應(yīng)用

在現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，便攜式數(shù)據(jù)采集程序正日益成為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的重要工具。無(wú)論是在野外環(huán)境監(jiān)測(cè)、設(shè)備維護(hù)監(jiān)測(cè)還是便攜式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(shí)，業(yè)界希望采集程序可以運(yùn)行在Windows和Linux平臺(tái)。針對(duì)以上問(wèn)題，黃河水利職業(yè)技術(shù)大學(xué)智能制造研究團(tuán)隊(duì)暨開(kāi)封市智能制造互聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)研究中心開(kāi)發(fā)了針對(duì)便攜式數(shù)據(jù)采集設(shè)備的跨平臺(tái)數(shù)據(jù)采集軟件。通過(guò)集成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、信號(hào)預(yù)處理和直觀的圖形化顯示，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄。該程序不僅支持多通道信號(hào)采集，還具備歷史數(shù)據(jù)回放與自動(dòng)播放功能，使得用戶能夠方便地回顧和分析采集過(guò)程中的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高了設(shè)備檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的效率。最重要的是，該程序具備跨平臺(tái)特性，能夠在 Windows 和 Linux 系統(tǒng)上無(wú)縫運(yùn)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(jì)跨平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集軟件時(shí)候，面臨著程序架構(gòu)的異同。利用Python膠水語(yǔ)言的特點(diǎn)，分別調(diào)用Windows平臺(tái)和Linux平臺(tái)下的硬件驅(qū)動(dòng)程序。在設(shè)計(jì)便攜式數(shù)據(jù)采集程序時(shí)，客戶主要面臨的挑戰(zhàn)包括硬件接口與實(shí)時(shí)性要求、界面直觀與配置便捷以及跨平臺(tái)和便攜性要求。便攜設(shè)備需要在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)采集高精度、低延遲的信號(hào)，高效調(diào)用底層動(dòng)態(tài)庫(kù)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(shí)，操作人員在現(xiàn)場(chǎng)需通過(guò)圖形化界面實(shí)時(shí)查看信號(hào)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(hào)顯示準(zhǔn)確穩(wěn)定。此外，用戶希望程序能打包成獨(dú)立可執(zhí)行文件，通過(guò)U盤(pán)或下載包在不同的Linux系統(tǒng)上直接運(yùn)行，無(wú)需額外安裝Python環(huán)境，動(dòng)態(tài)庫(kù)依賴和系統(tǒng)兼容性問(wèn)題必須解決。

解決方案

針對(duì)上述問(wèn)題，簡(jiǎn)儀提供了如下解決方案：在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與硬件接口方面，采用動(dòng)態(tài)庫(kù)與硬件通信，并結(jié)合Python的定時(shí)器，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集和顯示的同步，保證了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的實(shí)時(shí)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(shí)刪除空文件，確保每個(gè)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(tái)打包與分發(fā)方面，將程序打包為獨(dú)立可執(zhí)行文件，并通過(guò)添加參數(shù)包含所有動(dòng)態(tài)庫(kù)，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(yùn)行，無(wú)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集界面

圖四 歷史數(shù)據(jù)回放界面

設(shè)計(jì)心得

在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，客戶認(rèn)識(shí)到模塊化設(shè)計(jì)對(duì)于實(shí)時(shí)系統(tǒng)的重要性。通過(guò)將數(shù)據(jù)采集、信號(hào)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(shí)也提升了整體的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性。打包過(guò)程中對(duì)動(dòng)態(tài)庫(kù)依賴的處理，使客戶更清楚地認(rèn)識(shí)到跨平臺(tái)部署時(shí)環(huán)境匹配和資源管理的重要性。總體來(lái)說(shuō)，該便攜式數(shù)據(jù)采集程序在滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)采集需求的同時(shí)，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(jiǎn)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(jiǎn)儀

成熟的產(chǎn)品：簡(jiǎn)儀產(chǎn)品經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期市場(chǎng)驗(yàn)證，具有可靠的性能和穩(wěn)定性。

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

高精度：簡(jiǎn)儀的產(chǎn)品滿足了客戶對(duì)測(cè)試精度和可靠性的高要求。

成本效益：相比國(guó)外品牌，簡(jiǎn)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(shì)，降低了客戶的整體制造成本。

供貨速度：簡(jiǎn)儀能夠快速供貨，確保項(xiàng)目按時(shí)進(jìn)行。

技術(shù)支持和快速響應(yīng)能力：簡(jiǎn)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(wèn)題，確保了測(cè)試任務(wù)的順利進(jìn)行。

簡(jiǎn)儀的成熟產(chǎn)品和技術(shù)支持為項(xiàng)目提供了有力保障。本案例展示了模塊化設(shè)計(jì)的重要性以及跨平臺(tái)部署的復(fù)雜性，同時(shí)突出了簡(jiǎn)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(shì)，為類似跨平臺(tái)數(shù)據(jù)采集項(xiàng)目提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。