基于NI cRIO的分布式數據采集系統
概 述
隨著工程應用中數據采集任務的不斷多樣化，華穗為用戶量身定制的測試系統也在不斷升級換代。本系統是基于NI cRIO平臺為用戶打造的高實時性、高吞吐量、高安全性、功能全面的分布式采集系統，用以實現對不同的樓層、不同的位置各個實驗室的環境數據進行實時的統一監測與管理；系統適用于對不同環境試驗下的多種物理信號進行監測，利用虛擬儀器技術和網絡化技術交互處理大量的測試數據，以分布式的方式實時采集各監測點的信號，并進行配置、顯示、分析、保存、回放以及局域網內的共享。
功能特點
◇ 采集系統使用 NI 高可靠性、適應寬溫環境的 cRIO 平臺。
◇ 在現場采用主控機和前端采集設備組成的上下位機結構，采
集設備從傳感器讀取到數據后，經前端 FPGA 和 RT 系統的預處理，
在本地設備進行存儲，同時通過全千兆以太網交換機將數據傳送到
主控制室的服務器中進行保存。
◇ 服務器一方面接收來自 cRIO 的數據，另一方面接收上位
機 PC 所選擇的配置信息，通過匹配篩選將用戶所需數據信息發回
上位機電腦做出顯示。
軟件部分界面（不完全）
我們的優勢
◇ 保障時間同步的精準性：
- 專門配備北斗授時器實時接收北斗時間，內部精度達ns級，同時通過定點同步、定時授時的方式將時間同步到分步式子系統，保證了所有設備的時間同步，網絡授時精度在不同網絡環境下達1-50ms、可實現多客戶端時差<2ms；系統支持跨網段，可為上萬臺客戶端提供授時服務。此外還對外配備了時鐘同步小程序，將后續接入網絡的設備進行時鐘同步。
注：GPS和北斗系列選用有源蘑菇頭天線或小型室外天線，增益達-38dB。采用50/72通道并行接收機，跟蹤靈敏度-167dBm，冷啟動靈敏度-148dBm、GPS L1C/A、BediDou B1。雙模型號可實現純GPS模式、純北斗模式和混合模式,支持單星授時。配置LCD顯示屏顯示IP地址、年月日時分秒、鎖定衛星數量、時間鎖定狀態、鎖定時間來源、工作狀態信息。
◇ 保障數據傳輸的快速無誤：
- 采用“Javascript”,“node.js”搭建服務器，服務器成為整個項目的中轉站，重要指令及設置信息由 HTTP 網絡協議傳輸，通訊速度快，穩定性強不易丟包。
- 冗余千兆以太網設計確保了數據傳輸吞吐量，并通過 Turbo Ring、Turbo Chain 確保網絡通信的恢復能力，自愈時間小于 50ms 以應對突發的線路故障。
- 采集數據傳輸使用MQTT協議進行：輕型，通訊速度快，適合傳輸信息量較大的數據內容，at most once模式容許大容量數據快速傳輸。
◇ 保障數據存儲的完整安全：
- 采集控制器、現場驅動端 cRIO 控制器上都有容量 1GB 的本地存儲設備，可以保證設備在滿通道數、最高采樣率的情況下的數據備份。網絡異常時，cRIO 控制器的本地緩存使系統有足夠的容錯能力；故障排除后，緩存的數據會及時發送到主控機。同時現場配備備用控制主機，做進一步保障工作。
- 服務器具有用戶權限管理功能，通過用戶所登錄的賬戶權限給予指令權限，規避了用戶同時操作所導致的指令沖突，提高了安全性。
- 軟件采用嵌入式系統，無中毒、被篡改等風險，系統可自動對工作狀態進行檢測，對故障能作出相應提示并自動修復。
◇ 保障設備的連續穩定：
- 系統專門配備多個UPS，保障監控室內的cRIO和傳感器供電電源等關鍵設備的不間斷連續工作。
◇ 保障系統的靈活兼容：
- 硬件端交換機預留接口，支持后續設備的接入。
- 軟件端 LabVIEW 采用面向對象的編程方式，由傳統定制化的軟件轉為通配化，當用戶對硬件做出調整或增加、減少同類采集任務時，軟件可自適應調整、在界面稍作修改即可，節省人力物力。
