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【關(guān)鍵詞】測井 數(shù)據(jù)采集 現(xiàn)狀分析 先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用

在石油生產(chǎn)過程中，如何全面通過數(shù)字信號采集系統(tǒng)記錄石油測井井下環(huán)境的各個參數(shù)，對提高采油效率并了解井下全方位的動態(tài)信息具有非常重要的意義。測井?dāng)?shù)據(jù)是油田勘探開發(fā)必不可少的寶貴資源，是建設(shè)油田數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵組成部分，而測井?dāng)?shù)據(jù)的應(yīng)用貫穿于油田勘探開發(fā)的全過程。隨著測井技術(shù)的發(fā)展和油田勘探開發(fā)由粗放型向精細(xì)型轉(zhuǎn)變，測井?dāng)?shù)據(jù)采集的重要性越來越重。但是由于數(shù)字信號采集過程中存在各種各樣的干擾信號，這些干擾信號疊加混淆在真實信號中，導(dǎo)致最終數(shù)字信號采集系統(tǒng)輸出的結(jié)果具有降低的誤差。而且在實際生產(chǎn)過程中，數(shù)字采集信號的內(nèi)部與外部都存在各種不同的噪聲干擾信號，建立一套穩(wěn)定、精確的數(shù)字采集信號系統(tǒng)，并使用信號處理方式，抑制其噪聲干擾，對于測井井下數(shù)據(jù)采集工作而言，是非常關(guān)鍵的，而測井井下的數(shù)字化與信息化能夠較好地解決部門測井設(shè)備多次下井，并需要繁瑣數(shù)據(jù)采集的現(xiàn)狀，對于保證石油生產(chǎn)的順利進(jìn)行具有現(xiàn)實的應(yīng)用價值。

1 針對測井井下數(shù)據(jù)采集的現(xiàn)狀分析

在石油勘探、開采以及后續(xù)的生產(chǎn)過程中，油井的測試工作貫穿始終，而測井的目的就是判斷油井的靜態(tài)與動態(tài)狀態(tài)，從而指導(dǎo)石油的生產(chǎn)，所以測井對于石油生產(chǎn)具有非常重大的意義。測井的數(shù)據(jù)采集工作重要包括信號的獲取、信號的傳輸以及信號的采集，在這個工作基礎(chǔ)上，相關(guān)技術(shù)人員才能對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而了解到井下中的相關(guān)參數(shù)。一般而言，測井就是采用專門的測量儀器，采集地球物理參數(shù)，并利用地球物理方法分析井下流體的運動狀況、井身的結(jié)構(gòu)情況以及產(chǎn)油層物理地質(zhì)狀態(tài)的變化。在早期的石油勘探活動中，一般通過裸眼的方式進(jìn)行探測。到了二十世紀(jì)五十年達(dá)，溫度計、壓力計和流量計可以組成一臺測井儀，可在地面上記錄測井后的數(shù)據(jù)。到了二十世紀(jì)七十年代，油井測井中陸續(xù)引入了聲波測試與放射性測試，測井井下的參數(shù)可以較為方便的記錄下來。使用中子進(jìn)行測井的壽命評價和次生伽馬能譜對產(chǎn)層的性質(zhì)進(jìn)行判斷后，不但可以探測井內(nèi)流體的運動，而且可通過聲波和變密度檢查測井固井的質(zhì)量。到了二十世紀(jì)八十年代，伴隨著信息革命與計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，測井的數(shù)據(jù)采集技術(shù)進(jìn)入了數(shù)字化與信息化的新時代。

通常，測井的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由測試控制系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、傳感器三部分組成。而測試控制系統(tǒng)主要包含信號采集系統(tǒng)與信號控制系統(tǒng)。而測井的傳輸系統(tǒng)，主要用于傳輸和采集信號，這些信號一般由傳感器所獲取。在測井的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，傳輸系統(tǒng)主要包含電纜及與測試控制系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)兩端的相關(guān)設(shè)備。測井?dāng)?shù)字采集系統(tǒng)中的傳感器通常包含敏感探測元件為核心的儀器與與之相關(guān)的輔助測量元件。一般意義上，傳感器需要進(jìn)入待測量區(qū)域的內(nèi)部空間，對其的相關(guān)信號進(jìn)行采樣后，通過傳輸系統(tǒng)向采集系統(tǒng)傳遞，最終被采集系統(tǒng)收集并記錄下來。

2 新型關(guān)鍵技術(shù)在測井井下數(shù)據(jù)采集

現(xiàn)代測井?dāng)?shù)據(jù)采集工作中應(yīng)用了當(dāng)今最為先進(jìn)的信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)計算機技術(shù)等，這些技術(shù)推動了測井的數(shù)據(jù)采集工作大幅度的進(jìn)步，但是如何傳統(tǒng)的信號處理技術(shù)對于建立一套穩(wěn)定、精確的數(shù)字采集信號系統(tǒng)而言，仍是不可或缺的。

2.1 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集主機與前端設(shè)備的連接工作中，這些連接工作采用了很多種方式，但這些連接可以采取多種方式，但這些連接方式都需要網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的支持。在測井的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，使用恰當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)將井下的設(shè)備與儀器通地面上的采集系統(tǒng)連接起來。由于信號在測井電纜中的傳輸?shù)那闆r非常特殊，比如噪聲、信號衰減、不同信號相互干擾等現(xiàn)象造成了信號的畸變，使用網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)中，仍需要利用成熟的信號處理方法消除以上所述的信號噪聲，這一問題也是研究的熱點。

2.2 使用嵌入式實時操作系統(tǒng)及其開發(fā)技術(shù)

嵌入式實時操作系統(tǒng)及其開發(fā)技術(shù)涉及到主機與前端設(shè)備的分工、高速數(shù)據(jù)及時采集問題。通常主機一般都預(yù)先裝好了通用的商業(yè)系統(tǒng)，如Windows等。但這些設(shè)備的主要面向于普通大眾，雖然其通用性較好，但對用工業(yè)領(lǐng)域?qū)崟r性卻非常差，只能適用于交互式的應(yīng)用程序，對要求較高的高速數(shù)據(jù)采集應(yīng)用程序的變現(xiàn)卻非常差，所以有必要采用嵌入式實時操作系統(tǒng)來解決這一問題，而通用的操作系統(tǒng)主要用于顯示、記錄等工作。所以，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)對于測井的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)采集工作而言是極其關(guān)鍵的

2.3 數(shù)據(jù)質(zhì)量審核與維護(hù)技術(shù)

測井?dāng)?shù)據(jù)的采集質(zhì)量影響著測井?dāng)?shù)據(jù)的分析與判斷，為了保證數(shù)據(jù)采集質(zhì)量，首先需要利用數(shù)據(jù)的采集軟件進(jìn)行審核與處理，然后就是要建立響應(yīng)的實施審核機制，預(yù)先測井的數(shù)據(jù)特征進(jìn)行研究，并建立響應(yīng)的數(shù)據(jù)判斷機制，從而有效的保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與及時性。將采集好的數(shù)據(jù)存儲在采集系統(tǒng)中，并實施一系列的備份技術(shù)，對于便于用戶實行分級管理、授權(quán)查詢等工作而言具有重要意義。而且這些數(shù)據(jù)的使用范圍，從石油的勘探生產(chǎn)部門到相關(guān)管理與科研部門都會涉及到。從這個方面而言，如何建立起一套實時、精確的數(shù)據(jù)質(zhì)量審核與維護(hù)系統(tǒng)，將是測井?dāng)?shù)據(jù)采集研究的熱點。

3 總結(jié)

通過以上對測井井下的數(shù)據(jù)采集相關(guān)分析與研究可以看出，現(xiàn)代測井井下數(shù)據(jù)采集的重要工作主要集中在相關(guān)軟件技術(shù)與信息技術(shù)的應(yīng)用上，甚至硬件的開發(fā)越來越依賴與各種各樣的軟件開發(fā)上，而測井?dāng)?shù)據(jù)的采集、處理最終均通過軟件的形式存在。因此，軟件的開發(fā)在現(xiàn)代測井?dāng)?shù)據(jù)采集上所占的地位也會越來越重。而傳統(tǒng)信號處理技術(shù)對于測井井下數(shù)據(jù)的采集的地位則依然非常重要。信號傳輸?shù)姆绞揭约澳M信號與數(shù)字信號轉(zhuǎn)換的精度等問題仍將在未來很長一段時間中，仍是測井井下的數(shù)據(jù)采集研究的熱點。

參考文獻(xiàn)

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物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已成為國際備受關(guān)注的前沿?zé)狳c研究領(lǐng)域，ZigBee技術(shù)具有低功耗、高度可擴展性、低成本、易組網(wǎng)等特點，已成為短距離物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的一條主線。構(gòu)建了一個基于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺，設(shè)計協(xié)調(diào)器節(jié)點、路由節(jié)點和終端節(jié)點，移植并修改Miracl大數(shù)運算庫，成功實現(xiàn)RC5和AES等數(shù)據(jù)加密算法，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠性傳輸。最后，設(shè)計了上位機監(jiān)控軟件，在接收到數(shù)據(jù)幀后能夠進(jìn)行解析、存儲等操作，實時地查看網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的運行狀態(tài)和較直觀地顯示監(jiān)測區(qū)域的采集信息。

關(guān)鍵詞：

物聯(lián)網(wǎng)；CortexM3；ZigBee協(xié)議；傳感器；監(jiān)控軟件

隨著科技進(jìn)步與網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已成為全球關(guān)注的焦點并應(yīng)用于多個領(lǐng)域，這為實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)共享和安全等服務(wù)提供了技術(shù)保障。本文設(shè)計構(gòu)建了一個基于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺，深入研究物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集與信息傳輸技術(shù)。

1網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的軟硬件設(shè)計

在搭建物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺時，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中的任務(wù)特點設(shè)計了三種類型的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，即終端節(jié)點（又稱傳感器節(jié)點）、路由節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點。三種節(jié)點相互通信協(xié)作，共同完成數(shù)據(jù)的信息化處理。

1.1網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的結(jié)構(gòu)設(shè)計網(wǎng)絡(luò)節(jié)點一般由傳感器模塊、微處理器模塊、無線通信模塊、能量供應(yīng)等模塊構(gòu)成（路由節(jié)點和協(xié)調(diào)節(jié)點可沒有傳感器模塊）。該硬件平臺的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點采用TI公司CortexM3核的LM3S811，LM3S1138和LM3S9B96作為節(jié)點微控制器。無線收發(fā)模塊是由CC2420芯片和相應(yīng)的外部元器件封裝而成。

1.2網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的軟件設(shè)計網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的軟件設(shè)計框架如圖1所示。軟件底層采用的是μC/OSⅡ操作系統(tǒng)。節(jié)點軟件的操作系統(tǒng)之上為ZigBee協(xié)議棧，通過這個協(xié)議棧實現(xiàn)樹簇的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的軟件設(shè)計中，整個工程創(chuàng)建了多個用戶文件夾，分類存儲程序源文件。其中μC/OSⅡ的文件夾中存放的是μC/OSⅡ操作系統(tǒng)源碼相關(guān)文件，Stack文件夾中是有關(guān)MsstatePAN協(xié)議棧的源碼等相關(guān)文件，Target文件夾中是程序目標(biāo)代碼，Middleware文件夾中是一些中間件的代碼，主要包括微控制器外部接口的代碼實現(xiàn)等。LM3SDriverLib是TI公司提供的針對CortexM3系列微控制器的驅(qū)動庫[1]。

1.3通信協(xié)議幀設(shè)計在建設(shè)過程中，為了方便其他設(shè)備對信息的識別和統(tǒng)一整個監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)幀的格式，自定義用戶數(shù)據(jù)幀格式，具體數(shù)據(jù)位定義如圖2所示。需要注意的是，接口數(shù)據(jù)是以ASCII碼形式傳送的，一個字節(jié)型的整數(shù)需要兩個ASCII碼表示，因此以上數(shù)據(jù)都要轉(zhuǎn)換成字符串的形式，按照用戶自定義的數(shù)據(jù)幀與上位機PC進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。在組網(wǎng)過程中，根據(jù)用戶數(shù)據(jù)幀協(xié)議的約定，定義了3個特殊的數(shù)據(jù)幀提供給各節(jié)點，用于向上位機匯報組網(wǎng)狀態(tài)。

2ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸

ZigBee是一種面向自動控制的低傳輸率、低功耗、低價格、近距離的雙向無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，基礎(chǔ)是IEEE802.15.4，其三個工作頻段2.4GHz，915MHz和868MHz是完全免費開放的。ZigBee的傳輸范圍依賴于輸出功率和信道環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的傳輸距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75m擴展到幾百米，甚至于幾千米。

2.1ZigBee網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點與WiFi，Bluetooth，GPRS/GSM相比，ZigBee網(wǎng)絡(luò)具有成本低、體積較小、功耗低、易于擴展、感應(yīng)性強等特點，適用于控制節(jié)點較多、傳輸量不大、覆蓋面相對較廣以及造價成本比較低的無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)中[23]。

2.2ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)根據(jù)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的功能不同，IEEE802.15.4把ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備分為全功能設(shè)備（FullFunctionDevice，F(xiàn)FD）和精簡功能設(shè)備（ReducedFunctionDevice，RFD）。根據(jù)設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中承擔(dān)的任務(wù)不同，ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點分為三種類型，即協(xié)調(diào)器節(jié)點ZC（ZigBeeCoordinator），路由節(jié)點ZR（ZigBeeRouter）和終端節(jié)點ZE（ZigBeeEndDevice）[4]。ZigBee以一個獨立的工作節(jié)點為依托，通過無線通信組成星狀、串（樹）狀、網(wǎng)狀等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

2.3ZigBee協(xié)議?？蚣芡暾腪igBee協(xié)議棧由應(yīng)用層、應(yīng)用支持層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路、媒體接入層（MAC）和物理層（PHY）組成，協(xié)議棧中的每層都含有特定的功能和服務(wù)。中間層都為其上一層提供一系列特定的服務(wù)，其中每層的數(shù)據(jù)實體提供相對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，管理實體負(fù)責(zé)其他配套服務(wù)。每層的服務(wù)實體通過相應(yīng)接口與上一層進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，為上層提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。

2.4MsstatePAN協(xié)議棧的移植采用硬件平臺的收發(fā)功能主要通過CortexM3系列微控制器控制CC2420模塊實現(xiàn)，選用原PIC微控制器+CC2420的協(xié)議棧為模板。在對MsstatePAN協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)與工作機制大致了解的基礎(chǔ)上，修改硬件平臺有關(guān)驅(qū)動，順利在Keil和IAR的開發(fā)平臺上將MsstatePAN協(xié)議棧移植到了LM3S811，LM3S1138，LM3S4749，LM3S9B96等同系列目標(biāo)開發(fā)板上。LM3S811/9B96微控制器使用串口進(jìn)行通信，需充分利用其提供的UART驅(qū)動函數(shù)，在程序中只需對UART硬件資源進(jìn)行簡單配置和初始化，就能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。

3物聯(lián)網(wǎng)的前端數(shù)據(jù)采集

本節(jié)主要介紹DS18B20溫度傳感器、SHT11溫濕度傳感器、MMA7260三維加速度傳感器、TSL230光頻轉(zhuǎn)換器和RFID等模塊。3.1DS18B20溫度傳感器DS18B20是美國Dallas半導(dǎo)體公司推出的一款支持“單總線”控制接口的溫度傳感器[5]。該傳感器溫度采集轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)存儲內(nèi)部的兩個8位高速暫存器RAM，RAM中的第一個字節(jié)存放測量溫度數(shù)據(jù)的低8位，第二個字節(jié)存放數(shù)據(jù)的高8位。利用DS18B20特有的控制命令集進(jìn)行操作，將數(shù)據(jù)正確讀入到微控制器，命令集分為ROM操作命令集和內(nèi)存操作命令集。設(shè)計中，基于TI的LM3S811/1138微控制器采用C語言程序來實現(xiàn)對DS18B20的操作，芯片采用默認(rèn)的12位采集數(shù)據(jù)模式，轉(zhuǎn)換的時間一般低于750μs。實踐表明，單總線方式的溫度傳感器DS18B20具有控制簡單、易于擴展和成本低等優(yōu)點。同時，利用微控制器讀取傳感器數(shù)據(jù)的程序相對比較簡單，讀取的溫度值也相對比較精確。

3.2SHT11溫濕度傳感器SHT11是瑞士Sensirion公司推出的一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。該傳感器內(nèi)部的測濕元件、測溫元件將監(jiān)控區(qū)域的濕度和溫度轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的電信號，同時將產(chǎn)生的電信號輸入到信號放大器中，然后將放大的模擬電信號輸送至內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)部的寄存器中。傳感器經(jīng)過二根I/O數(shù)據(jù)線與微控制器進(jìn)行通信，并將轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)發(fā)送出去。傳感器通過兩線串行接口和微控制器LM3S811/1138相連接，采用普通I/O與傳感器模塊相連，模擬SHT11芯片能識別的時鐘信號，并通過DATA數(shù)據(jù)線直接獲取采集數(shù)據(jù)，無需額外A/D轉(zhuǎn)換電路，大大簡化了傳感器和微控制器之間的硬件連接。

3.3TSL230光頻轉(zhuǎn)換模塊TSL230使用硅光二極管測量光照強度，具有響應(yīng)快、穩(wěn)定性好等特點，廣泛應(yīng)用于照相機曝光控制、舞臺燈光檢測、醫(yī)學(xué)光照診斷等領(lǐng)域。內(nèi)部由光強采集、光/頻轉(zhuǎn)換、頻率信號處理三部分組成，外部由8引腳PDIP封裝。

3.4MMA7260三維加速度傳感器采用LQMMA7260模塊檢測物體的運動狀態(tài)。可以通過其本身提供的休眠模式來降低芯片功耗。具體方法為待傳感器數(shù)據(jù)采集完畢后，通過SLEEP引腳來控制MMA7260是否進(jìn)入休眠，當(dāng)SLEEP引腳接到低電平信號時，傳感器進(jìn)入休眠模式，此時電流為3μA；當(dāng)SLEEP接到高電平信號時，傳感器便恢復(fù)工作。采用LQMMA7260模塊與LM3S811微控制器進(jìn)行連接，模塊的三路電壓分別與微控制器的A/D轉(zhuǎn)換輸入引腳相連，并采用ADC多通道采樣的方法對三路模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。

3.5校園一卡通的信息采集設(shè)計一款讀卡器可以快速準(zhǔn)確地讀取校園一卡通編號。讀卡模塊采用AKRFMOD05CD芯片，讀卡器模塊將采集的卡片信息按照Wiegand數(shù)據(jù)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)傳輸，通過WD0和WD1引腳進(jìn)行輸出。微控制器LM3S1138通過兩個I/O引腳對數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，其接口電路如圖3所示。讀卡器模塊的數(shù)據(jù)輸出引腳WD0和微控制器的PB0相連，WD1和PB1相連。程序開始后，初始化PB0和PB1兩引腳為輸入方式，并設(shè)置為下降沿的中斷觸發(fā)，當(dāng)兩根線上有低電平出現(xiàn)時，進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序中接收Wiegan數(shù)據(jù)。在中斷服務(wù)程序中判斷觸發(fā)中斷的引腳編號和傳輸數(shù)據(jù)，同時將數(shù)據(jù)存儲在用戶開辟的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中。使用數(shù)字式示波器對讀卡器的DATA0和DATA1線在協(xié)議位給出高電平時的波形圖進(jìn)行截取和分析，讀卡器模塊選擇Wiegand26協(xié)議，將一張校園卡放置在讀卡器上，其中上側(cè)為WD0輸出信號線波形圖，下側(cè)波形為WD1輸出信號線波形圖，與韋根協(xié)議理論波形對比，得出該卡的Wiegand26數(shù)據(jù)為“00000110100010010100110111”，數(shù)據(jù)波形與微控制器采集的數(shù)據(jù)保持一致。

4信息的加密傳輸

數(shù)據(jù)加密的本質(zhì)就是對明文（文件或數(shù)據(jù)）按照預(yù)定的方法進(jìn)行特殊處理，使其變?yōu)闊o法進(jìn)行直接可讀的一段代碼或亂碼數(shù)據(jù)。針對加入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點，系統(tǒng)需要對申請入網(wǎng)的節(jié)點進(jìn)行一個比較嚴(yán)格的入網(wǎng)認(rèn)證。在網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸過程中，傳輸數(shù)據(jù)需要經(jīng)過高強度密碼算法進(jìn)行加密處理，防止私有數(shù)據(jù)的竊聽，保證數(shù)據(jù)的可靠性傳輸[6]。

4.1信息通信的數(shù)據(jù)加密一般數(shù)據(jù)加密可通過無線通信網(wǎng)絡(luò)中的三個層次來實現(xiàn)，分別為鏈路加密、節(jié)點加密和端到端加密。鏈路加密要求網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信中的數(shù)據(jù)必須是不可讀數(shù)據(jù)，包括路由信息、目的地址等數(shù)據(jù)。節(jié)點加密算法的操作方式與鏈路加密大體一致，在ZigBee通信鏈路上為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀提供安全保障。在整個ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信過程中，端到端加密又稱脫線加密或包加密，用戶可以自行設(shè)計一些加密算法對數(shù)據(jù)幀中的負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，只有當(dāng)目的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接收數(shù)據(jù)幀時，才通知本節(jié)點的上次去解密數(shù)據(jù)幀。

4.2常用的無線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)加密算法Miracl庫是ShamusSoftwareLtd開發(fā)的一個基于大數(shù)運算的函數(shù)庫，是編寫密碼安全方面的程序所必備的一個算法模板庫，是當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的基于公鑰加密算法實現(xiàn)的大數(shù)庫之一。RC5是由RSA公司的Rivest于1994年提出的一種新型的分組加密算法。結(jié)合TI公司的ARMCortexM3系列微控制器的特點，由于該類型微控制器的存儲字長為32位，特設(shè)置該RC5算法的三個參數(shù)可定義為：字長為32位，加密輪數(shù)為12輪，密鑰長度為16B，可用符號表示為RC532/12/16。在加密系統(tǒng)中，首先創(chuàng)建密鑰組，在創(chuàng)建完密鑰組后，開始對明文數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。針對AES加解密算法，利用Miracl開源庫中的相關(guān)函數(shù)，編寫適應(yīng)于微控制器的特定程序。其中節(jié)點進(jìn)行AES加解密數(shù)據(jù)流程如圖4所示。

5上位機監(jiān)控軟件開發(fā)

5.1監(jiān)控軟件總體設(shè)計該監(jiān)控軟件采用VisualStudio系統(tǒng)平臺進(jìn)行開發(fā)，利用現(xiàn)代計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、圖形學(xué)等技術(shù)，將分布于監(jiān)控區(qū)域的各類設(shè)備的運行參數(shù)和采集信息以文字、圖形、圖像等形式展示給用戶，實現(xiàn)監(jiān)控軟件的可視化控制，實現(xiàn)對遠(yuǎn)程ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)備的自動化控制。本系統(tǒng)監(jiān)控軟件的框架設(shè)計模型如圖5所示。

5.2監(jiān)控軟件與協(xié)調(diào)器節(jié)點的數(shù)據(jù)通信采用標(biāo)準(zhǔn)串口和USB兩種通信模式實現(xiàn)微控制器與監(jiān)控軟件的數(shù)據(jù)通信。為了較好地完成串口通信任務(wù)，LM3S811/1138/9B96微控制器可以利用TI公司提供的驅(qū)動庫配置UART資源，然后通過調(diào)用UARTCharPut和UARTCharGet等函數(shù)來實現(xiàn)下位機串口數(shù)據(jù)的收發(fā)。上位機監(jiān)控軟件利用多線程串口編程工具CserialPort類進(jìn)行開發(fā)，CserialPort是由RemonSpekeijse編寫的免費串口類，其內(nèi)部函數(shù)完全透明，并允許對相關(guān)類的內(nèi)容進(jìn)行改造、補充和完善等[7]，其內(nèi)部重要函數(shù)如表1所示。本文對CserialPort進(jìn)行修改，以滿足系統(tǒng)的整體需求。程序設(shè)計中需要創(chuàng)建一個監(jiān)視線程負(fù)責(zé)監(jiān)視可用串口產(chǎn)生的各種信息。讀/寫串口操作需要WaitCommEvent和WaitForMultipleObjects等函數(shù)配合監(jiān)視線程共同完成。一個典型的USB應(yīng)用系統(tǒng)由USB設(shè)備、USB主機和USB電纜組成。在本課題中，協(xié)調(diào)器節(jié)點是USB設(shè)備，USB主機則是具有USB接口的計算機。上位機監(jiān)控軟件的USB數(shù)據(jù)通信需要調(diào)用TI公司提供的動態(tài)鏈接庫LMUSB.dll，程序可以采用顯式鏈接和隱式鏈接兩種方式調(diào)用LMUSB.dll動態(tài)鏈接庫。在USB接口程序的設(shè)計中，首先利用設(shè)備管理器查看具有USB硬件資源的協(xié)調(diào)器節(jié)點的PID，VID和GUID等相關(guān)信息，然后加載動態(tài)鏈接庫LMUSB.dll。程序通過調(diào)用InitializeDevice函數(shù)初始化協(xié)調(diào)器節(jié)點設(shè)備，待初始化成功后，監(jiān)控軟件創(chuàng)建接收數(shù)據(jù)線程，線程中調(diào)用ReadUSBPacket（）函數(shù)去接收協(xié)調(diào)器節(jié)點設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)幀。在使用完USB設(shè)備后，需要通過調(diào)用TerminateDevice函數(shù)釋放USB設(shè)備。待完成數(shù)據(jù)通信以后，上位機軟件需要創(chuàng)建專門的線程用于接收協(xié)調(diào)器節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀。然后根據(jù)自定義的數(shù)據(jù)幀格式，編寫專門的函數(shù)對接收的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行解析，然后將數(shù)據(jù)分類存儲在相對應(yīng)節(jié)點設(shè)備的結(jié)構(gòu)體中。用戶可以自定義網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)據(jù)幀發(fā)送周期，監(jiān)控軟件根據(jù)預(yù)先設(shè)定的周期內(nèi)是否收到該節(jié)點的數(shù)據(jù)幀去判斷其在網(wǎng)絡(luò)中的組網(wǎng)狀態(tài)。

5.3繪圖模塊本節(jié)中將部分終端節(jié)點采集的信息以曲線等形式顯示出來。本軟件選用TeeChartPro作為圖表、圖形控件，它和VisualStudio平臺具有較好的兼容性。它提供了上百種2D和3D圖形風(fēng)格、40余種數(shù)學(xué)統(tǒng)計功能以及20余種圖標(biāo)操作工具等，圖6為添加TeeChart控件類的步驟圖。5.4ZigBee組網(wǎng)功能測試在整個測試過程中，終端節(jié)點負(fù)責(zé)采集檢測區(qū)域的數(shù)據(jù)，并按照自定義的數(shù)據(jù)幀格式進(jìn)行封裝，然后發(fā)送至協(xié)調(diào)器節(jié)點；協(xié)調(diào)器節(jié)點主要負(fù)責(zé)創(chuàng)建和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)，并將收集的幀發(fā)送至上位機監(jiān)控軟件。監(jiān)控軟件能夠?qū)Ω鱾€網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的組網(wǎng)狀態(tài)進(jìn)行有效判斷，路由節(jié)點和終端節(jié)點可以根據(jù)實際需要定時地向協(xié)調(diào)器節(jié)點發(fā)出成功組網(wǎng)狀態(tài)標(biāo)志數(shù)據(jù)幀。本節(jié)選用LM3S9B96作為微控制器的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，或者整個測試網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器節(jié)點，以LM3S811/1138作為微控制器的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，終端節(jié)點或者路由節(jié)點。對協(xié)調(diào)器節(jié)點建立網(wǎng)絡(luò)的過程、終端節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)的過程、樹型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行了檢測，選擇樹型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)測試進(jìn)行詳細(xì)說明。當(dāng)協(xié)調(diào)器節(jié)點組建網(wǎng)絡(luò)，把編寫好的路由節(jié)點程序下載到編號為一號和二號的路由器節(jié)點上，然后逐個按下開發(fā)板上的Reset按鍵，等待其加入網(wǎng)絡(luò)。如果路由器節(jié)點成功組網(wǎng)后，并向協(xié)調(diào)器節(jié)點發(fā)送路由器成功組網(wǎng)標(biāo)志數(shù)據(jù)幀，監(jiān)控軟件接收到該數(shù)據(jù)幀后，該路由節(jié)點設(shè)備相對應(yīng)的組網(wǎng)圖標(biāo)為綠色（紅色表示未加入網(wǎng)絡(luò)）；然后依次上電復(fù)位編號為1~5的傳感器采集節(jié)點，待節(jié)點成功加入網(wǎng)絡(luò)后，監(jiān)控軟件根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)形成檢測ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。根據(jù)形成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D可知，共計有1個協(xié)調(diào)器節(jié)點、2個路由器節(jié)點、5個終端節(jié)點共同組成此時的ZigBee監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。

6結(jié)論

篇3

系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)主要包括5大功能區(qū)，各功能模塊如下：（1）模擬量4～20mA：根據(jù)CPU以及設(shè)備正常工作時所需要的供電電壓，選取合適的電阻值，從而獲得模擬量4～20mA的電流值作為輸入。（2）CPU：中央處理單元，專用于對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的單元模塊。本設(shè)計中通過I／O口接收輸入的模擬量，再通過A／D轉(zhuǎn)化模塊將模擬量轉(zhuǎn)為數(shù)字量并存儲在CPU的Registers中。（3）ModbusData：一旦下位機（從站）接收到上位機（主站）下達(dá)的正確命令，則從站立刻將CPU所存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，遵照ModbusRTU協(xié)議規(guī)范，形成ModbusADU數(shù)據(jù)包，通過串口發(fā)送出去。（4）上位機：基于C＃編寫實時顯示數(shù)據(jù)軟件。接收來自串口傳送的數(shù)據(jù)包，按照ModbusRTU協(xié)議對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，獲得要顯示的數(shù)據(jù)。（5）組態(tài)軟件：使用Espider力控6．0組態(tài)軟件直觀顯示數(shù)據(jù)。

2系統(tǒng)設(shè)計

2．1硬件電路設(shè)計

2．1．1單片機電源模塊AT91SAM7X256是基于32位ARMRISC處理器系列微控制器中的一員，集成有256K字節(jié)的高速Flash和64K字節(jié)的SRAM和全套設(shè)備。硬件系統(tǒng)采用24V電源作為輸入電壓，經(jīng)過兩次電路轉(zhuǎn)換（先由24V轉(zhuǎn)為5V，再由5V通過內(nèi)部電路轉(zhuǎn)為3．3V）后給AT91SAM7X256管腳VDDIN等提供輸入標(biāo)稱值為3．3V的電壓，AT91SAM7X256工作后通過VDDOUT管腳輸出1．8V電壓為各個邏輯部件供電。2．1．2串口通信模塊系統(tǒng)采用通用的RS232作為串口通信。通過CPU各個管腳PA3、PA4、RXD1、TXD1和VDD3．3與轉(zhuǎn)換芯片連接，達(dá)到串口數(shù)據(jù)收發(fā)的目的。

2．2軟件設(shè)計

軟件設(shè)計包含3部分：上位機PC界面設(shè)計、組態(tài)軟件設(shè)計以及下位機控制系統(tǒng)設(shè)計。2．2．1上位機軟件設(shè)計上位機軟件主要完成本機設(shè)置和數(shù)據(jù)實時顯示2個任務(wù)。本機設(shè)置包括對串口通信的設(shè)置：選擇串口，設(shè)置串口（本系統(tǒng)采用默認(rèn)的串口屬性設(shè)置。波特率是9600，數(shù)據(jù)位是8，停止位是1，無校驗位），打開串口。串口打開成功即進(jìn)入數(shù)據(jù)顯示界面，打開失敗則提示重新選擇正確串口。實時顯示數(shù)據(jù)的變化，開機按鈕起到上載數(shù)據(jù)的作用，關(guān)機按鈕則用于停止上位機與下位機的通信。上位機軟件設(shè)計流程如圖2所示。2．2．2組態(tài)軟件設(shè)計在Espider軟件中進(jìn)行組態(tài)界面設(shè)計。本系統(tǒng)通過串口對變量包括數(shù)據(jù)庫組態(tài)和IO設(shè)備組態(tài)進(jìn)行設(shè)置，選擇標(biāo)準(zhǔn)的ModbusRTU協(xié)議串行口，并對內(nèi)存區(qū)、偏置和數(shù)據(jù)格式進(jìn)行設(shè)置，用以在界面上顯示相應(yīng)的實時數(shù)據(jù)。2．2．3下位機控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的采集及發(fā)送功能。系統(tǒng)上電后進(jìn)入初始化，一切準(zhǔn)備工作就緒后，等待上位機命令，一旦接收到發(fā)送來的數(shù)據(jù)即按命令進(jìn)行處理，隨后將所需數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機實時顯示?？刂葡到y(tǒng)部分流程如圖3所示。

3MODBUS通信協(xié)議

目前，Modbus通信協(xié)議是工業(yè)控制領(lǐng)域最為流行的協(xié)議，主要分為3種類型：ModbusRTU、ModbusASCII和ModbusTCP／IP。通信協(xié)議棧結(jié)構(gòu)見圖4。Modbus協(xié)議采用主從工作方式，允許一臺主機和多臺從機進(jìn)行通信，從機地址由用戶設(shè)定。地址范圍為1－255，地址0用作廣播地址，所有主機把它當(dāng)作一條命令來執(zhí)行，從設(shè)備不作任何回應(yīng)［5］。本設(shè)計采用ModbusRTU協(xié)議，因為RTU模式規(guī)定了消息、數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、命令和應(yīng)答方式。在校驗上，RTU模式采用16位CRC校驗［6］，CRC校驗保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。在Modbus協(xié)議中，一般CRC產(chǎn)生的校驗數(shù)據(jù)位于ModbusADU的后兩個字節(jié)，比如在本設(shè)計中，主站上位機需要向下位機寫入的數(shù)據(jù)是：0x000x000x000x04，按照圖5，先后加入從地址（系統(tǒng)默認(rèn)為1）、功能碼和校驗位形成ModbusADU（0x010x030x000x000x000x040x440x09），再通過串口發(fā)送給下位機，下位機再對接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，從而得知要執(zhí)行的動作，并將上位機所需的數(shù)據(jù)（0x010x030x080x000x1a0x000x1e0x000x090x000x1a0xd70xdd）以同樣的方式傳送給上位機。收到的數(shù)據(jù)同樣包括站號和功能碼，該處功能碼是3，最后兩字節(jié)是校驗位，0x08表示返回的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。數(shù)據(jù)位采用大端模式，0x000x1a0x000x1e0x000x090x000x1a分別表示十進(jìn)制數(shù)26，30，9，26。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議規(guī)范（Modbus通用數(shù)據(jù)幀如圖5所示），通過串口通信的ADU（ApplicationDataUnit）最大字節(jié)長度為256bytes，所以在通信過程中PDU長度是：256－Serveraddress（1byte從地址）－CRC（2byteCRC校驗）＝253bytes。Serveraddress：從地址。用于標(biāo)識和上位機通信的下位機模塊，具有唯一性。Functioncode：功能碼。它是Modbus協(xié)議最重要的標(biāo)志，位于所需數(shù)據(jù)之前，表示上位機給下位機下達(dá)的命令。下位機接收到數(shù)據(jù)包后解析出功能碼，按照功能碼執(zhí)行上位機分配的任務(wù)，隨后返回上位機所需數(shù)據(jù)（同時返回相同的功能碼以便上位機識別）。本設(shè)計使用的Modb－us協(xié)議功能碼見表1。

4運行結(jié)果

4．1上位機運行界面

通過本機設(shè)置選擇需要連接的串口，打開串口后點擊開機按鈕，通過RS232接口與下位機通信，將采集到的數(shù)據(jù)上傳到上位機并進(jìn)行實時顯示，運行界面如圖6所示。為了更加直觀形象地看到數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示，通過組態(tài)軟件設(shè)計了組態(tài)畫面，用于對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬顯示，部分運行界面如圖7所示。

4．2Modscan測試驗證

為了測試接收的數(shù)據(jù)是否正確，選擇Modscan軟件進(jìn)行驗證，用以讀取寄存器中的數(shù)值。經(jīng)過對數(shù)據(jù)的分析和驗證表明該系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的正確性，如圖8所示。

5結(jié)語

篇4

1.為什么要建數(shù)據(jù)采集平臺

（1）數(shù)據(jù)平臺是新評估方案的核心組成部分，是實施新評估方案的重要手段，也是檢測辦學(xué)質(zhì)量的重要依據(jù)。數(shù)據(jù)平臺采集的數(shù)據(jù)反映高職院校的基本辦學(xué)狀況，該平臺的出臺也改善了以往評估的工作模式，讓專家更清晰明了地分析學(xué)校的問題，是評估專家對高職人才培養(yǎng)工作評估的重要參考依據(jù)之一。（2）數(shù)據(jù)平臺不只是為了應(yīng)付評估，高職教育的發(fā)展要求有一個信息化的公共管理平臺，這個平臺定期更新，實時添加高職院校各種數(shù)據(jù)信息，向教育部和社會開放，是讓外界了解各個學(xué)校的重要窗口，接受社會監(jiān)督也是主管部門進(jìn)行高校管理的重要手段。特別是今年開始推行的網(wǎng)絡(luò)版數(shù)據(jù)采集平臺，對數(shù)據(jù)采集更是實現(xiàn)了科學(xué)有效的管理。（3）數(shù)據(jù)平臺建設(shè)同時也滿足了高職院校內(nèi)部發(fā)展的需要。為體現(xiàn)高職院校管理的科學(xué)化、規(guī)范化，進(jìn)一步深化教育教學(xué)改革，不斷提升內(nèi)涵建設(shè)，最終提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量，每學(xué)年高職院校利用數(shù)據(jù)平臺采集的機會，認(rèn)真剖析數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)，發(fā)掘本身辦學(xué)過程中的各類問題，有針對性地進(jìn)行整改，更有利于提高辦學(xué)質(zhì)量。

2.數(shù)據(jù)平臺的主要特點

（1）數(shù)據(jù)平臺采集的真實性。根據(jù)教育部采集平臺相關(guān)文件的精神指示，要求數(shù)據(jù)平臺采集高職院校的真實的、原始的數(shù)據(jù)，不得摻假虛報數(shù)據(jù)。（2）數(shù)據(jù)平臺采集的即時性。由于數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)多為動態(tài)數(shù)據(jù)，采集的各類指標(biāo)數(shù)據(jù)時時更新變化，所以只有即時信息才能反映學(xué)校的當(dāng)前狀況。（3）數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)的公開性。建立一個開放性公共平臺，將高職院校的數(shù)據(jù)平臺公開變成一種常態(tài)，接受教育部和社會的監(jiān)督。

3.數(shù)據(jù)平臺的功能作用

（1）評估功能。人才培養(yǎng)評估已成為高職院校內(nèi)涵建設(shè)和發(fā)展的推動力量，而數(shù)據(jù)平臺在其中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，是評估工作的重點參考依據(jù)和主要評估手段，評估專家通過對數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)的查看分析，結(jié)合現(xiàn)場考察、訪談等多種方式對高職人才培養(yǎng)工作進(jìn)行評估。（2）管理功能。數(shù)據(jù)平臺不僅要求各高職院校必須認(rèn)真、及時、準(zhǔn)確、規(guī)范及真實、完整的報送數(shù)據(jù)，而且促使高職院校通過對數(shù)據(jù)的采集，發(fā)現(xiàn)本校人才培養(yǎng)工作中存在的問題，及時調(diào)整規(guī)范教育教學(xué)活動，從而推動高職院校教育教學(xué)的改革和創(chuàng)新。（3）監(jiān)督功能。通過數(shù)據(jù)平臺，教育部和社會各界尤其是各企業(yè)等單位、學(xué)生家長對高職院校人才培養(yǎng)工作了解的更全面、更具體，高職院校與上級和社會之間的溝通更直接，通過這個數(shù)據(jù)平臺充分體現(xiàn)高職院校辦學(xué)開放性的特點。

二、福建船政交通職業(yè)學(xué)院數(shù)據(jù)平臺建設(shè)情況

1.我院數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)及成效

（1）福建船政交通職業(yè)學(xué)院是經(jīng)國家教育部批準(zhǔn)的福建省屬公辦高職院校，是我國首次批準(zhǔn)的示范性高職院校。學(xué)院的前身為福建船政學(xué)堂，是1866年我國第一所官辦的高等實業(yè)學(xué)堂。學(xué)院于1999年由原福建交通學(xué)校、福建船政學(xué)校、福建交通干部學(xué)校及福建省公路技工學(xué)校四所學(xué)校合并升格而成。2011年6月28日，福建交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院更名為福建船政交通職業(yè)學(xué)院。2003年10月，我院通過第一輪高職院校人才培養(yǎng)工作評估，準(zhǔn)備2015年12月參加福建省高職高專人才培養(yǎng)工作第二輪評估。（2）數(shù)據(jù)平臺既是高職人才培養(yǎng)評估工作最主要的參評依據(jù)，同時也是高職院校對人才培養(yǎng)工作實施的實時監(jiān)測，通過其發(fā)現(xiàn)自身辦學(xué)的不足之處，實施科學(xué)管理和規(guī)范管理的主要方式。我院為保證數(shù)據(jù)平臺的有效采集，保證數(shù)據(jù)采集的及時性、真實性和完整性等，已形成我院獨立的數(shù)據(jù)平臺管理體系。一是以我院院長為總負(fù)責(zé)人，分管教學(xué)的副院長為組長，教務(wù)處牽頭，各部門部門長和系部主任為具體負(fù)責(zé)人，各部門和系部采集員為成員的數(shù)據(jù)平臺采集工作小組，該體系涵蓋數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)匯總、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)修改、數(shù)據(jù)上報等各個環(huán)節(jié)的具體分工，為數(shù)據(jù)平臺的順利采集提供有力支持；二是我院現(xiàn)實行一人一責(zé)的上報管理方法，數(shù)據(jù)采集前，每個采集部門和系部須提交自己部門信息采集人員的聯(lián)絡(luò)表，采取誰上報誰負(fù)責(zé)，各部門長和系部主任把關(guān)自己上報的數(shù)據(jù)，明確職責(zé)，責(zé)任到人；三是經(jīng)過對采集數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合辦學(xué)指標(biāo)進(jìn)行審核，分析問題解決問題，提供院領(lǐng)導(dǎo)決策，完成數(shù)據(jù)平臺最終上報。（3）目前我院在每年數(shù)據(jù)采集工作布置上，都會下發(fā)“關(guān)于填報數(shù)據(jù)平臺工作的相關(guān)通知”“數(shù)據(jù)平臺采集分工表”“數(shù)據(jù)平臺采集分工細(xì)表”“數(shù)據(jù)平臺注釋”“數(shù)據(jù)平臺參考指標(biāo)”“數(shù)據(jù)平臺項目負(fù)責(zé)人聯(lián)絡(luò)表”等相關(guān)文檔，順利完成每年的數(shù)據(jù)平臺采集工作。對數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)的分析，可發(fā)現(xiàn)學(xué)院的辦學(xué)問題。例如，2012年，對數(shù)據(jù)平臺的分析報告中，我院就發(fā)現(xiàn)應(yīng)加強專兼結(jié)合的雙師教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)，加大校園基本建設(shè)的工作力度，進(jìn)一步加大對教學(xué)工作的投入，進(jìn)一步加強校企合作工作，堅持學(xué)校教育與各類培訓(xùn)并舉、全日制與非全日制并重等。2015年我院即將迎來第二輪評估，我院以評估為契機，要求認(rèn)真貫徹落實各項評估工作部署，加快推進(jìn)相關(guān)迎評準(zhǔn)備工作，確保順利通過2015年高等職業(yè)院校人才培養(yǎng)工作評估。

2.我院目前存在的問題及今后的發(fā)展方向

（1）我院數(shù)據(jù)平臺雖然已形成相關(guān)的操作文檔，但仍需要出臺相關(guān)配套管理辦法文件，使數(shù)據(jù)平臺的操作性更加制度化、規(guī)范化。（2）盡量減少數(shù)據(jù)表之間重復(fù)字段。采集過程中，會出現(xiàn)同一個字段由多個人員或部門同時填報現(xiàn)象，容易出現(xiàn)相同字段采集的數(shù)據(jù)不規(guī)范、重復(fù)、累計等現(xiàn)象，給數(shù)據(jù)平臺最終匯總帶來不便，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集管理員工作量變大等問題。因此，數(shù)據(jù)采集任務(wù)下發(fā)時，應(yīng)分工細(xì)致到位，實行一人一責(zé)制。（3）數(shù)據(jù)采集的具體過程太過復(fù)雜，反反復(fù)復(fù)、來來回回地修改數(shù)據(jù)，含分解填報表格、下發(fā)數(shù)據(jù)源表、采集人填報數(shù)據(jù)、回收下發(fā)的所有數(shù)據(jù)表格及數(shù)據(jù)審核修改、領(lǐng)導(dǎo)審核修改、數(shù)據(jù)最終匯總上報等。過于煩瑣的過程，會導(dǎo)致數(shù)據(jù)來回過程中的失真。（4）數(shù)據(jù)平臺采集一般在每年下半年，采集內(nèi)容涉及的時間長、內(nèi)容多，但采集時間短，容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集遺漏錯誤等，缺乏一定的及時性和完整性。今后，我院數(shù)據(jù)平臺工作將試行推廣網(wǎng)絡(luò)版，這樣有利于我院數(shù)據(jù)平臺采集管理工作的規(guī)范性、完整性，避免數(shù)據(jù)平臺單機版所遇到的漏報、錯報等煩瑣問題，也有利于直觀的比對歷年數(shù)據(jù)，最終實現(xiàn)教育教學(xué)管理科學(xué)化，提高學(xué)院整體辦學(xué)質(zhì)量水平。

篇5

關(guān)鍵詞：電力通信；北向接口；設(shè)備直連；數(shù)據(jù)采集

0引言

近年來隨著通信技術(shù)的發(fā)展，為了滿足電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效生產(chǎn)的需求，電力通信網(wǎng)發(fā)展十分迅速[1]。電力通信網(wǎng)是支撐電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要支撐設(shè)施，在通信的穩(wěn)定性、可靠性等方面有極高要求，因此，對電力通信網(wǎng)進(jìn)行實時的狀態(tài)監(jiān)測是電力通信網(wǎng)管理乃至電網(wǎng)生產(chǎn)運行的重要技術(shù)環(huán)節(jié)。目前在電力通信網(wǎng)實時監(jiān)測方面，主要依靠通信設(shè)備的設(shè)備網(wǎng)管、專業(yè)網(wǎng)管以及綜合網(wǎng)管等通信設(shè)備監(jiān)控軟件系統(tǒng)，網(wǎng)管為了滿足通信網(wǎng)的管理需求而存在[2]。綜合網(wǎng)管實時監(jiān)測方面，利用直采、北向接口接入等多種技術(shù)途徑，實現(xiàn)對通信設(shè)備和通信網(wǎng)配置信息、運行信息的有效采集[3]，具備動態(tài)采集技術(shù)，能夠保證設(shè)備數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性和唯一性[4]。本文結(jié)合北向接口與設(shè)備直連進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的技術(shù)經(jīng)驗，對2種模式進(jìn)行優(yōu)缺點的對比分析，提出了融合北向接口與設(shè)備直連模式的電網(wǎng)通信設(shè)備數(shù)據(jù)采集技術(shù)。

1現(xiàn)狀分析

1.1電力通信的現(xiàn)狀分析

在國際能源格局不斷變化的背景下，我國能源發(fā)展面臨著復(fù)雜的挑戰(zhàn)。在我國能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的過程中，電力一直處于中心地位，電力平衡是能源平衡的重要支撐。電網(wǎng)的發(fā)展離不開電力通信的支持，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，國內(nèi)電力通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為通信方式多樣、結(jié)構(gòu)完善、功能齊備的現(xiàn)代化通信網(wǎng)絡(luò)[5]。在電力通信的發(fā)展過程中，通信完成了從同軸電纜到光纖傳輸?shù)倪^渡，交換機制由縱橫模式到程控模式的轉(zhuǎn)變，通信技術(shù)從硬件到軟件的技術(shù)轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍[6]。電力通信網(wǎng)不同于公用通信網(wǎng)，電力通信網(wǎng)中存在著多種通信手段，還有種類繁多的設(shè)備，從骨干傳輸網(wǎng)的SDH、OTN等設(shè)備，到終端通信接入網(wǎng)的PON設(shè)備、無線專網(wǎng)設(shè)備、工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備以及電力通信網(wǎng)特有的載波通信設(shè)備[7]（電力線通信，是指利用已有的配電網(wǎng)作為傳輸媒介，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和信息交換的一種技術(shù)），它們通過不同的接口和轉(zhuǎn)接方式連接在一起，構(gòu)成了復(fù)雜的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由于電力生產(chǎn)的不間斷性和運行狀態(tài)變化的突然性，使得電力通信必須具備高度的可靠性和靈活性，同時，電力通信所傳輸?shù)男盘柫可俚N類復(fù)雜，所以對實時性要求很高。

1.2電力通信設(shè)備數(shù)據(jù)采集技術(shù)現(xiàn)狀分析

由于電力通信網(wǎng)具有多樣的技術(shù)體制、類型繁多的廠家型號、惡劣的設(shè)備運行環(huán)境以及需求各異的業(yè)務(wù)應(yīng)用等特點，從根本上加大了電力通信網(wǎng)的運維以及管理的難度[8]。目前在電力通信網(wǎng)中，綜合網(wǎng)管主要通過北向接口采集和設(shè)備直連采集來獲取設(shè)備告警、資源及運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，但2種方式各有缺陷，主要體現(xiàn)在：北向接口采集的數(shù)據(jù)受設(shè)備網(wǎng)管限制，采集的數(shù)據(jù)完整性不足；設(shè)備直連方式采集的設(shè)備數(shù)量龐大，導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)的連接會話數(shù)大，處理復(fù)雜，并且原始數(shù)據(jù)解析的難度更大?？傮w來看，傳統(tǒng)單一模式的數(shù)據(jù)采集，無論是北向接口還是設(shè)備直連，均在不同程度上存在著采集數(shù)據(jù)完整性、準(zhǔn)確性、及時性以及穩(wěn)定性上的不足。

2融合北向接口與設(shè)備直連模式的電網(wǎng)通信設(shè)備數(shù)據(jù)采集技術(shù)

融合北向接口與設(shè)備直連模式的標(biāo)準(zhǔn)化通信設(shè)備數(shù)據(jù)采集技術(shù)，可以實現(xiàn)對電力通信設(shè)備雙緯度立體式數(shù)據(jù)采集，彌補北向接口或者設(shè)備直連模式單緯度采集的缺陷，從而提高數(shù)據(jù)采集的完整性、準(zhǔn)確性、及時性以及穩(wěn)定性。首先采用協(xié)議棧一體化設(shè)計，將北向接口連接以及設(shè)備直連涉及到的協(xié)議棧連接處理方法進(jìn)行統(tǒng)一封裝，智能調(diào)配；其次，對采集模式進(jìn)行自適應(yīng)識別，根據(jù)采集內(nèi)容，智能化選用更合適的采集方式，通過結(jié)合北向接口和設(shè)備直連2種模式的數(shù)據(jù)采集，做到個性化功能互補，提高數(shù)據(jù)采集的完整性；最后，對通過北向接口和設(shè)備直連2種模式采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化匹配以及雙緯度數(shù)據(jù)驗證。采集數(shù)據(jù)

2.1協(xié)議棧一體化設(shè)計

協(xié)議棧（protocolstack）對常用的協(xié)議棧進(jìn)行封裝，統(tǒng)一接口調(diào)用，簡化協(xié)議程序編碼復(fù)雜度，讓協(xié)議轉(zhuǎn)換開發(fā)人員不用糾結(jié)協(xié)議棧的實現(xiàn)細(xì)節(jié)。采集控制層對協(xié)議棧的依賴需要獲取協(xié)議棧需要配置哪些通信參數(shù)，需要根據(jù)協(xié)議參數(shù)通過協(xié)議棧與下層網(wǎng)管或設(shè)備進(jìn)行通信。在網(wǎng)絡(luò)管理領(lǐng)域，SNMP體系結(jié)構(gòu)由于其設(shè)計簡單，易于實現(xiàn)而得到眾多廠商的支持和廣泛應(yīng)用[9]。而TL1更適合對各廠商網(wǎng)管進(jìn)行統(tǒng)一管理。協(xié)議棧一體化設(shè)計，以具體協(xié)議為單位（如SNMP、TL1、FTP等），針對北向接口和設(shè)備直連的不同點，在滿足連接、數(shù)據(jù)互通等基本功能的基礎(chǔ)上，全部采用異步通信的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，并且基于非阻塞通信的原理進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2.1.1協(xié)議棧封裝

1）定義2個通用接口，分別為協(xié)議棧管理接口與協(xié)議棧執(zhí)行接口，規(guī)范每個協(xié)議棧實現(xiàn)的方法。

2）協(xié)議棧管理接口向上層管理模塊提供該協(xié)議棧需要的參數(shù)信息，并實例化協(xié)議棧執(zhí)行接口。

3）協(xié)議棧執(zhí)行接口負(fù)責(zé)提供遠(yuǎn)端北向接口或者設(shè)備的連接方式，并提供數(shù)據(jù)交互方法。

2.1.2異步處理和非阻塞通信

在協(xié)議棧封裝過程中，所有的數(shù)據(jù)交互方式均采用異步接口，以應(yīng)對在設(shè)備直連方式下，設(shè)備數(shù)量過多而造成線程阻塞，影響程序執(zhí)行效率。在實際運用過程中，通過北向接口進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，北向接口的數(shù)量較少，通常由一個線程控制一個連接，以同步方式獲取數(shù)據(jù)，多個連接之間不會互相影響。而在運用設(shè)備直連方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，因設(shè)備數(shù)量大，通常會共用線程去處理任務(wù)。若采用同步方式，一旦遭遇連接不通或任務(wù)阻塞，將會影響其余連接，進(jìn)而影響程序處理效率。而使用非阻塞通信方式，當(dāng)一個方法需要處理I/O有關(guān)的事務(wù)時，不要求方法等待I/O操作完成即可返回[10]。為了避免線程阻塞，充分融合北向接口與設(shè)備直連2種數(shù)據(jù)采集模式，在進(jìn)行協(xié)議棧一體化設(shè)計過程中，以非阻塞通信模式為核心思想，統(tǒng)一采用異步接口進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。

2.2采集模式自適應(yīng)識別

融合北向接口與設(shè)備直連模式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，支持人工選擇采集模式、自適應(yīng)選擇采集模式、智能化采集模式切換等功能。2.2.1人工選擇采集模式采集模塊設(shè)計提供2個配置頁面，一個是北向接口采集配置界面，即選定采集模式為通過北向接口采集，配置需要的參數(shù)，啟動采集任務(wù)；另一個是設(shè)備直連采集配置界面，即選定采集模式為通過設(shè)備直連采集，配置需要的參數(shù)，啟動采集任務(wù)。人工判定需求，選擇特定的采集模式。2.2.2自適應(yīng)選擇采集模式本文強調(diào)北向接口采集模式與設(shè)備直連采集模式的融合，提供了采集模式自適應(yīng)選擇，由于北向接口提供的數(shù)據(jù)已經(jīng)過設(shè)備網(wǎng)管解析整理，且北向接口方式取得的數(shù)據(jù)簡單清晰容易解析，對于2種模式都支持采集的數(shù)據(jù)，優(yōu)先選擇北向接口方式采集，對于僅支持設(shè)備直連方式采集的數(shù)據(jù)，則自動選擇設(shè)備直連方式采集。

2.2.3智能采集模式切換

針對北向接口和設(shè)備直連模式均支持采集的指標(biāo)項，提供采集模式智能切換功能，即當(dāng)使用北向接口模式采集某項數(shù)據(jù)時，北向接口突然中斷且重連失敗，系統(tǒng)會自動切換至設(shè)備直連模式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。同樣，若使用設(shè)備直連采集模式采集某項數(shù)據(jù)時，出現(xiàn)設(shè)備連接中斷，系統(tǒng)會自動切換至北向接口模式采集，保證了數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性。

2.3個性化功能互補

在傳統(tǒng)的單模式數(shù)據(jù)采集時，北向接口采集的告警、資源、性能等數(shù)據(jù)，比如EPON網(wǎng)管的北向接口功能與光通信的骨干傳輸網(wǎng)管的北向接口功能類似，一般包括配置信息管理、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾?、告警故障管理、性能?shù)據(jù)管理[11]。經(jīng)過設(shè)備網(wǎng)管的解析處理，使得采集到的數(shù)據(jù)變得清晰易懂，上層網(wǎng)管解析數(shù)據(jù)更為方便簡潔。但是由于設(shè)備網(wǎng)管的功能限制，使得北向接口能采集的內(nèi)容局限于設(shè)備網(wǎng)管能提供的數(shù)據(jù)，因此大部分設(shè)備數(shù)據(jù)無法通過北向接口采集，且數(shù)據(jù)的及時性也無法高于設(shè)備網(wǎng)管。而設(shè)備直連采集，由于設(shè)備數(shù)量巨大，導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)的連接會話數(shù)量也很大，處理復(fù)雜，且原始數(shù)據(jù)解析的難度更大，但優(yōu)勢在于擺脫了設(shè)備網(wǎng)管的限制，可以采集設(shè)備的全量數(shù)據(jù)。基于以上2種采集模式各自的特性，本文提出了以北向接口功能為基礎(chǔ)，進(jìn)行告警、資源數(shù)據(jù)采集，通過設(shè)備直連模式采集設(shè)備配置、性能等數(shù)據(jù)，做到個性化功能互補。

2.4數(shù)據(jù)智能化匹配

針對同一個采集對象，采用北向接口和設(shè)備直連2種模式采集數(shù)據(jù)，必然需要對數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。在傳統(tǒng)電力通信數(shù)據(jù)采集中，以設(shè)備網(wǎng)管分配的邏輯ID作為唯一標(biāo)識定位資源，但是在設(shè)備直連模式下，無法獲取該邏輯ID，因此，應(yīng)當(dāng)以設(shè)備的IP地址作為標(biāo)識進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配。無論是北向接口采集的數(shù)據(jù)還是設(shè)備直連采集的數(shù)據(jù)，資源對象的IP地址穩(wěn)定不變，而以設(shè)備IP地址為標(biāo)識，可以使不同模式下采集的同一對象的指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)匹配，以達(dá)到數(shù)據(jù)定位資源的目標(biāo)。

2.5雙維度數(shù)據(jù)驗證

雙維度數(shù)據(jù)驗證方法是針對北向接口和設(shè)備直連模式均支持采集的指標(biāo)項，提供雙通道采集，經(jīng)過特定的模型轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)格式保持一致，然后通過IP地址匹配，對2種模式下采集到的同一個資源對象的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配驗證排錯，提高了數(shù)據(jù)的全面性以及準(zhǔn)確性。

3結(jié)語

目前，我國正在大力推進(jìn)智能電網(wǎng)的建設(shè)，電力通信是智能電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)，能夠確保智能電網(wǎng)快速、安全和正常運行，在國家電網(wǎng)公司的“十二五”規(guī)劃中就明確了電力通信業(yè)務(wù)需求的特點是“高可靠、全方位、多元化、寬帶化、網(wǎng)絡(luò)化”[12]。如今，電力通信網(wǎng)已經(jīng)基本實現(xiàn)光纖通信的覆蓋，完善傳輸、數(shù)據(jù)調(diào)度和數(shù)據(jù)交換三大網(wǎng)絡(luò)將成為電力通信網(wǎng)的優(yōu)化方向[13]。智能電網(wǎng)對通信網(wǎng)絡(luò)的需求是建設(shè)一個與電網(wǎng)同覆蓋的雙向、實時、互動的通信網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)有電力通信網(wǎng)絡(luò)中不斷發(fā)展、完善，是現(xiàn)有電力通信網(wǎng)絡(luò)的繼承與發(fā)展[14]。在電網(wǎng)智能化的建設(shè)和發(fā)展過程中，對電力通信提出了“全方位、多元化、差異化”的保障需求。電網(wǎng)生產(chǎn)、運行、管理、經(jīng)營等大規(guī)模全過程的監(jiān)測、控制、分析、計算逐步向動態(tài)化、在線化、智能化、全過程化轉(zhuǎn)化，將在電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)部署更多的信息采集與監(jiān)測點，電網(wǎng)核心業(yè)務(wù)數(shù)量及業(yè)務(wù)流量不斷上升[15-17]本文對融合北向接口與設(shè)備直連模式的標(biāo)準(zhǔn)化通信設(shè)備數(shù)據(jù)采集技術(shù)進(jìn)行了研究，通過2種采集模式的融合互補，極大地提高了現(xiàn)有電力通信設(shè)備采集數(shù)據(jù)的全面性和準(zhǔn)確性。通過2種采集模式間的智能切換，提高了數(shù)據(jù)采集過程的穩(wěn)定性，為上層綜合網(wǎng)管進(jìn)行設(shè)備監(jiān)視、數(shù)據(jù)分析提供了堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，能夠顯著提升電力通信網(wǎng)運維管理效率，具有良好的應(yīng)用前景，為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行與電網(wǎng)企業(yè)現(xiàn)代化管理提供重要支撐。

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篇6

云定制的使用方便大批量采集控制服務(wù)器的集中管理，尤其在批量采集策略變更時為集中更改提供便利。廣播電視音視頻采集廣泛分布在各無線頻段和有線網(wǎng)絡(luò)之中，采集種類多，數(shù)據(jù)存在差異，采集地域分布廣，通過專網(wǎng)將采集前端設(shè)備、集中控制服務(wù)器等連接起來，并反饋給數(shù)據(jù)處理服務(wù)器。云定制屏蔽了采集前端設(shè)備的差異性、分散性，將其集中在同一個云之中，實現(xiàn)定制服務(wù)的遠(yuǎn)程控制和自由變更。如圖3所示。

通過架設(shè)云定制服務(wù)器Web服務(wù)端作為云端，依靠B/S系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使用者僅需在專網(wǎng)之中使用任意一臺計算機設(shè)備即可連接云端，進(jìn)而連接所有采集前端，其優(yōu)點主要體現(xiàn)在無需安裝軟件，便可通過瀏覽器登陸廣播電視音視頻采集云定制系統(tǒng)，對所有前端設(shè)備、控制服務(wù)器進(jìn)行操作。云定制服務(wù)器基于C#語言，基于Socket通信協(xié)議編寫通信模塊，與前端采集控制軟件通信，接收并匯總采集端控制軟件返回的結(jié)果，下發(fā)采集服務(wù)定制的命令至采集端控制軟件進(jìn)行變更操作，并預(yù)留二期開發(fā)接口，方便其他系統(tǒng)對云定制切換服務(wù)的調(diào)用。采集集中控制服務(wù)器與采集前端系統(tǒng)通過采集端控制軟件接收來自云端的命令，并反饋采集狀態(tài)與命令執(zhí)行狀態(tài)，執(zhí)行云端下發(fā)的采集策略，變更采集方案，實現(xiàn)所有廣播電視音視頻數(shù)據(jù)按需分類、分時采集。軟件測試階段，發(fā)現(xiàn)前期測試始終存在指令丟失的情況，后經(jīng)反復(fù)測驗，發(fā)現(xiàn)本策略對網(wǎng)絡(luò)時間同步、數(shù)據(jù)可靠傳遞要求較高，需要引入GPS校時系統(tǒng)，以解決網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時間不統(tǒng)一的問題。在自動切換策略時間的過程中，專網(wǎng)網(wǎng)段采用統(tǒng)一的GPS校時服務(wù)器，并在采集端C/S軟件嵌入校時功能，確保整個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)設(shè)備時間一致。同時對Socket通信數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼校驗，采用8位2進(jìn)制數(shù)順序累加做校驗，一旦校驗失敗便啟用數(shù)據(jù)重傳機制，確保數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、可靠，無指令數(shù)據(jù)丟失或錯亂。指令收到后，返回執(zhí)行狀態(tài)，以使云端準(zhǔn)確收到各設(shè)備采集端切換策略的執(zhí)行情況。

2自動切換策略的實現(xiàn)

在實際應(yīng)用中，廣播電視音視頻采集策略會根據(jù)業(yè)務(wù)需求變化，業(yè)務(wù)需求又分為周期性變化與臨時性非周期變化。云策略變更的命令下發(fā)后，采集集中控制服務(wù)器接收采集前端的命令，并將采集策略轉(zhuǎn)化為采集指令，根據(jù)采集策略規(guī)定的時間啟用或停止某一類廣播電視音視頻數(shù)據(jù)采集。同時使用C#Process類對采集服務(wù)進(jìn)程進(jìn)行實時監(jiān)測，以掌握采集命令執(zhí)行是否成功，采集端進(jìn)程是否正常啟用或者關(guān)閉，并將所有進(jìn)程終止與啟動情況記入前端log文件，并階段性回收至云端數(shù)據(jù)庫。前端采集服務(wù)存在一定的差異性，硬件不同，驅(qū)動不同，使用C#語言，依托不同硬件的DLL封裝文件，將采集服務(wù)最小分割，并打包存儲，由采集端控制軟件集中調(diào)用。在采集集中控制服務(wù)器存儲config配置文件，將周期性、預(yù)期性采集策略的變更存儲其中，依靠定時器觸發(fā)采集策略的變更，實現(xiàn)自動切換采集策略。采集策略一旦變更，需要對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣測試，如發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)開啟采集仍未回傳、數(shù)據(jù)關(guān)閉采集仍有回傳等切換失敗的情況，需要對采集進(jìn)程進(jìn)行2次校驗操作，即回復(fù)之前策略，校驗數(shù)據(jù)采集狀態(tài)，再重新執(zhí)行采集切換策略。

3采集狀態(tài)實時監(jiān)測、記錄與預(yù)警

廣播電視音視頻采集對實時性與采集質(zhì)量要求很高，一旦因前端軟件或設(shè)備故障影響采集，勢必影響下游業(yè)務(wù)，因此需在采集前端控制軟件中增加監(jiān)測、記錄與預(yù)警的功能，對采集進(jìn)程實時監(jiān)控，一旦采集進(jìn)程卡死或進(jìn)程終止，需立即激活采集服務(wù)重啟響應(yīng)采集任務(wù)。同時將所有采集狀態(tài)通過Socket通信反饋至云端服務(wù)器，云端服務(wù)器將所有采集設(shè)備的運行狀態(tài)計入數(shù)據(jù)庫中，形成采集狀態(tài)記錄并報警，便于對采集前端的設(shè)備軟件故障進(jìn)行及時處理，同時也有利于積累長期的采集數(shù)據(jù)，用于日后數(shù)據(jù)匯總分析。在測試中發(fā)現(xiàn)，采集策略切換失敗主要由前端C/S軟件通信數(shù)據(jù)堵塞、軟件卡死、內(nèi)存溢出、config配置文件讀寫錯誤等問題引起，一般重啟前端軟件后即可恢復(fù)正常。多次測試發(fā)現(xiàn)，廣播電視音視頻數(shù)據(jù)采集量大，采集時間長，設(shè)備一直滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)，因此需要對前端軟件定時重啟。后期完善中，增加采集端軟件進(jìn)程監(jiān)視模塊，并在每天23:59:59對前端軟件自重啟，對16臺前端設(shè)備分組測試，累計測試7天，A組使用定時重啟功能，B組不使用該功能，測試結(jié)果表明，A組7天內(nèi)未發(fā)生切換失敗故障，B組7天內(nèi)仍有2次切換故障，故引入定時重啟可確保軟件運行正常。

4總結(jié)

篇7

關(guān)鍵詞： 微弱信號采集； 熱電偶； 數(shù)據(jù)采集； 儀表放大器

中圖分類號： TN911.7?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）09?0071?03

微弱信號是由測量各種物理量的傳感器產(chǎn)生的電壓或電流信號，這些信號的幅度一般都非常小，比如測量溫度的熱電耦傳感器在整個工作范圍內(nèi)輸出電壓在幾個到幾十個毫伏之間，測量電流的溫度傳感器在整個工作范圍內(nèi)輸出電流在200～300 μA之間[1?3]，這么微弱的信號采用通常的數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計，往往難以保證采集的精度，甚至出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤。本文針對某系統(tǒng)微弱信號的特點，探索采用新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過對微弱信號的傳輸、濾波、放大調(diào)理和模/數(shù)轉(zhuǎn)換等電路的優(yōu)化設(shè)計和分析計算，實現(xiàn)對微弱信號的高精度采集。

1 系統(tǒng)采集要求

某數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用的熱電偶傳感器的測量溫度范圍一般是-200～1 500 ℃，對應(yīng)輸出電壓為-5～45 mV，靈敏度是40 μV/℃；電流輸出型溫度傳感器的測量溫度范圍是-50～150 ℃，對應(yīng)輸出電流為223～423 μA，靈敏度[4]是1 μA/℃。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求是：電壓分辨率達(dá)到40 μV，電流分辨率達(dá)到1 μA，誤差不大于0.1%，信號數(shù)量是9路熱電偶信號和1路電流型溫度傳感器信號，采集頻率20 Hz，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作溫度范圍為-55～125 ℃。由于傳感器所處的環(huán)境比較惡劣，微弱信號在傳輸中常常會受到各種電磁干擾。

篇8

關(guān)鍵詞：SMT；制造執(zhí)行系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集；上料防錯

1前言

近年來，在外部需求（已交貨產(chǎn)品發(fā)生質(zhì)量事故而面臨大批召回）和內(nèi)部需求（提高企業(yè)服務(wù)能力、提升企業(yè)生產(chǎn)管理水平等）的雙重驅(qū)動下，大部分企業(yè)通過對SMT生產(chǎn)線的自動化程度加以進(jìn)一步的改善，并引入新型企業(yè)級的管理信息系統(tǒng)，從而在極大程度上提高企業(yè)的生產(chǎn)管理水平與市場競爭力。然而，這樣并不能夠有效提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，造成這一問題的原因為：企業(yè)生產(chǎn)過程中對于信息的采集存在費事、滯后、易出錯等情況，MES在監(jiān)控、反饋及動態(tài)調(diào)度管理方面有著較高的要求。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，有些學(xué)者[3-4]提出，MES中引入射頻識別RFID（radiofrequencyidentification）技術(shù)[5]，利用多種通訊手段、分層設(shè)計理念，這樣能夠?qū)χ破愤M(jìn)行較好的跟蹤、對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行較好的追溯、對車間現(xiàn)場產(chǎn)生的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行較好的采集、對車間的生產(chǎn)方案進(jìn)行合理安排、對企業(yè)設(shè)備與工作人員進(jìn)行較好的實時監(jiān)控、對工藝反饋進(jìn)行較好的校正。然而，該技術(shù)并沒有廣泛的在SMT行業(yè)中得到應(yīng)用。因此，結(jié)合現(xiàn)有的研究成果，文章利用RFID技術(shù)，將RFID標(biāo)簽賦予在SMT生產(chǎn)對象[6-7]上，對生產(chǎn)線數(shù)據(jù)采集方式進(jìn)行了研究，應(yīng)用到MES上，達(dá)到降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

2SMT工藝分析

SMT生產(chǎn)線主要工藝流程為：PCB上板錫膏印刷元器件貼裝回流焊檢測PCB下板維修。雖然工序不多，但由于貼裝過程中存在大量外觀相似元器件且大量重復(fù)操作特性，因此，從線邊庫揀料、工位上料、錫膏供給、貼片物料比對、回焊等工序是PCB裝配易出錯的環(huán)節(jié)。然而，PCB板組裝行業(yè)特性決定了若其中一環(huán)節(jié)發(fā)生問題，會導(dǎo)致全部制品報廢。因此，企業(yè)需使用需對關(guān)鍵生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行實時地、靈敏地監(jiān)控，并對出錯位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，提供準(zhǔn)確的報警提示信息，及自動回控調(diào)整部分重要參數(shù)。關(guān)于SMT生產(chǎn)線設(shè)備，其主要組成的自動化設(shè)備包括：絲印機、貼片機、回流爐等，對于這些設(shè)備的控制主要運用工控機。然而，在數(shù)據(jù)接口與格式上，設(shè)商廠商存在極大的不同；同時，由于各個設(shè)備之間無網(wǎng)絡(luò)連接，這就使得設(shè)備信息無法自動反饋，需借助人工才能夠?qū)υO(shè)備信息進(jìn)行收集，進(jìn)而使得無法迅速的對整個生產(chǎn)線的作品情況進(jìn)行反應(yīng)，使得數(shù)據(jù)分析與處理無法實現(xiàn)統(tǒng)一。而人工采集工作效率低，準(zhǔn)確性也無法得到保障。因此，企業(yè)采用的MES系統(tǒng)必須具備以下功能：可以實時顯示車間每條生產(chǎn)線生產(chǎn)的進(jìn)度、物料、在制品、產(chǎn)成品的型號、數(shù)量信息、設(shè)備狀態(tài)信息，并實時監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量的變化趨勢，實時顯示車間的各種KPI（KeyPerformenceIndicators）統(tǒng)計性能標(biāo)準(zhǔn)；同時，可依據(jù)不同裝配產(chǎn)品動態(tài)配置可視化信息；需要MES系統(tǒng)能夠?qū)MT車間原材料上線、生產(chǎn)、搬運、下線的整個過程的關(guān)鍵信息進(jìn)行實時跟蹤，為準(zhǔn)確的故障產(chǎn)品的召回和追溯提供基礎(chǔ)。

3生產(chǎn)線數(shù)據(jù)采集研究

3.1SMT生產(chǎn)線數(shù)據(jù)采集參數(shù)

SMT生產(chǎn)過程中需要采集的參數(shù)有：①人員信息采集。人員信息采集對象為：車間管理者、設(shè)備操作者以及質(zhì)量檢驗者等；企業(yè)通過實行責(zé)任到人的管理理念，從而使產(chǎn)品質(zhì)量追溯得以實現(xiàn)；②物料數(shù)據(jù)。相關(guān)工作人員在對每一種關(guān)鍵物料進(jìn)行入庫時，會得到一個唯一編號，該編號關(guān)聯(lián)到產(chǎn)品生產(chǎn)過程和生產(chǎn)信息，方便今后在產(chǎn)品質(zhì)量追溯時進(jìn)行查詢；③設(shè)備質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)?，F(xiàn)階段大多數(shù)的貼片機、回流焊爐、AOI測試機等SMT設(shè)備都具備設(shè)備自檢功能，能夠?qū)z測數(shù)據(jù)保存于檢測設(shè)備中，因此只需寫入設(shè)備接口程序就能將數(shù)據(jù)傳輸?shù)組ES系統(tǒng)中提取使用；④生產(chǎn)過程狀態(tài)數(shù)據(jù)。其指過程監(jiān)控的核心數(shù)據(jù)，主要包括：工位實時狀態(tài)信息、設(shè)備實時狀態(tài)信息、在制品實時狀態(tài)信息等，以上本次數(shù)據(jù)采集研究的要點。在PCB上板時，應(yīng)對PCB的投入數(shù)、PCB的條碼、刮刀情況等信息進(jìn)行寫下來；開展錫膏印刷時，應(yīng)對錫膏的信息、鋼網(wǎng)的信息等加以記錄；在元器件貼片過程中，應(yīng)對物料的追溯信息、料槍等信息加以關(guān)注；開展回流焊時，應(yīng)對爐溫與貼片機傳送速度等信息加以記錄；開展?fàn)t后檢測工作時，應(yīng)對各項檢測數(shù)據(jù)（如：SMT線產(chǎn)出、不良數(shù)量等）加以記錄。

3.2RFID技術(shù)與智能對象采集

RFID（RadioFrequencyIdentification）是1990年期間出現(xiàn)自動識別技術(shù)，這項技術(shù)的優(yōu)勢有：不需接觸即可大批量的對信息讀取、對環(huán)境的適應(yīng)能力比較強、工作效率比較高等。相較于條碼技術(shù)，RFID技術(shù)的讀取距離更長、數(shù)據(jù)存儲量更大，并可以適應(yīng)各種惡劣環(huán)境。如果對所有的制造對象（如：物料、容器、設(shè)備等）運用RFID標(biāo)簽進(jìn)行部署，能夠?qū)⑸a(chǎn)對象變?yōu)榭筛櫦白匪莸闹悄軐ο?。將固定式或移動式RFID讀寫器應(yīng)用到在生產(chǎn)線布置管控點，能夠?qū)@些智能對象進(jìn)行實時監(jiān)測。若將RFID系統(tǒng)與企業(yè)信息系統(tǒng)無縫集成，標(biāo)簽攜帶大量數(shù)據(jù)傳遞給MES系統(tǒng)，實現(xiàn)了產(chǎn)品與生產(chǎn)信息的關(guān)聯(lián)，也就能夠準(zhǔn)確、完整、實時了解物料消耗、機器狀態(tài)、訂單進(jìn)度以及生產(chǎn)狀況等。

3.3絲印機數(shù)據(jù)采集

絲印指在PCB板上進(jìn)行焊膏、固化膠的涂布。如：借助DEK全自動絲印機對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，相關(guān)數(shù)據(jù)主要包括：循環(huán)時間、刮印的速度與壓力、印刷的方向與方式、生產(chǎn)的機種和數(shù)量等。DEK絲印機通過連接了工控機及MachineController，能夠有效的控制相關(guān)設(shè)備。在工控機上使用相應(yīng)的控制監(jiān)視軟件，如：MachineController可以有效的相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行控制，使具體的設(shè)備控制得以實現(xiàn)，借助NextMoveCard完成通訊工作。DEK絲印機具有符合開放標(biāo)準(zhǔn)GEM/SECSII的主機通信功能，可便于對全部的生產(chǎn)線的絲印數(shù)據(jù)進(jìn)行集成。利用SEMI相關(guān)協(xié)議對通訊驅(qū)動程序加以編寫，從而有效的對驅(qū)動端及設(shè)備之間數(shù)據(jù)應(yīng)答進(jìn)行采集。

3.4貼片機數(shù)據(jù)采集

貼片指在PCB板上貼裝元器件的過程，其是SMT生產(chǎn)線重要工藝。貼片機具有控制參數(shù)比較復(fù)雜、精度要求比較高的特點。其中采集內(nèi)容有：程序、供料器、吸嘴、實裝、生產(chǎn)等信息；主要參數(shù)包括：拋料、有生產(chǎn)、貼裝的數(shù)量及停機與工作時間、工作效率、取料數(shù)。分析吸嘴、時間段、料架等條件，若吸附、貼裝的效率低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，或造成某一機種的產(chǎn)量降低，會及時提示報警。（1）利用設(shè)備監(jiān)控軟件接口采集。運用DOS操作系統(tǒng)的相關(guān)貼片設(shè)備，借助離線軟件、貼片機的COM口完成通訊，從而對離線軟件產(chǎn)生的相關(guān)文件中取得有關(guān)數(shù)據(jù)加以直接的采集驅(qū)動。此外，在設(shè)備上進(jìn)行串口通訊程序的安裝，從而在DOS條件下與采集服務(wù)器中串口程序?qū)崿F(xiàn)通訊，把過程數(shù)據(jù)傳輸?shù)讲杉?wù)器，這樣就能夠較好的對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、監(jiān)控。（2）利用設(shè)備自定義通訊協(xié)議采集。多數(shù)貼片機是一種控制系統(tǒng)，其將主機板作為核心的，結(jié)構(gòu)為：板卡。將P8000控制箱運用到Panasert貼片機，其中組成的控制模塊包括：MMC、HMI。同時，主機通訊中的25針RS232串口是由Panasert貼片機所提供，適用于制造信息系統(tǒng)的組網(wǎng)。主機和設(shè)備之間的雙向應(yīng)答通訊、通訊指令是由HostCommunication協(xié)議所提供，主要包括：長度段、數(shù)據(jù)段等，和校驗方式是其中的主要運用方式。

3.5回流爐數(shù)據(jù)采集

回流焊工藝指通過對組件板進(jìn)行加溫，對焊膏進(jìn)行熔化，進(jìn)而實現(xiàn)PCB板焊盤與器件之間電氣連接?；亓骱腹に嚨牟杉瘮?shù)據(jù)有：各區(qū)爐溫與帶速。同時，以時間作為橫軸，繪制爐溫的變化圖，這樣一來，能夠在爐溫超過一定高度時，及時發(fā)出警報?；亓鳡t數(shù)據(jù)的采集，則可以通過相應(yīng)的設(shè)備控制系統(tǒng)，然后將采集應(yīng)答程序安裝到回流爐控制電腦上，將遠(yuǎn)程采集服務(wù)器上的采集驅(qū)動應(yīng)答進(jìn)行連接，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸。

3.6采集驅(qū)動開發(fā)

采集驅(qū)動開發(fā)進(jìn)行組建時，可選用多個廠家的設(shè)備，從而實現(xiàn)對相關(guān)設(shè)備的優(yōu)化配置。然而，目前我國市場上SMT設(shè)備的類型比較多，且型號不一；不同的SMT生產(chǎn)設(shè)備和型號，其數(shù)據(jù)的接口也不盡相同。因此，采集數(shù)據(jù)的方式和手段也不同，具體采集的方式有以下幾種：通過設(shè)備控制系統(tǒng)的接口進(jìn)行采集、設(shè)備自行定義下的通訊協(xié)議進(jìn)行采集、行業(yè)之間通用的協(xié)議采集以及采集板卡。

4貼裝過程物料防錯分析

在PCB生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品多品種變批量，所用到的元件、元器等數(shù)目較為巨大，且輔助的種類、工具也比較繁復(fù)，因此，在很大程度上，讓物料的上料、配送以及換料等也變得復(fù)雜；而僅僅依靠人工去辨別雜亂、復(fù)雜的物料難度較大，且還會導(dǎo)致工作效率過低，造成線邊倉物料堆積，甚至在上料和揀料環(huán)節(jié)發(fā)生錯誤。因此，對于SMT生產(chǎn)線，應(yīng)建立合理、科學(xué)的物料放錯體系就顯得尤為重要。文章主要就RFID采集生產(chǎn)過程中的實施數(shù)據(jù)，通過MES系統(tǒng)進(jìn)行備料及看板，并從揀料和工位上料兩個環(huán)節(jié)實現(xiàn)這一過程。在揀料過程中，相關(guān)工作人員利用MES數(shù)據(jù)庫從而對SMT生產(chǎn)線物料的總需求加以自動獲取，再開展揀料工作。在揀料時，對物料標(biāo)簽加以掃描，從而對物料是否符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)及要求，若判斷為符合，就繼續(xù)揀料，直到完成所有工作量為止；如果判斷為不符合，需要再一次揀料。在工位上料過程中，在貼裝線的物料到達(dá)車間后，應(yīng)對元器件進(jìn)行正確的分配，使其進(jìn)入對應(yīng)的貼裝工位線邊倉。相關(guān)工作人員通過對物料標(biāo)簽進(jìn)行掃描，根據(jù)工位備料看板，將物料進(jìn)行合適分配。若上料符合相關(guān)規(guī)定及要求，備料看板會提示繼續(xù)上料；若上料不符合相關(guān)規(guī)定及要求，看板會提示錯誤且立即報警。備料看板可以顯示設(shè)備運行中的備料任務(wù)、完成情況、物料信息，并可以顯示下一階段的備料料號及料站信息，對當(dāng)前備料任務(wù)的執(zhí)行進(jìn)度進(jìn)行提示。

5結(jié)束語

文章在分析SMT工藝基礎(chǔ)上，研究SMT生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)采集模式，對貼裝過程物料的防錯流程進(jìn)行分析。但由于時間因素的限制，本課題對采集數(shù)據(jù)的挖掘、統(tǒng)計分析、決策分析等研究尚顯粗淺，下一步將對電子產(chǎn)品通用制造執(zhí)行系統(tǒng)的敏捷化、智能化進(jìn)行研究。

參考文獻(xiàn)：

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>> 探究微型計算機的輸入輸出接口技術(shù) 微型計算機的輸入輸出接口技術(shù) 基于Modbus_RTU的遠(yuǎn)程輸入輸出接口設(shè)備的設(shè)計 基于PSO的逆變器接口電源輸出控制器的優(yōu)化方法 語境與英語輸入輸出探究 輸入輸出與大學(xué)英語寫作 RTU接口控制器設(shè)計 基于輸入輸出線性化的自適應(yīng)模糊滑模航跡控制 利用輸入輸出測量值設(shè)計控制系統(tǒng)的新方法 高速大容量數(shù)據(jù)采集板卡的SDRAM控制器設(shè)計 微機網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)試驗平臺的輸入輸出電器柜設(shè)計及施工分析 輸入輸出理論與大學(xué)英語教學(xué) 中文語音代碼輸入輸出方案編碼規(guī)則 兼顧輸入輸出，實現(xiàn)英語教學(xué)讀寫聯(lián)動 使用NIO提高Java應(yīng)用輸入輸出性能 淺論計算機信息的輸入輸出技術(shù) 從輸入輸出理論談教學(xué)重點的轉(zhuǎn)變 輸入輸出相結(jié)合的寫作教學(xué)模式探究 結(jié)合輸入輸出理論，探索影視教學(xué)實踐 調(diào)音臺的信號輸入輸出及應(yīng)用 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：

[2] /ART_8800369598_865371_e9ea5461.HTM

作者信息

李秀梅（1974－），女，內(nèi)蒙古包頭人，大連交通大學(xué)教師，職稱：助教，研究方向：嵌入式系統(tǒng)；華洪濤（1974－），男，安徽人，大連天途有線電視網(wǎng)絡(luò)股份有限公司，職稱：工程師，研究方向：數(shù)字電視

作者聯(lián)系方式：

李秀梅，

email: .cn,msn： 電話：0411－81803139

篇10

>> ASP網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫的安全漏洞和防范策略的研究 GoogleHacking的入侵原理及防范策略 網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫的安全防范及對策 主動監(jiān)聽技術(shù)原理及防范策略研究 網(wǎng)站統(tǒng)計中的數(shù)據(jù)收集原理 基于ThinkPHP的野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)網(wǎng)站的搭建與研究 學(xué)校網(wǎng)站存在的安全隱患及防范策略 GPS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計及實施研究 視頻數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的原理及其應(yīng)用 淺析數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中典型的模數(shù)轉(zhuǎn)換原理 典型網(wǎng)絡(luò)欺騙攻擊原理及防范的研究 網(wǎng)站注入式攻擊的原理與防范 網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫的安全防范及對策淺談 淺析網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫的安全防范及對策 計算機數(shù)據(jù)安全的探討及防范策略 基于云計算的數(shù)據(jù)安全風(fēng)險及防范策略 測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及通訊 DLL木馬的原理及其防范策略 閥門數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件研究 基于數(shù)據(jù)采集平臺的高職院校師資隊伍建設(shè)策略研究 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：l。因此，只需要使用變量替換代表每頁地址變化的字符即可獲得相應(yīng)的頁面地址。目前，一個Web頁面的分頁頁面中內(nèi)容的超鏈接一般表示如下：連接

，只需要編寫適當(dāng)?shù)拇a既可以獲取該頁內(nèi)容所對應(yīng)的URL鏈接。在動態(tài)生成的頁面中大多數(shù)內(nèi)容頁面中都包含相同的html標(biāo)記，因此可以根據(jù)已定義規(guī)則的標(biāo)記提取相關(guān)的需要部分的內(nèi)容。例如：每個Web頁面都有相應(yīng)的標(biāo)題，代碼中呈現(xiàn)為標(biāo)題，編寫相應(yīng)的MID截取函數(shù)就可以獲得兩個title標(biāo)簽之間標(biāo)題，也可以用正則表達(dá)式來獲取，如：body（"標(biāo)題"，""，""）[3]。

圖1 網(wǎng)站數(shù)據(jù)采集基本原理圖

3 網(wǎng)站防采集策略

目前，常用的網(wǎng)站數(shù)據(jù)防采集策略包括以下幾種：

1）通過在單位時間內(nèi)限制固定IP地址對同一個網(wǎng)站所有站點的訪問次數(shù)來避免網(wǎng)站數(shù)據(jù)采集。

一般情況下，用戶在正常訪問某一個網(wǎng)站時不會在極短的時間內(nèi)多次訪問同一個網(wǎng)站，只有網(wǎng)絡(luò)引擎爬蟲和網(wǎng)站數(shù)據(jù)采集工具會造成這樣的現(xiàn)象。但是這種方法容易造成誤判，并且如何設(shè)計時間的閾值是這種方法的關(guān)鍵。

2）通過人工的方式屏蔽可疑的訪問源IP。

網(wǎng)站的管理人員通過在后臺設(shè)置計數(shù)器來記錄訪問的源IP及在單位時間內(nèi)的訪問頻率，進(jìn)而通過人工干預(yù)的方式判斷并屏蔽可疑的IP地址。這種方法適用于小型的網(wǎng)站，大型的網(wǎng)站可能需要大量的人力來進(jìn)行，同時這種方法難以解決通過的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的問題。

3）將網(wǎng)站的內(nèi)容以flas、圖片或者PDF文檔的格式進(jìn)行呈現(xiàn)。

目前的搜索引擎爬蟲和網(wǎng)站數(shù)據(jù)采集工具還不具備對PDF文檔和圖片的識別和分析能力。這種方法能夠有效地避免網(wǎng)站數(shù)據(jù)被非法采集，但是它的適用面較窄，僅適用于一些用于多媒體視覺呈現(xiàn)的網(wǎng)站。

4）通過在網(wǎng)頁內(nèi)嵌套藏網(wǎng)站的版權(quán)信息或者利用水印技術(shù)對Web頁面進(jìn)行加密。

一般情況下，這些用于保護(hù)網(wǎng)站數(shù)據(jù)的信息被寫在了相應(yīng)的CSS文件中。這種方法雖然不能阻止網(wǎng)站數(shù)據(jù)被非法采集，但它能夠使得被采集的數(shù)據(jù)無法完整的呈現(xiàn)在其他網(wǎng)站中。因為，網(wǎng)站數(shù)據(jù)采集工具或網(wǎng)絡(luò)爬蟲一般不會同時采集網(wǎng)站中的CSS文件，那些數(shù)據(jù)丟失了相應(yīng)的格式化設(shè)置，就被顯示出來了。

5）通過在網(wǎng)站中對訪問者設(shè)置權(quán)限來保護(hù)數(shù)據(jù)。

這種方法要求用戶只有在登錄了系統(tǒng)后才能夠瀏覽網(wǎng)站的數(shù)據(jù)。自動化的數(shù)據(jù)采集工具和網(wǎng)絡(luò)爬蟲無法對每一個網(wǎng)站進(jìn)行登錄，這種方法可極大程度上避免數(shù)據(jù)被采集，但同時網(wǎng)站的用戶友好性就降低了。

6）利用腳本語言對網(wǎng)站做隱藏分頁設(shè)置

由于網(wǎng)站數(shù)據(jù)采集工具和網(wǎng)絡(luò)爬蟲不會針對一個網(wǎng)站的隱藏分頁進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，因此，這種方法能夠有效地阻止自動化工具對網(wǎng)站數(shù)據(jù)的采集。這種方法適用于對搜索引擎依賴度不高的網(wǎng)站，同時它無法阻止人工進(jìn)行網(wǎng)站數(shù)據(jù)的采集。

7）對于動態(tài)的網(wǎng)站，可以采用隨機的模版避免非法數(shù)據(jù)采集。

由于網(wǎng)站數(shù)據(jù)采集工具是根據(jù)網(wǎng)頁特定的結(jié)構(gòu)來定位所需要采集的數(shù)據(jù)，一旦網(wǎng)站的模版出現(xiàn)變更，采集工具中事前設(shè)定好的采集規(guī)則就會失效，這樣就可以避免網(wǎng)站的數(shù)據(jù)被非法地采集。這種方法造成的問題是破壞網(wǎng)站的用戶友好性。

8）在網(wǎng)頁中使用動態(tài)不規(guī)則的html標(biāo)簽代替?zhèn)鹘y(tǒng)的靜態(tài)html標(biāo)簽。

在html標(biāo)簽中包含空格和不包含空格的效果是一樣的，因此包含和不包含和< div>標(biāo)簽，在頁面顯示中的效果也是一樣的。但是一般的網(wǎng)站數(shù)據(jù)采集工具中，這兩個是完全不同的標(biāo)記。因此，隨機地在每個頁面的html標(biāo)簽中添加若干個空格數(shù)就會導(dǎo)致網(wǎng)站數(shù)據(jù)采集工具相應(yīng)的規(guī)則失效。但是這種方法違反了網(wǎng)頁設(shè)計的規(guī)范。

4 結(jié)論

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和個人PC機的不斷普及，越來越多人參與到網(wǎng)站的建設(shè)和維護(hù)中。如何有效地避免網(wǎng)站中的數(shù)據(jù)被非法的采集是每一個網(wǎng)管員必須掌握技能。該文主要研究了網(wǎng)站數(shù)據(jù)采集的基本原理和八種常用的網(wǎng)站數(shù)據(jù)防采集的方法，希望能為網(wǎng)站的建設(shè)和維護(hù)提供更多的幫助，。

參考文獻(xiàn)：

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