光谱仪数据实时自动传输与多点网络监测系统

王庆生++王维佳

摘要：直读光谱仪可对金属材料进行快速检测分析，多用于冶金和机械制造业。在冶金行业常用来对炉前的样本快速测量，以便控制产品质量。通常直读光谱仪在电脑控制下可直接得到被测量样本的金属元素成分数据并留存在本机，供本地显示或者打印，再通过人工处理才能转入后续的生产流程和数据分析。该论文结合钢铁企业的技术改造工程，论述了利用网络直接远程读取直读光谱仪样本数据，免除了人工处理环节，实现了样本数据实时自动传输和实时多点网络监测，实现有关生产管理部门的实时数据共享，满足质量管理的及时统计和分析。

关键词： 直读光谱仪；实时自动传输；多点网络监测；数据共享

中图分类号： TP39 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）01-0024-03

Spectrometer Data Real-time Automatic Transmission and Multi-point Network Monitoring System

WANG Qing-sheng1， WANG Wei-jia2

（1.School of Computer and Technology，Anhui University，Hefei 230039，China； 2.Anhui Nari Jiyan Software CO.，LTD.，SGEPRI，Hefei 230088，China）

Abstract：Direct reading spectrometer for quantitative measurement of metallic elements， used in metallurgy and mechanical manufacturing. Rapid measurement of the sample used to blast furnace in metallurgical industry， in order to control the quality of products. Usually under the direct reading spectrometer computer-controlled metal elements can be measured directly from the sample composition data and retained locally for local display or print， you need to manually handle into subsequent production processes and data analysis. The paper combines steel enterprise transformation projects， discusses the use of network direct remote read direct reading spectrometer sample data， eliminating the manual processing sectors， to achieve a real-time sample data and real-time multi-point automatic transmission network monitoring， production management departments to achieve the relevant Real-time data sharing， meet timely statistical and analytical quality management.

Key words： direct reading spectrometer； real-time automatic transmission； multi-point network monitoring； data sharing

1 概述

直读光谱仪是快速检测分析金属材料的常用仪器，用来检测金属材料的金属元素成分，广泛用于冶金和机械制造业的成品或半成品。在冶金行业常用来对炉前的样本快速检测，分析其中所含化学元素成分，以便控制产品质量。例如ARL4460全自动直读光谱仪可以把被测量样本的金属元素成分数据形成的数据保留在联机电脑中，操作员可以打印或从屏幕上抄写显示的数据，供炉前工人和专业技术人员分析。这种传统的人工操作方式，传送速度慢，而且人工记录难免会出现误差。特别是产品检验部门，还需要将数据重新录入到本部门的计算机中，数据的准确率难以保证，这显然不利于快速分析和后续的及时干预。

为了使生产线各监控点及时获取数据，我们设计开发的直读光谱仪实时自动传输和多点网络监测系统，实现了直读光谱仪检测的当前数据即刻在生产线各监控点实时显示，并自动巡回显示预先设定时间段内（例如X小时）的历史数据，及时指导生产。同时自动保存历史数据，通过网络实现数据共享，根据生产统计和质量管理需要对数据进行各种统计和分析。

2 系统设计原理

2.1系统组成结构

该系统由ARL4460光谱分析仪计算机、总控主机、炉前控制室主机和厂区各网络节点计算机通过主交换机连接构成局部网络系统。核心部分安排在化验室内，其中光谱分析仪计算机、总控主机、炉前控制室计算机用双绞线连接到主交换机。厂区网络节点计算机因距离较远采用光纤连接。炉前控制室通过分屏器连接3个显示器，用以动态循环显示3个炼炉的样本化验数据。图1为系统逻辑结构。

2.2 前台接收程序

系统的核心为总控主机，总控主机前台程序接收来自光谱分析仪的样本数据，总控主机后台程序主要实现历史数据的管理和系统运行参数的设置。

首先，操作人员把样本置入光谱分析仪，录入样本炉号，启动光谱分析，光谱分析仪计算机对样本分析后直接得到一组样本数据，置于预先设定的数据缓冲区。

总控主机前台程序通过网络接收来自光谱分析仪计算机样本数据缓冲区的数据，保存新记录到数据库中，并即刻显示新记录于本机屏幕，不断滚动显示X小时内获取的样本数据。为防止数据意外丢失，保存新记录时是同时写到两个硬盘区的数据库中。接收来自光谱分析仪样本数据采用自动或手动两种操作方式，可随时切换。自动方式为系统自动接收发自光谱分析仪的样本数据（设为默认方式）；手动方式需要在前台程序界面点击接收按钮操作。

在接收程序运行显示画面中，为便于阅读数据，根据炉号和时间排序，图中显示3个不同炉号的数据。

前台接收程序对已接收数据记录作规整处理，保留设定时间段内的记录循环滚动显示。

因前台接收程序通常不间断工作，所以一般不能关闭，但程序显示画面可以极小化，以便其它程序的运行。如确需退出程序，必须输入动态密码才能关闭接收程序。

2.3 重复样本的数据处理

当需要对某样本重新检测时或者样本检测操作人员连续按压检测完成按钮，前台接收程序就会收到两个重复样本的数据，需要分别处理。对于样本号相同的记录，程序对其它字段数据进行逐个对应比较，如果完全相同，则为重复记录，选择丢弃，不存入该条记录。对于因重新检测而获取的样本数据，只要该记录数据不完全相同，就先存于数据库中，然后可在重复的样本数据记录中人工选择删除，只保留一条记录。图4为重复样本的数据处理流程。

2.4 后台程序

总控主机后台程序主要实现三大功能。一是操作人员的操作级别、操作权限和密码设定；二是对已接收的历史数据进行管理，包括查询、修改、删除、类型格式转换、数据备份等功能；三是系统运行参数的设置，例如滚动显示的时间段设定和显示刷新间隔时间设定。如果设定滚动显示24小时，则从当前时间到前24小时内的检测数据在屏幕上循环滚动显示。

操作人员分为管理员和操作员，管理员分配操作员和其操作权限，规定该操作员对数据除了查询以外的其他作用权限，例如修改或删除。

对于操作员涉及到对数据记录的修改和删除操作，系统记录于操作日志中，并把被修改和删除的记录另记录于专门数据库中，以便必要时追溯。

2.5 多点网络监测

炉前计算机自动接收来自总控主机按时段获取的最新数据，并即刻同时显示于本机所属的3个屏幕。厂区生产车间有关监控点通过网络数据共享与总控主机同步滚动显示X时段内获取的样本数据，也可以人工干预回溯显示操作。

质量监测与统计部门的网络节点。可根据需要随时从总控主机数据库获取数据，进行各种统计分析。

3 结束语

直读光谱仪作为一种高端智能仪器已广泛用于冶金和机械制造业，光谱仪数据实时自动传输与多点网络监测系统的应用，把光谱仪与计算机网络技术、数据库技术结合起来，进行企业的技术升级和改造，大大提升了生产与管理的自动化水平，提高了工作效率。

参考文献：

[1] 杨英鹏.计算机网络原理与实践[M].北京：电子工业出版社，2007.

[2] 王群.计算机网络教程[M].北京：清华大学出版社，2005.

[3] 王珊.数据库系统概论[M].北京：高等教育出版社，1983.

[4] 微软公司.MSDN Library[EB].USA：微软公司，2007.

[5] 微软公司.Visual Studio[EB].USA：微软公司，2005.