分散式數據採集系統（Distributed data acquisition system）是相對於集中式數據採集系統而言的。它一般是由地面採集站、遙測數傳電纜以及中央控制站三部分組成，其中地面採集站按測線的方向布置，負責採集一個或幾個測點的地球物理數據，而中央控制站的主要任務是完成數據的記錄和質量監控。目前這種系統已在地震勘探和高密度電法中被採用。
基本介紹
- 中文名：分散式數據採集系統
- 外文名：Distributed data acquisition system
- 本質：數據採集系統
- 起始時間：20世紀80年代
- 技術保障：計算機網路通信技術的快速發展
- 套用：地震勘探和高密度電法
背景,定義,規模,技術方案,主要特點,適應能力強,可靠性高,實時回響性好,硬體要求不高,基美星2380,特點,硬體基本配置,軟體基本配置,系統技術指標,
背景
在工程安全監測領域，集中式數據採集系統在套用過程中遇到了不少難以克服的技術難題，單從產品的製造質量方面入手是不能完全解決這些問題的。隨著積體電路技術的發展，積體電路晶片的功能越來越強大，體積越來越小，而價格卻越來越低，所以在研製新的數據採集自動化系統時，工程技術人員不在擔心成本因素、體積因素，而是將設計重點放在系統的穩定性上，著重研究數據採集系統如何應對監測工程中感測器大數量、分布範圍特點。
20世紀80年代，西方國家開始研究多CPU的數據採集自動化系統，即在原來集中式數據採集系統的每個“集線箱”中部署了一個或多個CPU，在監測數據採集的現場，就地將感測器的信號轉換成為數位訊號，並且具有相互獨立的控制和數據管理能力，這時的“集線箱”變成了測量控制單元（MCU），而MCU通過通信網路將採集到的數據傳送給上位計算機存儲、分析計算和處理，這種數據採集系統就被稱為分散式數據採集系統。當時計算機網路通信技術的快速發展，為分散式數據採集系統的成功提供了有力的技術保障。
定義
數據採集系統由硬體和軟體組成。其硬體，包括三種結構形式：微型計算機數據採集系統、集散型數據採集系統以及分散式數據採集系統。
分散式數據採集系統（Distributed data acquisition system）是相對於集中式數據採集系統而言的。它一般是由地面採集站、遙測數傳電纜以及中央控制站三部分組成，其中地面採集站按測線的方向布置，負責採集一個或幾個測點的地球物理數據，而中央控制站的主要任務是完成數據的記錄和質量監控。目前這種系統已在地震勘探和高密度電法中被採用。
規模
分散式系統的規模有很大的差異，在工業測控系統中，可能涉及一個車間，一條生產線，一個工廠，一個大的化工企業等。距離由幾百米到十幾公里。而地震前兆數據採集系統在一個台站，可能達幾百米，到子台可能有幾公里，一個省的前兆台網，則涉及到分布在省內各地的地震台站，近的幾十公里，遠的幾百公里。
技術方案
主要特點
適應能力強
無論是大規模的系統還是中小規模的系統，分散式數據採集系統都能夠適應，因為可以通過選用適當數量的採集站來構建相應規模的系統。
可靠性高
由於採用了多個以單機片為核心的數據採集站，若某個數據採集站出現故障，只會影響該單元數據，而不會對系統其他部分造成任何影響，也便於故障查找和替換。
實時回響性好
由於系統中各個數據採集站之間是真正獨立“並行”工作的，所以系統的實時回響較強。這對於大型、高速、動態數據採集系統來說，是一個突出的優點。
硬體要求不高
由於分散式數據採集系統採用了多機並行工作模式，每一個單片機僅完成數量有限的數據採集和處理任務，因此，它對硬體的要求不高，可以用低檔的硬體構建高性能的系統，這是微機型數據採集系統無法比擬的優點。
基美星2380
基美星2380大壩安全監測自動化系統是在2300系統的基礎上改進而成的。它是我國大壩安全監測領域最早引進的分散式系統，它在中國的成功套用推動了國內安全監測自動化技術的快速發展。
2380系統由測量控制單元（MCU）和GEONET for Windows PC軟體兩部分組成，採用積木式結構，無論是一個獨立運行的野外數據記錄儀，還是一個擁有幾百個節點組成的實時網路，都可以方便的集成。
特點
1.基美星2380系統的突出特點表現在系統的可重構性上，用戶可根據套用要求重構系統網路或根據感測器的類別重構測量前向通道，配置適當的感測器激勵電源。
2.現場網路節點（MCUs）之間可通過無線電、電纜、微波和公共通信網路（包括衛星）進行連線。2380 MCUs 至少可以同時支持3種信道轉換節點連線，如通過網關節點和中繼器，將一個有線網段與一個無線網段連線起來。另外，在野外套用中，將無線網路中的任何一個節點（測控單元）與電話線或衛星終端連線起來，就可以將該無線網路中的所有MCUs連到一個距工程很遠的GEONET工作站上，實現從遠程區域網路到廣域網的跨接。
3.2380MCU適合於所有工業標準模擬感測器。另外，MCUs提供了水工、水文，環境和土工監測的專用感測器接口，以及用於水位測量的旋轉位置編碼器、多參數水質測量的數字接口等。
4.2380MCU提供了多種激勵源和工作方式的測量，可用於電壓、電阻、電流和頻率的動態測量。
5.2380MCU採用工業和軍事專用的CMOS積體電路，保證了在戶外惡劣條件下的可靠運行。2380MCU的集成度高，減少了部件數量和相互連線，同時提高了可靠性。高度集成也保證了外殼更加緊湊，更具防破壞功能，更適應戶外條件下運行。
6.2380MCU設計直觀的設備狀態指示燈，從面板上可以見到MCU的所有基本運行狀態：電源、充電、通信接口，和所有的輸入/輸出點。使用LED指示燈簡單、直觀而沒有語言障礙。易於安裝、操作和維護，不需配置專業人員。
硬體基本配置
（1）一台基本2380測控單元；
（2）一台個人計算機；
（3）一個連線計算機與測控單元的匯流排網路。
軟體基本配置
在中國大陸使用的2380系統，軟體一般包含兩個部分：
（1）Geomation公司提供測量控制組件包GEONET SUITE；
（2）工程承包商提供的控制界面和資料分析軟體。
系統技術指標
1.主控單元
（1）微處理器：Intel 80L186EC；Flash EPROM：256K×16bits;RAM:256K×16bits;PCMCIA卡、電子盤為任選件。
（2）時鐘/日曆：非易失，精度：±3s/mon（20℃），溫度係數：50PPM/℃。
（3）監視時間間隔：最小1.2s；故障安全定時間隔：24h。
（4）通信連線埠：RS-232/RS-485，軟體可設定。
（5）瞬態保護：600W抑制二極體，工作電壓為±15V。
（6）通信協定：GEONETTM通信規約（GCP）。
（7）物理連線支持：點對多點、有線、無線電、微波、光纖等，點對點、RS-232、自動撥號/自動應答PSTN（包含蜂窩電話）。
2.振弦感測器
（1）單線圈激勵源：方波掃頻從300Hz到1、2、3、4~5kHz，持續時間：0，50,100,200,300,400或400ms。
（2）頻率輸入接口：400~500Hz帶通放大器；靈敏度：450~5500Hz<0.1mV RMS、250~12000Hz<10mV RMS；輸入電阻：在1kHz時，耦合變壓器的特性阻抗大於5kΩ。
（3）定時精度/觸發方式：在跨0時觸發和計數器；解析度：4 nsec，精度：±0.002%/Y，Tcal±5℃；溫漂：-20℃~55℃時，±0.01%。
3.DC信號測量
（1）模擬數字轉換：解析度：19位±Sign；類型：Δ-Σ；測量系統速度：達5個自動量程/秒；輸入範圍：±100mV、±1V、±10V、±50V。
（2）共模抑制：>95dB，>85dB，>80dB，>75Db（DC，50Hz，60Hz，1kΩ不平衡源）。
（3）電流激勵源：100μA；精度±2%；屈服極限：13.5V。
（4）噪聲和波紋：（20MHz）7μAp-p。
4.環境技術參數
（1）工作溫度：-40~70℃；儲存溫度：-60~125℃。
（2）相對濕度：8%~95%，非凝聚。
（3）海拔高度：到4600m；儲存海拔高度到15200m。
（4）承受電涌：IEEE 472 （ANSI C37.90a）。
（4）承受電涌：IEEE 472 （ANSI C37.90a）。
（5）靜電放電：15kV。
