分布式采集系統概述
隨著現代科技及工業的發展，數據采集系統的發展趨勢是地域分散化、數據海量化、采集環境復雜化，并且由于網絡技術的迅速發展，僅在本地采集處理數據已經不能滿足現實應用的需要，因此我們可以把計算機技術、傳感器技術、網絡技術、數據庫技術等有機結合起來，組成網絡化、分布式的數據采集系統。
分布式采集系統包含兩個層次的含義：一是分布式的數據采集設備，即智能數據采集設備，也就是通常所說的下位機；另一個是數據處理和顯示系統，即上位機HMI（Human Machine Interface）系統。下位機一般意義上通常指硬件層上的，即各種數據采集設備，如各種開關量/模擬量采集模塊及各種智能控制設備等等。這些智能采集設備與生產過程和事務管理的設備或儀表相結合，實時感知設備各種參數的狀態，并將這些狀態信號轉換成數字信號，并通過特定數字通信網絡傳遞到HMI系統中。必要的時候，這些智能系統也可以向設備發送控制信號。上位機HMI系統在接受這些信息后，以適當的形式如聲音、圖形、圖象等方式顯示給用戶，以達到監視的目的，同時數據經過處理后，告知用戶設備各種參數的狀態（報警、正常或報警恢復），這些處理后的數據可能會保存到數據庫中，也可能通過網絡系統傳輸到不同的監控平臺上，還可能與別的系統結合形成功能更加強大的系統；HMI還可以接受操作人員的指示，將控制信號發送到下位機中，以達到控制的目的。
案例背景
隨著信息技術的發展和普及，各學校機房計算機數量與日俱增，其配套的環境設備也日益增多，機房的安全越來越受到重視。一旦機房設備出現故障，就會影響計算機系統運行，嚴重事故時甚至會危及學生的人身安全。因此，為了保證機房系統設備安全可靠的工作，對各學校機房里環境信息及設備信號進行自動監視和有機管理是極其必要的。
設計要求
機房監控系統主要檢測機房中的溫度、濕度、電壓、電流，系統由遠端檢測單元和中央計算機監控中心組成。遠端檢測傳輸單元安裝在機房內，與相關機房設備相連，對機房的溫度、濕度、電壓、電流狀態進行檢測；在網絡中心安裝中央計算機監控中心，用于監視249個節點上的溫度、濕度、電壓、電流狀態。當遠端檢測單元發現有異常情況時，在IP網中通過傳輸單元傳輸到中央計算機監控中心，監控中心進行聲音告警，并實時顯示機房中的溫度、濕度、電壓、電流狀態。
設計要求滿足：輸入電壓220V～380V，輸入電流<40A，溫度、濕度測量誤差在2‰之內，有報警情況發生時系統能實時報警。
實施方案
采用分布式采集系統對各信號進行采集、處理、傳輸、監視。
系統結構
下位機選用可測單相電流、電壓的真有效值以及環境的溫度與濕度的DAM-3500模塊。其輸入為工頻電壓（0～400V），電流（0～40A），采用隔離技術，輸出RS-232數字信號，傳與上位機。
模塊結構圖如圖1所示。
圖1 圖1
其中溫度、濕度檢測部分采用瑞士先進的SHT系列數字式傳感器，測量范圍廣，精度高，能測量－40℃～＋120℃之內的溫度而誤差僅為±1℃，濕度測量的誤差也僅為±4.5％；AD部分采用專業的電量測量芯片，確保數據的準確可靠；電壓、電流檢測部分采用了互感器隔離技術，將大的電壓電流信號轉換成小電壓信號輸入到AD芯片，在保證高精度采集的同時，大大增強了安全系數。
在下位機采集到溫度、濕度、電壓、電流信號后，這些信號通過RS-232被傳入到本地上位機（各學校機房）進行數據處理和顯示，然后各個節點的上位機再把數據通過網絡傳輸給中央監控中心接收存儲方便專門人員查詢和監控。
圖示如下：
圖2 圖2
在各學校機房應用的軟件（客戶端管理軟件）為用VC軟件開發的能與底層數據采集模塊通訊的應用軟件，可實現本地采集點的信息管理、數據遠傳功能。它具有良好的人機界面，具體分為：
實時監視界面—此界面用于實時監控并發送保存數據，顯示有實時數據、學校信息、歷史數據列表和錯誤信息列表。如圖3所示。一旦有監測數據超出設定的安全值，顯示實時數據的柱狀圖就會顯示為紅色，并發出報警信號。
圖3 圖3
歷史數據界面—此界面可根據用戶設置的時間范圍內對一個或多個傳感器在是否有報警條件的情況下進行歷史數據的查詢，但為了防止數據過多，程序反應變慢，每次查詢只顯示前200條記錄。如圖4所示。
圖4 圖4
程序設置頁面—有網絡設置區、串口設定區、學校信息區和報警值設定區，可以對各項信息進行修改。如圖5所示。
圖5 圖5
各個學校機房的數據在網絡中通過UDP協議傳輸到監控中心，監控中心通過安裝的服務器服務程序接收數據并寫入數據庫，再由客戶端監測服務器程序列表顯示各個學校的詳細信息、實時數據和歷史數據。監測界面如圖6所示。
圖6 圖6
監測人員可根據需要在學校信息顯示欄中選擇顯示全部學校、在線學校、不在線學校，也可在學校歷史數據欄中選擇全部數據、報警數據、不報警數據，很方便的對數據進行監視和查詢。而在實時監測過程中只要有一個傳感器報警，監測界面就把報警的學校圖標顯示為紅色，并進行聲音告警，確保監測人員及時掌握報警信息以利于盡快排除險情。
系統特點
系統硬件設備均選用工業級產品，可靠性高。
傳感器數據采集準確。
友好的人機界面：令操作人員一目了然。數據實時動態顯示，操作簡單。
系統基于UDP通訊方式，完全實現多個機房、地方場地的集中或分散監控。
使用本系統軟件和修改監控系統無需專業軟件知識，用戶可因機房變動自己修改監控系統參數。
具有多點同時報警處理功能，提供報警信息的顯示。
提供基于專用實時數據庫的監控點數據的記錄、查詢。
應用效果
該系統能快速、準確的完成數據采集和轉發，使專門人員可以實時看到本機房的運行狀況，也可將各機房狀況集中顯示，由有關領導檢查、監視；提供美觀友好的監控畫面，發現異常即自動報警，確保系統的運行；提高了機房管理的安全性能和可靠程度，實現了機房的科學管理，目前已正式投入使用。
