凈水器數據采集系統

楊 濤（陜西長嶺電子科技有限責任公司,陜西 寶雞 721006）

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凈水器數據采集系統

楊 濤
（陜西長嶺電子科技有限責任公司,陜西 寶雞 721006）

摘 要：企業在投放到市場的產品中安裝傳感器與無線通信模塊，充分利用現有成熟技術，建設數據采集系統，實現了對產品的遠程管理控制，在激烈的市場競爭環境中立于不敗之地。

關鍵詞：凈水器；數據采集;系統軟件

1 引言

某企業生產的凈水器設備，產品一經投放市場，深受用戶好評。在激烈的市場競爭中，如何能夠在不增加人力、資金成本的同時，保證購買并安裝凈水設備的小區居民可以喝到健康、安全、可靠的飲用水呢？答案很簡單，企業在產品投放市場過程中，充分利用了成熟的物聯網+無線通信技術進行產品實時數據采集，實現對凈水器設備的遠程監管控制，從而保證了飲用水的質量與安全。

2 數據采集概述

數據采集，是指從傳感器和其它待測設備等模擬和數字被測單元中自動采集信息的過程。數據采集系統是結合基于計算機的測量軟硬件產品來實現靈活的、用戶自定義的測量系統。

數據采集的目的是為了測量電壓、電流、溫度、壓力或聲音等物理現象。基于PC的數據采集，通過模塊化硬件、應用軟件和計算機的結合，進行測量。盡管數據采集系統根據不同的應用需求有不同的定義，但各個系統采集、分析和顯示信息的目的卻都相同。數據采集系統整合了信號、傳感器、激勵器、信號調理、數據采集設備和應用軟件。

3 數據采集系統實現的功能

3.1 數據遙測功能

數據中心可以隨時或者實時讀取顯示，遠端凈水器狀態參數，包括水質的相關參數，凈水器的運行狀態等。

3.2 遙控功能

數據中心可以根據情況下單指令，讓遠端凈水器按照規定動作執行相關動作以及相應的參數設置。

4 結語

工程實踐結果表明，FPGA+ARM的形式可以實現大量數據的實時處理傳輸，本文采用這種模式，實現了高速多路數據同時實時采集傳輸。芯片資源還比較充裕，可根據實際需要加入前端運算功能，如FFT、濾波等功能。

參考文獻：

[1]文香桂,王根平,易靈芝,謝高生,王仁興.一種256路高精度實時信號采集系統的設計[J].計算機測量與控制,2012,20(02).

[2]劉賀云,柳世傳.精密加工技術[M].武漢:華中理工大學出版社,1991.

[3]韓國榮,吳長瑞,張勝新.FPGA在高速采集系統中的應用[J].測控技術,2012,31(05).

3.3 具有事故報警功能

數據中心可實時探測系統中所有遠端凈水器運行狀態，實時報告故障設備，便于工作人員及時處理。

3.4 數據網絡傳輸

可以通過GPRS、3G、4G等無線數據分組模式將遠端數據回傳數據中心。

3.5 數據庫管理功能

數據表生成：生成相關的各種數據類型的數據表，這些數據表將用于存儲對應數據項的數據，便于歷史數據回溯。數據保留時長可以根據情況自己設定。

3.6 數據分析功能

采集數據回傳后，PC后臺軟件支持數據分析功能，能及時報告設備效率等信息。

3.7 配置參數管理

數據中心可進行遠端凈水器設備參數配置設定。

4 數據采集系統網絡結構（圖1）

數據中心接收到數據后，通過后臺管理程序，對數據進行固定格式處理，將生成的固定格式數據發送到體驗中心顯示系統大屏幕實時顯示，用戶可以通過人機交互平臺了解不同水站的實時水質信息；或者數據中心借助短信平臺將各個水站的實時水質數據發送至安裝水站的居民小區、商業中心、政府機關、醫療機構、學校等處，讓使用者及時了解掌握水質狀況，從而放心飲用。

5 凈水器數據采集系統技術的可行性

（1）項目概況。范圍：社區供水站。內容：監測并控制各供水站凈水器的運行狀況并實時顯示各供水站的水質信息。通訊方式：各監測點與數據中心之間采用GPRS通訊。

（2）解決方案。

1）系統構成。凈水器在線監測系統主要由數據中心、通信網絡、遠程控制設備和水質檢測設備及體驗中心顯示設備五部分構成。數據中心：硬件主要由服務器、計算機、交換機、打印機等組成。

軟件主要有操作系統軟件、數據庫軟件、凈水器在線檢測控制系統軟件組成。通信平臺：各監測點采用GPRS無線網絡方式與數據中心通信。數據中心需具備可上外網的固定IP地址。遠程控制采集設備：主要有凈水器控制采集設備及數據遠端傳輸設備。水質檢測設備：選用一體式多參數水質分析儀器對各項參數集中檢測。 顯示設備：體驗中心采用大屏幕液晶屏顯示社區供水站實時水質信息。

2）系統拓撲圖（圖2）

3）凈水器遠程采集控制設備。安裝方式：落地式安裝或壁掛式安裝。供電方式：市電220V。對水質檢測設備要求：多參數水質分析儀，完成多項水質檢測及上報。與數據中心通信方式：GPRS。數據上報方式：定時上報，上報間隔可設置。故障檢測功能，當設備運行產生故障時能準確上報故障設備編號及位置。防水、防潮、防浸泡工作環境：溫度：-40～+85℃；濕度：≤95%。

4） 凈水器在線檢測控制系統軟件。軟件要求采用B/S結構設計，管理人員只要能登入INTERNET網絡即可進入該系統并執行權限內的業務操作。該軟件可同時支持GPRS、短消息、RS485總線、光纖、北斗衛星等多種系統組網方式。軟件功能：大屏幕列表顯示，全屏實時顯示各水站在線檢測數據、狀態、及分析曲線等數據查詢：系統自動將所有采集到的測點數據、報警信息和系統操作日志存入數據庫中。用戶可任意設定查詢條件，對測點歷史數據、測點報警數據及系統登錄日志、系統操作日志信息進行查詢。數據保存：所有監測數據可實時保存制定文件夾下，可供客戶回溯歷史數據，保存深度客戶可自行設定。數據分析：用戶可設定統計時間段，系統可按小時、日、月、旬生成監測點的時段匯總報表和時段趨勢曲線。用戶管理：管理員可更改系統密碼、添加或刪除管理用戶，并可對管理用戶分配相應的操作權限。管理用戶只可在自己權限下對系統進行相應操作。數據中心管理：具備權限的管理用戶可添加、刪除測點或對測點信息進行編輯。當現場監測點或監測設備變更時可方便地對測點信息進行相應修改。數據打印：支持打印功能，用戶可用計算機打印報表及相關信息。智能終端：軟件支持智能終端接入及相應的app。智能終端可以在遠端同步演示中心數據。系統故障報警：系統發生運行故障時，軟件系統將會彈出故障報修提示，及故障設備相關信息，直至管理員解除故障報警狀態。

6 系統配置（表1）

表1

7 結束語

利用成熟可靠的技術，合理規劃設計，建設凈水器數據采集系統，在節約大量人力、資金成本的同時，保證了飲用水的安全可靠。

作者簡介：高廣波(1990-)，男，云南文山人，碩士，研究方向：無線通信。 楊濤（1972-），男，陜西寶雞人，工程師，研究方向：信息安全。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.127