净水器数据采集系统

杨 涛（陕西长岭电子科技有限责任公司,陕西 宝鸡 721006）



净水器数据采集系统

杨 涛
（陕西长岭电子科技有限责任公司,陕西 宝鸡 721006）

摘 要：企业在投放到市场的产品中安装传感器与无线通信模块，充分利用现有成熟技术，建设数据采集系统，实现了对产品的远程管理控制，在激烈的市场竞争环境中立于不败之地。

关键词：净水器；数据采集;系统软件

1 引言

某企业生产的净水器设备，产品一经投放市场，深受用户好评。在激烈的市场竞争中，如何能够在不增加人力、资金成本的同时，保证购买并安装净水设备的小区居民可以喝到健康、安全、可靠的饮用水呢？答案很简单，企业在产品投放市场过程中，充分利用了成熟的物联网+无线通信技术进行产品实时数据采集，实现对净水器设备的远程监管控制，从而保证了饮用水的质量与安全。

2 数据采集概述

数据采集，是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集信息的过程。数据采集系统是结合基于计算机的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。

数据采集的目的是为了测量电压、电流、温度、压力或声音等物理现象。基于PC的数据采集，通过模块化硬件、应用软件和计算机的结合，进行测量。尽管数据采集系统根据不同的应用需求有不同的定义，但各个系统采集、分析和显示信息的目的却都相同。数据采集系统整合了信号、传感器、激励器、信号调理、数据采集设备和应用软件。

3 数据采集系统实现的功能

3.1 数据遥测功能

数据中心可以随时或者实时读取显示，远端净水器状态参数，包括水质的相关参数，净水器的运行状态等。

3.2 遥控功能

数据中心可以根据情况下单指令，让远端净水器按照规定动作执行相关动作以及相应的参数设置。

4 结语

工程实践结果表明，FPGA+ARM的形式可以实现大量数据的实时处理传输，本文采用这种模式，实现了高速多路数据同时实时采集传输。芯片资源还比较充裕，可根据实际需要加入前端运算功能，如FFT、滤波等功能。

参考文献：

[1]文香桂,王根平,易灵芝,谢高生,王仁兴.一种256路高精度实时信号采集系统的设计[J].计算机测量与控制,2012,20(02).

[2]刘贺云,柳世传.精密加工技术[M].武汉:华中理工大学出版社,1991.

[3]韩国荣,吴长瑞,张胜新.FPGA在高速采集系统中的应用[J].测控技术,2012,31(05).

3.3 具有事故报警功能

数据中心可实时探测系统中所有远端净水器运行状态，实时报告故障设备，便于工作人员及时处理。

3.4 数据网络传输

可以通过GPRS、3G、4G等无线数据分组模式将远端数据回传数据中心。

3.5 数据库管理功能

数据表生成：生成相关的各种数据类型的数据表，这些数据表将用于存储对应数据项的数据，便于历史数据回溯。数据保留时长可以根据情况自己设定。

3.6 数据分析功能

采集数据回传后，PC后台软件支持数据分析功能，能及时报告设备效率等信息。

3.7 配置参数管理

数据中心可进行远端净水器设备参数配置设定。

4 数据采集系统网络结构（图1）

数据中心接收到数据后，通过后台管理程序，对数据进行固定格式处理，将生成的固定格式数据发送到体验中心显示系统大屏幕实时显示，用户可以通过人机交互平台了解不同水站的实时水质信息；或者数据中心借助短信平台将各个水站的实时水质数据发送至安装水站的居民小区、商业中心、政府机关、医疗机构、学校等处，让使用者及时了解掌握水质状况，从而放心饮用。

5 净水器数据采集系统技术的可行性

（1）项目概况。范围：社区供水站。内容：监测并控制各供水站净水器的运行状况并实时显示各供水站的水质信息。通讯方式：各监测点与数据中心之间采用GPRS通讯。

（2）解决方案。

1）系统构成。净水器在线监测系统主要由数据中心、通信网络、远程控制设备和水质检测设备及体验中心显示设备五部分构成。数据中心：硬件主要由服务器、计算机、交换机、打印机等组成。

软件主要有操作系统软件、数据库软件、净水器在线检测控制系统软件组成。通信平台：各监测点采用GPRS无线网络方式与数据中心通信。数据中心需具备可上外网的固定IP地址。远程控制采集设备：主要有净水器控制采集设备及数据远端传输设备。水质检测设备：选用一体式多参数水质分析仪器对各项参数集中检测。 显示设备：体验中心采用大屏幕液晶屏显示社区供水站实时水质信息。

2）系统拓扑图（图2）

3）净水器远程采集控制设备。安装方式：落地式安装或壁挂式安装。供电方式：市电220V。对水质检测设备要求：多参数水质分析仪，完成多项水质检测及上报。与数据中心通信方式：GPRS。数据上报方式：定时上报，上报间隔可设置。故障检测功能，当设备运行产生故障时能准确上报故障设备编号及位置。防水、防潮、防浸泡工作环境：温度：-40～+85℃；湿度：≤95%。

4） 净水器在线检测控制系统软件。软件要求采用B/S结构设计，管理人员只要能登入INTERNET网络即可进入该系统并执行权限内的业务操作。该软件可同时支持GPRS、短消息、RS485总线、光纤、北斗卫星等多种系统组网方式。软件功能：大屏幕列表显示，全屏实时显示各水站在线检测数据、状态、及分析曲线等数据查询：系统自动将所有采集到的测点数据、报警信息和系统操作日志存入数据库中。用户可任意设定查询条件，对测点历史数据、测点报警数据及系统登录日志、系统操作日志信息进行查询。数据保存：所有监测数据可实时保存制定文件夹下，可供客户回溯历史数据，保存深度客户可自行设定。数据分析：用户可设定统计时间段，系统可按小时、日、月、旬生成监测点的时段汇总报表和时段趋势曲线。用户管理：管理员可更改系统密码、添加或删除管理用户，并可对管理用户分配相应的操作权限。管理用户只可在自己权限下对系统进行相应操作。数据中心管理：具备权限的管理用户可添加、删除测点或对测点信息进行编辑。当现场监测点或监测设备变更时可方便地对测点信息进行相应修改。数据打印：支持打印功能，用户可用计算机打印报表及相关信息。智能终端：软件支持智能终端接入及相应的app。智能终端可以在远端同步演示中心数据。系统故障报警：系统发生运行故障时，软件系统将会弹出故障报修提示，及故障设备相关信息，直至管理员解除故障报警状态。

6 系统配置（表1）

表1

7 结束语

利用成熟可靠的技术，合理规划设计，建设净水器数据采集系统，在节约大量人力、资金成本的同时，保证了饮用水的安全可靠。

作者简介：高广波(1990-)，男，云南文山人，硕士，研究方向：无线通信。 杨涛（1972-），男，陕西宝鸡人，工程师，研究方向：信息安全。

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