探究PC的數(shù)據(jù)記錄過(guò)程如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化

“具有實(shí)時(shí)可視化、在線分析、用戶定義功能、大字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，以及網(wǎng)絡(luò)連接與協(xié)同能力五大優(yōu)勢(shì)”

最早記錄數(shù)據(jù)的形式是手工測(cè)量，將數(shù)據(jù)記錄到書(shū)面日志，并在坐標(biāo)紙上繪出。到了19世紀(jì)末，帶狀圖記錄儀的出現(xiàn)幫助數(shù)據(jù)記錄的過(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，它能夠機(jī)械地將測(cè)量結(jié)果記錄到紙上。雖然仍有其不足，但是帶狀圖記錄儀相對(duì)人工記錄來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一大飛躍。

如今，數(shù)據(jù)記錄器(或無(wú)紙圖表記錄器)已經(jīng)成為最為普及的數(shù)據(jù)記錄的方式。數(shù)據(jù)記錄器是獨(dú)立的儀器，可以測(cè)量信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于內(nèi)部。很多數(shù)據(jù)記錄器具有內(nèi)置的顯示功能，并可將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C，用于離線分析、永久性存儲(chǔ)，或報(bào)告生成。

PC出現(xiàn)不久，就開(kāi)始用于數(shù)據(jù)記錄了。然而，那些早期的基于PC的數(shù)據(jù)記錄器需要特殊的軟硬件來(lái)執(zhí)行記錄功能。那個(gè)時(shí)期的PC的標(biāo)準(zhǔn)接口對(duì)高速數(shù)據(jù)采集來(lái)說(shuō)太慢了。當(dāng)時(shí)的測(cè)試與數(shù)據(jù)采集設(shè)備制造商惠普公司開(kāi)發(fā)了HPIB接口總線，以繞過(guò)早期PCs緩慢的I/O接口。隨著大部分的設(shè)備制造商采用了HPIB，它很快變成通用接口總線(GPIB)，后來(lái)被采納為IEEE 標(biāo)準(zhǔn)，即IEEE-488。而PC處理能力的限制使PC只是徒有其名的數(shù)據(jù)記錄器。在原始數(shù)據(jù)被獲取后，緊隨其后的處理過(guò)程才能創(chuàng)建有用的信息。

隨著基于PC的測(cè)量設(shè)備處理能力的增強(qiáng)，設(shè)備的用途也增加了?，F(xiàn)在，PC已經(jīng)變成基于PC的數(shù)據(jù)記錄器系統(tǒng)的一部分。數(shù)據(jù)記錄軟件使用高性能的PC處理器、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、顯示器以及I/O總線來(lái)增加記錄數(shù)據(jù)之外的其他特性。今天的基于PC的數(shù)據(jù)記錄器具有實(shí)時(shí)可視化、在線分析、用戶定義功能、太字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，以及網(wǎng)絡(luò)連接與協(xié)同能力五大優(yōu)勢(shì)。

實(shí)時(shí)可視化

傳統(tǒng)的單機(jī)數(shù)據(jù)記錄器是純粹的獲取裝置，只能將數(shù)據(jù)記錄到存儲(chǔ)器。在數(shù)據(jù)可用前，技術(shù)人員需要將其從記錄器傳輸?shù)絇C。在早期的系統(tǒng)中，這意味著需要手動(dòng)將數(shù)據(jù)鍵入計(jì)算機(jī)。后來(lái)的系統(tǒng)允許技術(shù)人員利用通信電纜下載數(shù)據(jù)。一旦數(shù)據(jù)被存入PC，電子制表軟件或其它軟件提供圖表與可視化工具用于分析。

由于基于PC的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總是與PC相連，在線測(cè)量結(jié)果可以接近實(shí)時(shí)地顯示在PC顯示器上，使結(jié)果立刻可見(jiàn)。一些編程環(huán)境，例如NI LabVIEW，允許用戶創(chuàng)建自定義界面來(lái)控制測(cè)量設(shè)備并顯示結(jié)果。使用LabVIEW創(chuàng)建用戶界面非常簡(jiǎn)單，只需在編程窗口中拖放控件與圖表。

在線分析

單機(jī)數(shù)據(jù)記錄器一般獲取原始的，未經(jīng)過(guò)濾的數(shù)據(jù)。然而，大部分情況下，數(shù)據(jù)必須經(jīng)過(guò)處理或者調(diào)理才可用。數(shù)據(jù)調(diào)理可以有很多種形式，從簡(jiǎn)單的過(guò)濾到快速傅里葉變換的應(yīng)用。由于早期系統(tǒng)的速度緩慢，從獲取數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)可用于分析之間存在著時(shí)間延遲的情況。

現(xiàn)代的PC已經(jīng)消除了這種瓶頸。多核處理器與大容量?jī)?nèi)存使今天的PC能夠在線執(zhí)行信號(hào)調(diào)理與分析數(shù)據(jù)。分析軟件包含很多常用的數(shù)學(xué)與信號(hào)處理功能，例如微分方程、曲線擬合、積分與微分、插值與外推，以及很多其它操作。這些工具的大部分使用配置向?qū)?，使測(cè)量的分析變得簡(jiǎn)單。

用戶定義功能

通常，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄器受到供應(yīng)商定義的硬件和功能的限制。雖然它們能完成通用的任務(wù)，但是不一定能滿足特殊的用途。例如，技術(shù)人員需要在某種特定條件下才能記錄數(shù)據(jù)，或數(shù)據(jù)記錄器無(wú)法創(chuàng)建內(nèi)置自定義警報(bào)。

基于PC的數(shù)據(jù)記錄器是軟件定義的設(shè)備，軟件可以很容易地定制以滿足特定需求。同時(shí)，也可以將警報(bào)、記錄條件、報(bào)告生成、數(shù)據(jù)顯示，以及其它工具添加到基本的記錄功能中去，擴(kuò)展了軟件的基本能力。靈活的文件格式允許將數(shù)據(jù)輸出到其它工具或與其它工具共享。

太字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

基于PC的數(shù)據(jù)記錄器的亮點(diǎn)是它們的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力。單機(jī)記錄器一般具有有限的存儲(chǔ)器，常常是基于閃存或一些其它長(zhǎng)期的存儲(chǔ)裝置。一旦存儲(chǔ)器寫(xiě)滿，數(shù)據(jù)記錄器就不能進(jìn)行另外的讀取。

但使用基于PC的數(shù)據(jù)記錄器，存儲(chǔ)功能實(shí)際上變得沒(méi)有限制了。最重要的，獲得具有太字節(jié)容量的PC硬盤(pán)是十分尋常的，它具有足夠的空間用于測(cè)量以及永久性的存儲(chǔ)。此外，PC也可以將其存儲(chǔ)內(nèi)容轉(zhuǎn)存到其它設(shè)備，比如CD、DVD，或記憶棒，又或者將數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)絡(luò)上的另一個(gè)系統(tǒng)，釋放空間用于另外的測(cè)量，以繼續(xù)記錄新的數(shù)據(jù)。

網(wǎng)絡(luò)連接

PC的網(wǎng)絡(luò)通訊能力賦予基于PC的數(shù)據(jù)記錄以重大優(yōu)勢(shì)。首先，如同前面提及的，網(wǎng)絡(luò)可以將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量提升到一個(gè)無(wú)限的水平。更重要的，它也允許從網(wǎng)絡(luò)上另一臺(tái)機(jī)器訪問(wèn)記錄的數(shù)據(jù)，給予從任何位置遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)記錄運(yùn)行的能力。自定義警報(bào)可以發(fā)送郵件提示出現(xiàn)異常或鏈接到一個(gè)網(wǎng)頁(yè)，使任何人通過(guò)Web瀏覽器查看活動(dòng)數(shù)據(jù)。

持續(xù)不斷地檢驗(yàn)一個(gè)需要幾天或幾周的長(zhǎng)期監(jiān)控的應(yīng)用結(jié)果是非常困難的。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)用于遠(yuǎn)距離觀察的遠(yuǎn)程監(jiān)控很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。例如，NI LabVIEW 可以用來(lái)創(chuàng)建自定義報(bào)警條件，在警報(bào)條件觸發(fā)時(shí)能夠發(fā)送電子郵件。它甚至可以用來(lái)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，允許通過(guò)基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用軟件直接觀察數(shù)據(jù)。

通過(guò)將單機(jī)數(shù)據(jù)記錄器的數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)功能與現(xiàn)代PC的存檔、分析、報(bào)告，以及顯示功能相結(jié)合，基于PC的記錄系統(tǒng)最終使數(shù)據(jù)記錄過(guò)程完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。

編輯：jq