汽车工业试验数据监控系统研究

　　摘 要 数据监控系统主要是对工业生产中现场设备运行情况进行实时在线监测。而本文中的研究对象是汽车工业，在汽车试验过程中通过对汽车部件的各种性能参数进行数据采集，完成数据准确无误的远程传输，采集与存储，数据统计与分析，数据远传与发布为汽车研究所、用户、监管等相关部门提供准确的数据和决策依据。下面主要从关键技术的角度分析研究汽车工业试验数据监控系统的数据采集技术、无线通信技术、远程监控技术。

　　关键词 数据采集;汽车试验;无线通信远程监控

　　1 汽车工业试验数据监控系统的主要技术组成

　　数据监控系统主要是对工业生产中现场设备运行情况进行实时在线监测。下面主要从关键技术的角度分析研究汽车工业试验数据监控系统的数据采集技术、无线通信技术、远程监控技术。

　　1.1 数据采集技术

　　由于汽车工业生产试验过程中零部件复杂、数据种类繁多、安全系数大，所以必须建立统一的汽车试验数据监控系统，以实现标准化、科学化、安全化、有效化的监测管理。具体包括以下几个方面：

　　(1)数据采集：通过传感器采集汽车的扭矩、转速信息，传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出。从传感器得到的信号大多要经过调理才能进入数据采集设备，信号调理功能包括放大、隔离、滤波、激励、线性化等。由于不同传感器有不同的特性，因此，除了这些通用功能，还要根据具体传感器的特性和要求来设计特殊的信号调理功能。数据采集系统结构如图1.1所示。

　　(3)远程传输数据：如今科技快速发展，无线通信技术非常成熟，无线通信方式也非常多，普遍使用的有Bluetooth、CDMA2000、GSM、Infrared(IR)、ISM、WiMAXWi-Fi和ZigBee等。通过平时学习与上手容易程度等多方面考虑最终决定使用WIFI通讯，使用ESP8266模块实现，该模块具有传输稳定、匹配时间短、功耗低、价格便宜等优点[1]。

　　1.2 远程传输网络技术

　　ESP8266模块上电后，上位机通过TCP协议与手机热点完成连接，连接成功后即可达到上位机对下位机的远程控制。当检测到上位机发送指令时，芯片会立即将数据传送给单片机并做出相应地响应，从而触发中断，读取SUBF的值判断是否需要做出响应。

　　现场监测网络技术有 RS485 网络和现场总线网络两种网络技术应用最为普遍。RS485 网络有着低廉的成本优势，但适用具有扁平拓扑结构的网络，传输效率低，只能采用问答方式传输数据，当子网数目多、网络传输距离较长时，RS485总线在承载容量和可靠性方面都存在着严重不足，且组网相对复杂。且 RS-485 总线传输速率较低，一般在(2 400-9 600 bps)之间。

　　1.3 数据集成技术

　　系统集成主要是通过不同子系统之间的相互正常通信、联网、信息资源的共享，来实现对整个系统的有效科学的管理和进行控制决策。其中 DDE(DynamicData Exchange)动态数据交换技术是一种传统的数据访问方式，是一种支持客户/服务器(client/serve)模式的技术[4]。DDE 技术在 windows 环境中将一种应用程序中的数据动态连接到另一种应用程序中，使得完全不同的两种应用程序之间可以进行通信即 DDE 会话(Conversation)。每一次的会话过程由客户和服务器两个应用程序参与。DDE 客户程序即数据的接收者主要是初始化与服务器的会话来控制会话过程。

　　2 汽车工业试验数据监控系统的设计组成

　　汽车工业试验数据监控系统是以网关服务器与数据监控平台为核心进行开发的，主要通过网关服务器对汽车扭矩、转速数据的采集与上传，监控平台对汽车扭矩、转速数据进行分析处理，实现汽车研究所的数据分项、分设备、分区域的统计与分析，同时实现数据的远程实时监测给用户带来极大的便利，提升用户体验。

　　2.1 应用层

　　应用层主要由数据库服务器、平台服务器及用户终端组成，它是整个监控系统的管理中心，因为所有的系统命令都是由这里发出的。系统会把从网络层得到的所有数据信息存储在数据库中，数据监控模块会向用户提供详细的汽车试验过程中的扭矩、转速信息。数据管理模块会对这些数据进行运算处理、分析、计算，在上位机云平台上进行显示，实现远程监测的功能，方便用户远程监测汽车试验过程中的数据变化，方便进行数据查询[2]。

　　2.2 网络层

　　汽车研究所的网关服务器是汽车工业试验数据监控系统网络层的核心组成部分之一，它是通过应用层和 TCP/IP 协议相连接，通过 485 总线与无线传感网络通信方式与感知层直接相连或通过控制层间接地与传感层相连，将本系统的控制层、应用层及感知層相连为相互融合的、统一的整体。

　　2.3 控制层

　　汽车研究所的网关服务器是汽车工业试验数据监控系统要充分实现汽车在试验过程中对汽车零部件各参数数据进行实时监控，需要设置专门的设备控制器，以此来接收上层下发的最新指令，并分析指令。本系统没有自主设计的控制层应用设备，只需达到远程监测汽车相关零部件数据的目的。

　　3 汽车工业试验数据监控系统的设计实现

　　3.1 软件平台

　　汽车工业试验数据监控系统综合运用传感器、无线/有线网络、嵌入式开发、数据库、RS485 总线等技术，实现汽车研究所在汽车试验过程中的数据采集、数据分析、数据监控等功能。数据库管理系统选用 O-RACLE。结合嵌入式的技术，系统平台界面运用 JAVASCRIPT、JSP 脚本语言及 AJAX 设计完成，服务器后台的应用程序开发环境应用 JAVA 语言设计完成[3]。

　　3.2 模块划分

　　汽车工业试验数据监控系统主要实现了汽车试验时汽车转速、扭矩信息的采集、数据分析、数据传输以及数据在上位机平台的实时显示等功能。其主要模块包括系统管理、数据采集、无线通信、数据监控、视频监控等。

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