數據採集監控系統是利用計算機、控制等技術實現現場環境的數據存儲和採集、監控的系統，實施數據採集監控系統有利於提高整個企業信息系統的套用效率。目前有基於電話線路、基於網路傳輸以及嵌入式三種數據採集監控系統，未來以網際網路作為通信載體的數據採集監控系統正成為時代的主流。
基本介紹
- 中文名：數據採集監控系統
- 外文名：data acquisition and supervisory control system
- 系統分類：電話線路、網路傳輸以及嵌入式
- 發展趨勢：以網際網路作為通信載體
- 系統架構：監控中心、監控終端及通訊網路
- 所屬學科：信息科學
實際意義,研究意義,系統設計原則,可靠性,安全性,可維護性,經濟性,研究現狀,遠程,系統整體架構,系統功能模組,未來發展趨勢,
實際意義
數據採集監控系統作為公用性的生產數據平台,對企業信息系統的套用有著以下實際意義。一是統一管理生產數據,保證業務數據的一致性；二是通過統一從各個系統收集生產數據，再向各個系統提供完整生產數據的形式,實現生產製造信息流的銜接與集成；三是避免或減少依靠操作員手工銜接生產製造信息流的狀況,提高企業信息系統的自動化程度；四是通過開放接口來統一提供各類生產數據,方便其它系統的使用,避免重複開發；五是通過監控系統的統一調度指揮能過節省大量的人力物力,使企業管理走向智慧型化,現代化。因此,實施數據採集監控系統有利於提高整個企業信息系統的套用效率。
研究意義
隨著科學技術的發展和管理智慧型化需求的不斷增加，國防、工業、社會企業等都依託計算機進行數位化管理、後台數據處理、科學計算和教學工作。在現代化發展的進程中，隨著現代主流裝備發展越發精密，設備環境越來越複雜，對日常儲存的數據監控提出了更高的要求。以往維護都是個很難解決的現實問題，需要安排特定人員完成監測工作，由於人工監控的方式非常容易將出現的異常情況忽視，因此迫切的需要對數據採集監控系統進行開發和研究，此系統能夠全天候實時監測現場的環境參數和設備工作狀況，對異常情況能夠及時報警，從而保證設備環境能夠處在理想範圍，提高了環境的可靠性。
系統設計原則
可靠性
安全性
軟體系統的安全穩定性通過看門狗定期進行軟體復位，硬體方面的設計採用電氣隔離的方法，保證硬體不受洞庫複雜環境的影響，使其能夠正常工作。系統的管理制度採用多級化分許可權的訪問方式，層級管理清晰明確，確保作業系統安全穩定的運行。
可維護性
軟體設計易於升級。
經濟性
在滿足要求的前提下，儘可能降低成本以使性價比最大化。
研究現狀
傳統的數據採集監控系統以MCU 作為系統的核心，也就是 MCU+A/D的形式，它主要由 MUC、感測器、程控放大器、採樣/保持器、A/D 轉換器和模擬多路開關等部分組成。以 MUC 進行控制的數據採集系統是典型的小型數據採集監控系統，其具有結構相對簡單、靈活方便、體積小及穩定性高等很多優點。這種傳統的遠程數據採集監控系統，它是一個獨立的系統，可以滿足現場環境的數據存儲和採集，但無法進行遠程的數據採集監控。這就迫切需要設計出更為先進的遠程數據採集監控系統，現在的遠程數據採集監控系統主要採用基於電話線的傳統方法和基於網路的方法。
基於電話線路的傳統方法
通信數據的發展都離不開現有的網路通信資源作為基礎。即便是像美國、歐州和日本這些比較發達的國家，也是首先利用現有的電話網路資源來發展數據通信，然後通過一定的發展再建立專用或公用的數據交換網。傳統的基於電話線傳輸的方法一直被廣泛套用。在我國也規劃和制定了“電話網數據業務”的規範體制。在電話網上開展數據通信業務已經非常的成熟，開展的主要業務有：遠程控制、遠程數據處理和信息通信。基於電話網的數據通信系統主要有：中心計算機，終端設備和數據通道等部分組成。但是電話網路傳輸有很多弊端，比如其傳輸速率慢，不能滿足傳輸大量數據的要求等。
基於網路傳輸方法
網際網路 Internet 從上世紀 90 年代飛速的發展，現在已經普及到社會各個角落，使得全球迅速的進入了信息化時代，改變了傳統的生活方式，人們可以通過 Internet 進行學習、娛樂等，豐富的網路資源無時無刻的為我提供著服務。Internet 不僅被用於學習和生活，更向著智慧型化、規範化發麵發展，原本很多傳統的獨立系統設備也開始和 Internet 進行結合。在1997 年 1 月由麻省理工學院和史丹福大學共同主辦了“基於網路的遠程數據採集監控”工作會議。有來自世界各地的 40 多位專家和來自 30 個公司的代表出席會議。會議對遠程監控體系的開放性、傳輸協定、診斷規程和合法許可權等進行了討論，達成了一些共識，對未來行業的發展進行了展望，並由兩所高校聯合開發了基於網路通訊技術的遠程監控的示範系統。利用網路實現遠程數據採集系統，只需要藉助現有的網路基礎設施就能將信息傳送出去，其優點是：傳輸數據快，適用於多站點多管線，數據容量大。在現在網路設施非常完備的情況下，無論是從技術的角度還是從經濟的情況上看，基於網路數據採集監控系統都有著明顯的優勢，可以滿足實施遠程監控的需要。網路專家進行預測，在未來將有百分之七十的信息來源於小型嵌入式系統。在各學科綜合發展的今天，越來越多的單獨嵌入式系統開始和 Internet 結合，這種革命性的興起將在眾多領域中產生巨大的變化。
嵌入式數據採集監控系統
源於嵌入式計算機在硬體方面的接口資源優勢，可以按照用戶需求進行靈活使用。在軟體方面其優越的可程式性使其容易擴展並很容易被廣泛接受。網路通信融合技術的發展讓嵌入式系統的發展更加迅速。除此之外，它通常還具備功耗低、體積小、高可靠性等諸多優點。
遠程
遠程數據採集監控系統由監控中心、監控終端及通訊網路三大部分構成。遠程數據採集監控系統大致可分為機械通信和網路傳輸方式。通信網路方面，在科學技術迅猛發展的大環境下，計算機、網際網路、自動化控制等一些多領域多途徑的綜合交流變的越來越多。基於乙太網技術的通訊方式擴展了遠程數據採集監控系統的通訊手段，這樣用戶可以方便地用計算機連入網路實時查看洞庫現場的數據。乙太網通信方式對遠程數據採集監控系統的發展具有里程碑式的意義。在網際網路技術不斷進步和發展的同時，湧現出了一種新的基於Web 的信息平台。Web 伺服器最大的優勢在於它使得不同平台的軟體之間可以互相通信，現已成為網路信息領域中套用最為普遍的互動平台。將Web技術配置到監控設備中，使其擁有自己的 IP 地址，便可以實現管理員通過瀏覽器訪問並管理監控終端。國外，基於 Web 伺服器的新一代遠程監控系統，受到全球的儀表行業、工業和計算機行業的很多家大型公司的廣泛關注和支持。
系統整體架構
基於嵌入式Web server的數據採集監控系統整體結構如圖所示。
基於嵌入式 Web server的數據採集監控系統由監控終端、通信網路、監控中心三大部分組成。智慧型設備將工作狀態通過串口輸送到監控終端，由監控終端進行處理，感測器將現場的環境信息也傳到監控終端進行處理，經過監控終端的數據進行處理分析和儲存後，通過通信網路傳送到監控中心。監控中心將監控終端上傳的數據進行匯總，完成數據處理、閥值判斷、數據儲存、系統設定和跟蹤異常等功能。本系統採用網路傳輸方式，監控中心的伺服器負責記錄報警、儲存數據，方便管理員進行查詢。
系統功能模組
本系統具備監控智慧型儀器設備的功能，同時具備監測水浸、煙感、溫濕度等參量的功能。系統採用模組化設計方案，各模組可以獨立工作，又被統一配置管理。模擬量採集電路用於連線交流電流變送器、煙霧感測器、數字型溫濕度感測器。數字量採集電路由於連線煙霧感測器和數字型溫濕度感測器，用以採集數字型數據。串口電路用來連線智慧型儀器(精密空調、發動機、UPS 電源、直流配電屏等)。
ARM 是監控終端的核心部分，主控板連線各個功能模組，實現數據的採集傳輸和信息互動。ARM 是系統的“大腦”，需要完成作業系統的搭載、網路服務管理、檔案系統的架設以及層級式管理模式等任務。
未來發展趨勢
1、 如今網路技術不斷發展，Web伺服器作為信息處理中心，以網際網路作為通信載體的數據採集監控系統正成為時代的主流。在監控現場安裝各種感測器，以及攝像頭等信息採集設備作為系統的監控前端。管理員及用戶可以使用網頁或客戶端，提交或傳送服務請求，監控中心將請求命令傳送給監控終端，控制現場設備完成數據採集工作，監控終端則將現場所採集的監控信息轉換為數位訊號傳送給伺服器，伺服器將數據處理完成之後反饋提交到管理員或用戶。這種數據採集監控系統優勢明顯，能夠進行大量的數據採集，能夠提供很多的控制功能，具有很好的穩定性，管理集中。可以實現真正意義上的“無人值守”監控。
2、 當前數據採集監控系統需要監控的設備種類繁多，型號複雜，這就造成人力物力的重疊浪費以及大量的後期保證工作非常繁重，因此數據採集監控系統向統一化標準化發展是一個必然的趨勢。使用戶使用方便，減少浪費資源。
