應用

在現代工業和科學實驗中，便攜式數據采集程序正日益成為現場測試的重要工具。無論是在野外環境監測、設備維護監測還是便攜式實驗平臺中，用戶都需要一種輕便、可靠且高效的數據采集方案。與此同時，業界希望采集程序可以運行在Windows和Linux平臺。針對以上問題，黃河水利職業技術大學智能制造研究團隊暨開封市智能制造互聯網工程技術研究中心開發了針對便攜式數據采集設備的跨平臺數據采集軟件。通過集成實時數據采集、信號預處理和直觀的圖形化顯示，實現了現場數據的實時監控和記錄。該程序不僅支持多通道信號采集，還具備歷史數據回放與自動播放功能，使得用戶能夠方便地回顧和分析采集過程中的數據，進一步提高了設備檢測和實驗數據處理的效率。最重要的是，該程序具備跨平臺特性，能夠在 Windows 和 Linux 系統上無縫運行，確保不同環境下的穩定性和兼容性，為用戶提供了更廣泛的適用性和便捷性。

挑戰

在設計跨平臺的數據采集軟件時候，面臨著程序架構的異同。利用Python膠水語言的特點，分別調用Windows平臺和Linux平臺下的硬件驅動程序。在設計便攜式數據采集程序時，客戶主要面臨的挑戰包括硬件接口與實時性要求、界面直觀與配置便捷以及跨平臺和便攜性要求。便攜設備需要在現場實時采集高精度、低延遲的信號，高效調用底層動態庫獲取數據并確保采集與顯示同步是一大技術難題。同時，操作人員在現場需通過圖形化界面實時查看信號波形和頻譜，并能方便地調整采集參數及校正設置，以確保信號顯示準確穩定。此外，用戶希望程序能打包成獨立可執行文件，通過U盤或下載包在不同的Linux系統上直接運行，無需額外安裝Python環境，動態庫依賴和系統兼容性問題必須解決。

解決方案

針對上述問題，簡儀提供了如下解決方案：在實時數據采集與硬件接口方面，采用動態庫與硬件通信，并結合Python的定時器，實現了數據采集和顯示的同步，保證了現場監控的實時性。在數據管理方面，采用了精確的文件輪換策略，在每次數據讀取前調用輪換函數，將數據保存到新的文件中，并在必要時刪除空文件，確保每個文件嚴格保存1秒內的數據，便于數據管理和分析。在跨平臺打包與分發方面，將程序打包為獨立可執行文件，并通過添加參數包含所有動態庫，用戶只需復制可執行文件，即可在目標Linux系統上運行，無需額外環境配置。

圖一 功能選擇界面

圖二 數據采集配置界面

圖三 實時數據采集界面

圖四 歷史數據回放界面

設計心得

在開發過程中，客戶認識到模塊化設計對于實時系統的重要性。通過將數據采集、信號處理、文件管理和歷史回放等功能模塊分離，不僅使系統更易于調試與維護，同時也提升了整體的穩定性和實時性。打包過程中對動態庫依賴的處理，使客戶更清楚地認識到跨平臺部署時環境匹配和資源管理的重要性。總體來說，該便攜式數據采集程序在滿足現場實時采集需求的同時，也具備了良好的擴展性和便攜性，為后續系統優化和功能擴展奠定了基礎。

使用的簡儀產品

硬件

USB-5324：高精度380 ppm，16位分辨率，32通道，1MS/s 同步數據采集模塊

為什么選擇簡儀

成熟的產品：簡儀產品經過長期市場驗證，具有可靠的性能和穩定性。

POC驗證服務：簡儀提供售前的POC驗證服務，幫助客戶驗證產品性能和適用性。

高精度：簡儀的產品滿足了客戶對測試精度和可靠性的高要求。

成本效益：相比國外品牌，簡儀的解決方案不僅性能更優，而且在成本上具有明顯優勢，降低了客戶的整體制造成本。

供貨速度：簡儀能夠快速供貨，確保項目按時進行。

技術支持和快速響應能力：簡儀提供優質的本地化技術支持，快速響應客戶需求，幫助客戶解決問題，確保了測試任務的順利進行。

簡儀的成熟產品和技術支持為項目提供了有力保障。本案例展示了模塊化設計的重要性以及跨平臺部署的復雜性，同時突出了簡儀產品在滿足高精度采集需求和降低成本方面的優勢，為類似跨平臺數據采集項目提供了寶貴經驗。