計算機在數據收集中的應用

　　計算機在數據收集中的應用，下面帶來計算機在數據收集中的應用相關論文范文，歡迎閱讀。

　　計算機在數據收集中的應用【1】

　　摘要：本文主要對計算機收集數據的方式、計算機數據輸入和數據的收集管理進行了分析研究，探討計算機在數據收集中的應用。

　　關鍵詞：數據收集;計算機;數據輸入;收集管理

　　數據收集方式已經由傳統的收集手寫傳票、在數據發生場所輸入數據等方向直接朝機器收集數據的方向發展。

　　近年來計算機應用越來越廣泛，實時處理方式廣為采用，根據所收集的數據結果，采用所謂反饋方式的比較多。

　　這樣一來，為了迅速而準確地收集數據，人們更多的使用計算機進行數據的收集。

　　1 計算機收集數據的方式

　　數據收集方式的種類最初步的數據收集方式是先收集手寫傳票，再直接進行鍵盤輸入。

　　這種手寫傳票方式很麻煩，回饋輸入系統的使用將使其大為簡化。

　　從計算機輸入這一點來看，回饋輸入系統也可以叫做以傳票為媒體的數據收集方式。

　　正是為了彌補上述方式的不足，才研究出幾種不用傳票作媒體的數據收集方法。

　　如在數據的發生場所配備計算機終端和可連接計算機的各種終端裝置，不必填寫傳票，就能直接輸入數據。

　　計算機終端一般可使用鍵入式顯示器，但是考慮到工廠環境等問題，各企業多采用可以直接接入計算機的專用數據收集裝置。

　　數據輸入方法有多種，如磁卡、條鴣卡、聲音輸入等，這些還不夠，還要想出其它有效的方法，要盡量減少鍵盤輸入。

　　最近，不需要人工介入，而由計算機直接從生產設備收集實際數據和機器運轉狀況數據的方式正在不斷增加。

　　隨著局域網(LAN)的發展，數據直接收集方式正逐步成為主流。

　　2 計算機數據輸入

　　數據輸入實質上是數據進入系統進行處理的方式，它是一種連接，即將信息系統連接到用戶領域中。

　　正確的輸入將保證系統的可靠性并從精確的數據中產生出結果，反之，也會造成輸出錯誤信息的結果。

　　2.1輸入類型

　　(1)終端輸入。

　　操作人員通過顯示終端的鍵盤將數據以一定格式送入計算機。

　　使用這種輸入方式時，要求進行一定的程序編制，由于人工輸入的速度很慢，因而占用較多主機時間，效率低下，輸入費用也較高。

　　另外，人工輸入出錯難以避免，需要進行確認和人工校對。

　　但是，這種方式的輸入目前應用最廣，因此，合理、有效地使用這方式，是數據輸入的一個重要問題。

　　(2)實時輸入。

　　這種輸入方式可以把現場工作情況、設備運行狀態以及環境條件等有關信息定時或隨機地通過檢測裝置和轉換裝置變成數字數據送到計算機中，常用于實時檢測或實時控制系統中。

　　由于這些反映事物狀態的信息是實時取得的，因此，采用實時輸入能夠及時得到有關數據，迅速地進行分析，并把結果送到有關部門。

　　采用這種方法要求有可靠而復雜的設備，因此費用較高，但在信息系統中往往需要用到實時輸入。

　　(3)批量輸入。

　　由數據設備或儀器設備把收集到的有關數據放到磁帶等介質上，然后再通過這些介質將數據成批地送到計算機中，這種輸入一般都是定時進行的。

　　操作時，在確認數據內容后，可成批送入數據，數據輸入后，可由程序進行一定正確性檢查。

　　必要時，可把數據加以整理輸入，以對數據進行核對。

　　這種輸入方式簡單，操作方便，但要有相應的基礎工作及配套設備。

　　(4)網絡輸入。

　　通過計算機網絡，以通信方式從另一工作站或另一個網絡系統獲取有關數據的方式稱網絡輸入。

　　這種方式能夠及時地索取反映外界情況的數據，是一種較高水平的輸入，也是信息系統不斷發展的必然結果。

　　但這種方式不論對硬設備配置，還是對網絡軟件及設備都有較高的要求，因而成本也較高。

　　2.2 輸入評估準則

　　(1)成本。

　　從理論上講，當事務處理正在進行的同時，所有的輸入數據應瞬時、精確地進行采集。

　　但從花費成本的角度講，不能單純地一味追求“實時性”和“精確性”，因為實時地處理、傳遞信息所花費的成本很高。

　　另外，要實時提供完整的數據，也是很困難的。

　　因此，成本約束其他因素，要在這些因素中找最佳方案。

　　(2)適時性。

　　所有信息系統都規定了錄入某種數據的時間周期或錄入時間。

　　適時性實質上是處理某數據的時間周期。

　　例如，一個企業中，規定的周報、旬報、月報、季報、年報等，這些是處理與產生某種數據的周期。

　　這種不頻繁的數據處理，不強調數據錄入的快速性，因此，定期地進行上述的鍵盤輸入是可取的。

　　另一方面，對服務系統而言，不能一個事務處理時間過長而讓顧客等待過久，如預訂機票、銀行的存取款等要求系統能在幾秒內響應。

　　因此，建立一個信息系統時應使處理時間、響應時間、處理周期等適應于系統的要求、目標。

　　(3)完整性。

　　完整性有兩層含義：一是收集對系統所需的所有數據并將其轉換成適合于系統所需的形式;二是就記錄一級而言，每個記錄的格式、屬性都要滿足要求。

　　從理論上講，完整性要確保當應用程序到了每一運行周期時，能提供所需的符合處理要求的一切信息。

　　但是實際的數據處理系統中很難做到，因此，對數據的完整要求根據成本及獲取的復雜性等角度予以折衷。

　　(4)正確性。

　　與完整性一樣，不正確的數據輸入不可能經處理后得出有效的結果。

　　因此在輸入過程中應有一個環節來檢查輸入數據的有效性，這環節可能安排在手工方式準備輸入數據階段，也可能安排在計算機接收輸入數據的程序中。

　　前者是依靠人工校對，后者是在每一數據進入計算機時檢查其數據類型或值域的辦法等。

　　完整性、正確性的控制方法除人工校對外，還有一些用計算機自動進行檢查的方法。

　　數據規范性檢查，如有些數據在終端輸入時有向右或向左對齊的要求，那么輸入程序就要自動對齊;輸入時增加校驗位，以便自動檢查數據的正確性，減少產生錯誤的概率;值域的合理性檢查，對于一些數據項而言，其值的范圍有限制，如工資有最高和最低的限制，所以在輸入該數據時可在程序中安排值域合理性的檢查。

　　上述控制是對記錄一級的。

　　在批處理時，可以按組進行一些檢查控制。

　　例如：批處理數的控制、求一批數據的累加和、求代碼和等。

　　3 計算機應用于數據的收集管理

　　數據的收集管理中，為了得到可靠的信息，首先要從數據的收集做起。

　　數據的收集必須注意以下兩個方面：第一，數據本身的正確性。

　　信息系統的任務是對大量的數據進行處理，以提供所需的決策信息。

　　如果收集的數據都不正確，則不可能提供正確的信息。

　　第二，數據收集的時間性。

　　要使信息系統及時提供所需的決策信息，其中一個主要問題就是收集數據的時機和時間長短。

　　信息系統中，對反饋信息的時間要求，即所謂響應速度，往往決定了數據收集系統的形式，是采取人工收集，還是自動收集。

　　數據不外乎來源于兩方面：一是來源于已建立的資料源，例如從企業的檔案文件、帳冊、各種類型的票據中獲得;另一種是從實際系統中獲得。

　　因此，根據數據獲得的途徑不同，對數據的收集可分為以下兩類：(1)來源性收集數據，即從已有資料中獲取，由于已有的資料都是經過人工處理過的，或多或少地包含著處理者的主觀因素，因而可能影響資料的正確性。

　　所以，應用來源性收集數據時，如何選擇正確的資料源，考慮其是否可靠是十分重要的。

　　(2)根源性收集數據，即從實際系統中獲得。

　　通常用儀器直接從系統中收集資料，其中不經過人的測量、記載、整理而直接輸入計算機加以處理。

　　對于根源性數據收集，必須注意儀器的精確度、使用方法、技術和時間性等。

　　4 結束語

　　隨著信息化時代的不斷發展，人們將能更好的運用計算機提高數據收集效率，使計算機的應用越來越廣泛。

　　參考文獻

　　[1]陳維雷，劉連忠.數據輸入人機接口的動態構建[C].中國控制與決策學術年會論文集.2003：434-436.

　　[2]馬力.可用性測試中計算機輔助數據收集和分析機制研究[D].北京郵電大學，2008.

　　虛擬儀器技術及其在數據采集中的應用【2】

　　摘 要：介紹了虛擬儀器的構成及其特點，分析了如何從軟件和硬件方面構造具體的虛擬儀器;提出了一種虛擬儀器技術在數據采集中新的應用方法，該方法利用虛擬儀器制作數據采集器，分別從硬件設計、軟件設計兩個角度闡述了數據采集器的具體制作方法。

　　實際應用證明是 行之可靠的，可供技術人員在組建基于虛擬儀器技術的數據采集器時參考使用。

　　關鍵詞：虛擬儀器;數據采集;VXI總線;軟件技術

　　虛擬儀器是以一種全新的理念來設計和發展的儀器，他是90年代發展起來的一項新技術，主要用于自動測試、過程控制、儀器設計和數據分析等領域，其基本思想是在儀器設計或測試系統中盡可能用軟件代替硬件，即“軟件就是儀器”，他是在通用計算機平臺上，根據用戶需求來定義和設計儀器的測試功能，其實質是充分利用計算機的最新技術來實現和擴展傳統儀器的功能。

　　1 虛擬儀器的特點和構成

　　1.1 虛擬儀器的特點

　　與傳統儀器相比，虛擬儀器具有高效、開放、易用靈活、功能強大、性價比高、可操作性 好等明顯優點，具體表現為：

　　智能化程度高，處理能力強 虛擬儀器的處理能力和智能化程度主要取決于儀器軟件水平。

　　用戶完全可以根據實際應用需求，將先進的信號處理算法、人工智能技術和專家系統應用于儀器設計與集成，從而將智能儀器水平提高到一個新的層次。

　　復用性強，系統費用低 應用虛擬儀器思想，用相同的基本硬件可構造多種不同功能的測試分析儀器，如同一個高 速數字采樣器，可設計出數字示波器、邏輯分析儀、計數器等多種儀器。

　　這樣形成的測試儀 器系統功能更靈活、更高效、更開放、系統費用更低。

　　通過與計算機網絡連接，還可實現虛 擬儀器的分布式共享，更好地發揮儀器的使用價值。

　　可操作性強，易用靈活 虛擬儀器面板可由用戶定義，針對不同應用可以設計不同的操作顯示界面。

　　使用計算機的 多媒體處理能力可以使儀器操作變得更加直觀、簡便、易于理解，測量結果可以直接進入數 據庫系統或通過網絡發送。

　　測量完后還可打印、顯示所需的報表或曲線，這些都使得儀器的 可操作性大大提高而且易用、靈活。

　　1.2 虛擬儀器的構成

　　虛擬儀器的構建主要從硬件電路的設計、軟件開發與設計2個方面考慮。

　　硬件電路的設計主要根據用戶所面對的任務決定，其中接口設計可選用的接口總線標準包 括GP IB總線、VXI總線等。

　　推薦選用VXI總線。

　　因為他具有通用性強、可擴充性好、傳輸速 率高、抗干擾能力強以及良好的開放性能等優點，因此自1987被首次推出后迅速得到各大儀 器生產廠家的認可，目前VXI模塊化儀器被認為是虛擬儀器的最理想平臺，是儀器硬件的發 展方向。

　　由于VXI虛擬儀器的硬件平臺的基本組成是一些通用模塊和專用接口。

　　因此硬件電 路的設計一般可以選擇用現有的各種不同的功能模塊來搭建。

　　通用模塊包括：信號調 理和高速數據采集;信號輸出與控制;數據實時處理。

　　這3部分概括了數字化儀 器的基本組成。

　　將具有一種或多種功能的通用模塊組建起來，就能構成任何一種虛擬儀器。

　　例如使用高速數據采集模塊和高速實時數據處理模塊就能構成1臺示波器、1臺數字化儀或 1臺頻譜分析儀;使用信號輸出與控制模塊和實時數據處理模塊就能構成1臺函數發生器、 1臺信號源或1臺控制器。

　　專用接口是針對特定用途儀器需要的設計，也包括一些現場總線 接口和各類傳感器接口。

　　系統的主要硬件包括控制器、主機箱和儀器模塊。

　　常用的控制方案 有GPIB總線控制方式的硬件方案、MXI總線控制方式的硬件方案、嵌入式計算機控制方式的 硬件方案3種。

　　VXI儀器模塊又稱為器件(devices)。

　　VXI有4種器件：寄存器基器件、消 息基器件、存儲器器件和擴展器件。

　　存儲器器件不過是專用寄存器基器件，用來保存和傳輸 大量數據。

　　擴展器目前是備用件，為今后新型器件提供發展通道。

　　將VXI儀器制作成寄存器 基器件，還是消息基器件是首先要做出的決策。

　　寄存器基器件的通信情況極像VME總線器件 ，是在低層用二進制信息編制程序。

　　他的明顯優點在于速度寄存器基器件完全是在 直接 硬件控制這一層次上進行通信的。

　　這種高速通信可以使測試系統吞吐量大大提高。

　　因此，寄 存器基器件適用于虛擬儀器中信號/輸出部分的模塊(如開關、多路復用器、數/模轉換輸出 卡、模/數轉換輸入卡、信號調理等)。

　　消息基器件與寄存器基器件不同，他在高層次上用A SCII字符進行通信，與這種器件十分相似是獨立HPIB儀器。

　　消息基器件用一組意義 明確的 “字串行協議”相互進行通信，這種異步協議定義了在器件之間傳送命令和數據所需的掛鉤 要求。

　　消息基器件必須有CPU(或DSP)進行管理與控制。

　　因此，消息基器件適用于虛擬儀器 中數字信號處理部分的模塊。

　　軟件的開發與設計包括3部分：VXI總線接口軟件、儀器驅動軟件和應用軟件(軟面板) 。

　　VXI總線接口軟件由零槽控制器提供，包括資源管理器、資源編輯程序、交互式控制程序和 編程函數庫等。

　　該軟件在編程語言和VXI總線之間建立連接，提供對VXI背板總線的控制和支 持，是實現VXI系統集成的基礎。

　　儀器驅動程序是完成對某一特定儀器的控制與通信的軟件程序，也即模塊的驅動軟件，他 的設計必須符合VPP的2個規范，即VPP3.1《儀器驅動程序結構和模型》和VPP3.2《儀器 驅動程序設計規范》。

　　“軟面板”設計就是設計具有可變性、多層性、自助性、人性化的面板，這個面板應不 僅同傳統儀器面板一樣具有顯示器、LED、指針式表頭、旋鈕、滑動條、開關按鈕、報警裝 置等功能部件，而且應還具有多個連貫操作面板、在線幫助功能等。

　　2 虛擬儀器在數據采集中的應用

　　利用虛擬儀器制作數據采集器可以按照硬件設計、軟件設計兩個步驟來完成。

　　2.1 硬件設計

　　硬件設計要完成以下內容：

　　1)模/數轉換及數據存儲

　　設置具有通用性的數據自動采集系統，一般應滿足能對多路信號盡可能同步地進行采集， 為了使所采集到的數據不但能夠在數據采集器上進行存儲，而且還能及時地在采集過程中 將數據傳送到上位機，選用存儲量比較適中的先進先出存儲器，這樣既能滿足少量數據存儲 的需要，又能在需要實時傳送數據時，在A/D轉換的同時進行數據傳送，不丟失任何數據。

　　VXI總線數據采集器通�？梢岳�用兩種VXI總線通用接口消息基接口和寄存器基接口。

　　消 息基接口的作用是通過總線傳送命令，從而控制儀器硬件的操作。

　　通用寄存器基接口是由寄存器簡單的讀寫來控制儀器硬件的操作。

　　利用消息基接口進行設計。

　　3)采樣通道控制

　　為了滿足幾種典型系統通道控制的要求，使通道的數量足夠多，通道的選取比較靈活，可以利用寄存器電路、可預置計數器電路以及一些其他邏輯電路的配合，將采樣通道設計成最多64路、最少2路可以任意選擇，而且可以從任意一路開始采樣，也可以到任意一路結束采樣，只要截止通道號大于起始通道號就可以了。

　　整個控制在虛擬儀器軟面板上進行操作，通過消息基接口將命令寫在這部分的控制寄存器中，從而設置計數器的初值以及采樣的通道總數。

　　4)定時采樣控制

　　由于不同的自動測試系統對采樣時間間隔的要求不同，以及同一系統在不同的試驗中 需要的采樣時間間隔也不盡相同，故可以采用程控的方式將采樣時間間隔設置在2 μs~13. 0 ms之間任意選擇，可以增加或減少的最小單位是2 μs。

　　所有這些選擇設置可以在虛擬儀器軟面板上進行。

　　5)采樣點數控制

　　根據不同測試系統的需求，將采樣點數設計成可在一個比較大的范圍中任意選擇，該選擇同樣是在軟面板上進行。

　　6)采樣方式控制

　　總結各種自動測試系統的采樣方式不外乎軟件觸發采樣和硬件 觸發采樣。

　　在硬件觸發采樣中又包括同步整周期采樣和非同步整周期采樣，這2種采樣又可 以是定時進行的或等轉速差進行的。

　　所有這些采樣方式，對于數據采集器來說都可以在軟面 板上進行選擇。

　　2.2 軟件設計

　　軟件是虛擬儀器的關鍵，為使VI系統結構清晰簡潔，一般可采用組件化設計思想，將各部分彼此獨立的軟件單元分別制成標準的組件，然后按照系統的總體要求組成完整的應用系統，一個標準的組件化的虛擬儀器軟件系統.

　　應用軟件為用戶提供了建立虛擬儀器和擴展其功能的必要工具，以及利用PC機、工作站的 強大功能。

　　同時VPP聯盟提出了建立虛擬儀器標準結構庫(VISA)的建議，為虛擬儀器的研 制與開發提供了標準。

　　這也進一步使由通用的VXI數據采集模塊、CPU/DSP模塊來構成虛擬儀 器成為可能。

　　基于虛擬儀器的數據采集器的軟件包括系統管理軟件、應用程序、儀器驅動軟件和I/O接 口 軟件。

　　以往這4部分需要用戶自己組織或開發，往往很困難，但現在NI公司提供了所有這 四部分軟件，使應用開發比以往容易得多。

　　下面簡單介紹以NI公司的Lab Windows/CVI為開發環境，來進行VXI虛擬儀器的驅動程序開 發的方法。

　　第一步：生成儀器模塊的用戶接口資源文件(?UIR)。

　　用戶接口資源、文件是儀器模塊 開 發者利用Lab Windows/CVI的用戶界面編輯器為儀器模塊設計的一個圖形用戶界面(GUI)。

　　一個Lab Windows/CVI的GUI由面板、命令按鈕、圖標、下拉菜單、曲線、旋鈕、指示表以及 許多其他控制項和說明項構成。

　　第二步：Lab Windows/CVI事件驅動編程。

　　應用程序開發環境Lab Windows/CVI中設計一個 用戶接口，實際上是在用戶計算機屏幕上定義一個面板，他由各種控制項(如命令按鈕、菜 單、曲線等)構成。

　　用戶選中這些控制項就可以產生一系列用戶接口事件(events)。

　　例如 ，當用戶單擊一個命令按鈕，這個按鈕產生一個用戶接口事件，并傳遞給開發者編寫的C語 言驅動程序。

　　這是運用了Windows編程的事件驅動機制。

　　Lab Windows/CVI中使用不同類型的 控制項，在界面編輯器中將顯示不同類型的信息，并產生不同操作的接口事件。

　　在Lab Wind ows/CVI的開發平臺中，對事件驅動進行C程序編程時可采用2種基本的方法：回調函數法和 事件循環處理法。

　　回調函數法是開發者為每一個用戶界面的控制項寫一個獨立的用戶界面的控制函數 ，當選中某個控制項，就調用相應的函數進行事件處理。

　　在循環處理法中，只處理GUI控制 項所產生的COMMIT事件。

　　通過Get User Event函數過濾，將所有的COMMIT事件區分開，識別 出是由哪個控制項所產生的事件，并執行相應的處理。

　　第三步：應用函數/VI集與應用程序軟件包編寫。

　　應用函數/VI集需針對具體儀器模塊 功能進行編程，應用程序軟件包只是一些功能強大、需要完善的數據處理能力的模塊才需要 提供，如波形分析儀模塊、DSP模塊等。

　　3 結語

　　本文探討了虛擬儀器的基本組成，以及實際的虛擬儀器軟硬件設計的一般方法，這些方法經過實際設計工作運用證明是可靠的，可供系統工程技術人員在組建具體的基于VXI總線的虛擬儀器數據采集、測試時參考使用。

　　參考文獻

　　1]趙勇.虛擬儀器軟件平臺和發展趨勢[J].國外電子測量技術，2002，(1)

　　2]陳光禹.VXI總線測試平臺[M].北京：電子科技大學出版社，1996

　　3]孫昕，張忠亭，薛長斌.集成VXI總線自動測試系統的方法[J].測控技術，1996，15(4)?

　　4]張毅剛，彭喜元，姜寧達，等.自動測試系統[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2001

　　5]汪紅.基于組件的虛擬儀器軟件系統[J].微型計算機信息，2001，( 1)：76-77

【計算機在數據收集中的應用】相關文章：

計算機數據恢復技術應用10-08

計算機數據存儲應用案例論文10-08

數據挖掘理論在數據采集中的運用10-06

計算機數據庫的管理與應用論文10-08

數據加密技術-計算機應用論文10-08

計算機應用論文-數據挖掘技術研究10-05

計算機安全中數據加密技術的應用10-07

計算機數據接口加密系統設計與應用論文10-08

通信計算機機房中集中監控系統的應用論文10-08

數據加密技術中計算機安全應用論文10-11