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案可以作為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研發(fā)資料。

5 結(jié)語(yǔ)

本文圍繞電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控問(wèn)題展開(kāi)研究，通過(guò)開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)訪問(wèn)情況進(jìn)行采集，經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳達(dá)數(shù)據(jù)采集控制命令及傳輸命令。本系統(tǒng)以Lab VIEW作為開(kāi)發(fā)工具，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集功能，探討了不同讀取周期與處理周期關(guān)系下的程序開(kāi)發(fā)方案。測(cè)試結(jié)果表明，本系統(tǒng)可以按照數(shù)據(jù)采集要求，高效、精準(zhǔn)的采集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息。

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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