應(yīng)用

在現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)實驗中，便攜式數(shù)據(jù)采集程序正日益成為現(xiàn)場測試的重要工具。無論是在野外環(huán)境監(jiān)測、設(shè)備維護(hù)監(jiān)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(shù)據(jù)采集方案。與此同時，業(yè)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(yè)技術(shù)大學(xué)智能制造研究團(tuán)隊暨開封市智能制造互聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)研究中心開發(fā)了針對便攜式數(shù)據(jù)采集設(shè)備的跨平臺數(shù)據(jù)采集軟件。通過集成實時數(shù)據(jù)采集、信號預(yù)處理和直觀的圖形化顯示，實現(xiàn)了現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控和記錄。該程序不僅支持多通道信號采集，還具備歷史數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高了設(shè)備檢測和實驗數(shù)據(jù)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(tǒng)上無縫運行，確保不同環(huán)境下的穩(wěn)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(zhàn)

在設(shè)計跨平臺的數(shù)據(jù)采集軟件時候，面臨著程序架構(gòu)的異同。利用Python膠水語言的特點，分別調(diào)用Windows平臺和Linux平臺下的硬件驅(qū)動程序。在設(shè)計便攜式數(shù)據(jù)采集程序時，客戶主要面臨的挑戰(zhàn)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(shè)備需要在現(xiàn)場實時采集高精度、低延遲的信號，高效調(diào)用底層動態(tài)庫獲取數(shù)據(jù)并確保采集與顯示同步是一大技術(shù)難題。同時，操作人員在現(xiàn)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(diào)整采集參數(shù)及校正設(shè)置，以確保信號顯示準(zhǔn)確穩(wěn)定。此外，用戶希望程序能打包成獨立可執(zhí)行文件，通過U盤或下載包在不同的Linux系統(tǒng)上直接運行，無需額外安裝Python環(huán)境，動態(tài)庫依賴和系統(tǒng)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(shù)據(jù)采集與硬件接口方面，采用動態(tài)庫與硬件通信，并結(jié)合Python的定時器，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集和顯示的同步，保證了現(xiàn)場監(jiān)控的實時性。在數(shù)據(jù)管理方面，采用了精確的文件輪換策略，在每次數(shù)據(jù)讀取前調(diào)用輪換函數(shù)，將數(shù)據(jù)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(yán)格保存1秒內(nèi)的數(shù)據(jù)，便于數(shù)據(jù)管理和分析。在跨平臺打包與分發(fā)方面，將程序打包為獨立可執(zhí)行文件，并通過添加參數(shù)包含所有動態(tài)庫，用戶只需復(fù)制可執(zhí)行文件，即可在目標(biāo)Linux系統(tǒng)上運行，無需額外環(huán)境配置。

圖一 功能選擇界面

圖二 數(shù)據(jù)采集配置界面

圖三 實時數(shù)據(jù)采集界面

圖四 歷史數(shù)據(jù)回放界面

設(shè)計心得

在開發(fā)過程中，客戶認(rèn)識到模塊化設(shè)計對于實時系統(tǒng)的重要性。通過將數(shù)據(jù)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(tǒng)更易于調(diào)試與維護(hù)，同時也提升了整體的穩(wěn)定性和實時性。打包過程中對動態(tài)庫依賴的處理，使客戶更清楚地認(rèn)識到跨平臺部署時環(huán)境匹配和資源管理的重要性?？傮w來說，該便攜式數(shù)據(jù)采集程序在滿足現(xiàn)場實時采集需求的同時，也具備了良好的擴(kuò)展性和便攜性，為后續(xù)系統(tǒng)優(yōu)化和功能擴(kuò)展奠定了基礎(chǔ)。

使用的簡儀產(chǎn)品

硬件

USB-5324：高精度380 ppm，16位分辨率，32通道，1MS/s 同步數(shù)據(jù)采集模塊

為什么選擇簡儀

成熟的產(chǎn)品：簡儀產(chǎn)品經(jīng)過長期市場驗證，具有可靠的性能和穩(wěn)定性。

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

高精度：簡儀的產(chǎn)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(yōu)，而且在成本上具有明顯優(yōu)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(jìn)行。

技術(shù)支持和快速響應(yīng)能力：簡儀提供優(yōu)質(zhì)的本地化技術(shù)支持，快速響應(yīng)客戶需求，幫助客戶解決問題，確保了測試任務(wù)的順利進(jìn)行。

簡儀的成熟產(chǎn)品和技術(shù)支持為項目提供了有力保障。本案例展示了模塊化設(shè)計的重要性以及跨平臺部署的復(fù)雜性，同時突出了簡儀產(chǎn)品在滿足高精度采集需求和降低成本方面的優(yōu)勢，為類似跨平臺數(shù)據(jù)采集項目提供了寶貴經(jīng)驗。