赵凤阳
身份证号码：15042819810528XXXX 桂林理工大学南宁分校
摘要：随着科学技术的飞速发展，在水电工程行业中已经采用安全监测数据采集系统进行数据处理与采集，此系统能够准确、及时地采集安全监测传感器的信号。本文主要介绍了一种基于水电工程实例的智能数据采集设备（ICE）和基于Web的安全监测网络PC软件的水电工程安全监控系统，希望能给水电工程的工作人员提供一些帮助。
关键词：水电工程；安全检测；智能；数据采集
引言
目前，水电工程、防震减灾工程中地质灾害的预防与治理使工程安全监测系统监测数据进入网络，同时将信息发布在网站上。为此，本文介绍了一种基于CAN总线控制的智能数据采集设备，上位机软件采用基于Web的安全监测网络软件实现对系统数据的分析、参数配置信息和数据图的查询等功能。现场可以通过CAN总线互连，进行分布式采集。除控制网络外，还和其他PC或服务器通过以太网相互连接，形成分布式分析和网络查询。该系统用于水电工程中具有可靠、高精度和长期稳定等特点。
1系统采集装置的功能与设计
1.1基本功能
（1）高精度测量功能。根据控制程序，传感器可实现高精度的自动测量。有两种方法可以选择和测量，第一提前选定某一点进行测量；第二，逐点自动测量）及收集监测数据。
（2）深度控制协调功能。它可以接受上层计算机控制命令实现以下功能：根据上位机的控制方式进行选择或检查；自动控制模式下，操作员可以设置起始时间和测量时间的间隔；自动供电线路故障的情况下，可通过备用电源继续自行进行测量；主机的故障或停电时，测量数据可以自动存储。
（3）准确计时和定时功能。通过内部的时钟电路，用户可以查询计时或修改定时时间，并根据用户自己设定的初始测量时间和测量时间间隔实现对时间的自动检测。
（4）及时存储功能。每个测量点的数据采集系统所采集的监控数据可以自动进行存储。当存储容量用完后，可以执行自动覆盖数据操作，该设备存储的数据市还具有断电保护功能。
（5）通信功能。该数据采集系统具有RS-422/485、CAN总线接口，可与主机双向通信，通信距离可达1200米以上。根据每个用户的需求不同，可安装相应的硬件、软件和通信接口，从而实现各种无线通信。
1.2数处理与采集
ICE智能数据采集设备由数据访问、采集、通信和电源管理模块组成。采用嵌入式软件设计管理，在数据测控装置的CPU中运行。使用过程中为了使系统更加可靠，进行进行C51编程和模块化设计。
（1）数据采集模块方面的设计。控制模块命令可实现对指定信道的振弦传感器的采集功能，从而确定通道状态；当测量数据不能满足要求时，可以重新测量关节点。
（2）数据访问模块方面的设计。接受控制模块命令并将收集到的数据保存到NVRAM中。当存储空间满时，覆盖最早的数据，数据从NVRAM中读取；当主电源断开时，电源可以切换到备用电源。当主机空闲时，系统可以处于休眠状态。
（3）控制模块方面的设计。初始化系统运行并进行自检，主要处理上层传来的设备命令。设置时钟设备自动检查时间，响应时钟装置，对传感器收集的数据定期 进行存储。
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（4）通信模块的设计。RS232/RS485设备进行初始化设置，响应RS232RS485控制器的接收中断，将接收到的命令或数据传递给控制模块；接收控制模块命令以后。将数据发送到RS485总线。
（5）设备的通信指令。及时对系统的时钟进行设置和查询，同时设置和查询自动调查开始的时间和间隔，选择指定的通道，提取和清除存储数据。查询系统信息，搜索连接到系统的传感器数量，进行设置和查询通道参数。
2对上位机软件的规划和设计
主机软件开发是一个基于DOTNETFRAMEWORKWEB的应用程序，它可以运行在一个单独的机器系统，也可以运行在互联网和局域网，并实现远程用户登录、远程数据分析和远程测量控制。采用更先进的网路和BS模式和组件体系结构，该系统分为业务逻辑、数据和用户界面，使维护更方便。当软件需要升级，只有相关的组件服务器主机上的改变，用户就可以立即访问最新的功能。这避免了整个应用程序的更新，不需要相应的客户端维护，从而减少风险和提高可靠性。尤其是对远程客户端，将变得更加方便。本软件采用高性能的数据库系统，适用于大量的数据作为后台数据库的操作，从而确保数据的安全，使系统可扩展性增强，给系统的平滑升级更加便利。因此，数据库使用存储过程和视图的工具灵活，使处理速度优化和大数据查询延迟变得更短。所有的这些功能不再局限于一台计算机，而是通过远程登录来实现数据和功能共享。该软件采用了非常严格的用户权限管理和系统验证。减少了未经授权的非法访问，确保系统数据的安全性和可靠性。
软件按照不同功能和用户应用习惯进行分类，并以模块化的方式开发。系统主要模块有：设备管理模块、命令终端模块、事件管理模块、知识模型模块、流媒体服务模块。
3运用实例
该系统已成功应用于水电站安全监测自动化系统中。项目监测项目包括：隆升压力监测、外部变形监测、钢筋应力监测、混凝土温度监测、水位和温度监测、结构开缝一致性监测等。系统连接有7种类型和50多种类型的仪器。本系统的应用实现了以下功能：
（1）控制功能。可实现对现场的网络控制，如初始采集模块、停止或启动自动采集、单点或多点检测、校正或设置采集模块的实时时钟。
（2）配置功能。本部门实现了现场测控网络的配置，如轮廓线和测量线的删除和添加、采集模块的删除、参数的设置和添加、传感器的分类、删除、添加和参数设置。
（3）数据提取功能。实现采集模块中测量数据的清除功能和人工提取功能。它可以自动提取和删除数据，只需要系统主机打开机器，达到定时时间后系统自动完成数据提取，无需人工干预，避免了长时间当数据未提取时，采集模块的数据丢失。当确认的数据被提取到数据库时，可以删除采集模块的数据，避免数据错误丢失。
（4）数据的存储功能。软件将提取的原始数据保存到服务器上安装的数据库中，并根据指定的信息对其进行排序。同时进行相应的初步处理，如按规定公式进行相应的修正，转化为工程值等，将原始数据作为预处理数据，并保存处理后的数据进行分析。用户从采集模块采集数据时，自动提取或自动完成数据保存功能，无需人工干预。
（5）数据的分析功能。可以实现测量数据的分析、查询和绘制。根据用户设置的条件，如指定集合时间部分，指定的部分和指定点数量，测量数据的数据可以分析，生成原始数据报告和项目价值报告，这份报告的异常值可以生成测试点。软件生成的所有图表都可以直接打印出来，可以以图形文件的形式单独保存，方便其他文档的参考。
4结束语
安全监测数据采集系统是水电工程运行管理的重要内容。监控信息朝着自动化、可视化和网络化方向发展。系统硬件采用模块化开发，高精度、高稳定性、维护成本低、安装方便，同时还具有很好的扩展性特点。安全监测数据采集系统软件以信息集成设计原则为基础，使输入信息能够完全共享，简化输入操作，避免重复输入，对水电工程监测项目具有很好的参考价值。
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论文作者:赵凤阳
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/30
标签：数据论文; 功能论文; 模块论文; 测量论文; 系统论文; 水电工程论文; 软件论文; 《防护工程》2018年第15期论文;