数据采集系统在公路检测中的应用范文

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摘要：

目前计算机数据采集系统在公路检测仪器上被广泛地应用。文章将针对数据采集系统的主要功能如数据预处理、信号通道标定以及数据存储等方面进行相应的分析。

关键词：

数据采集系统；公路检测；计算机

随着信息技术的普及，计算机技术被应用于各个领域的工作中。由于现代计算机技术具有储存量大、信息量大、数据处理精准以及高速度和高精度的采样模式，因此被现代的公路部门所引用，并成为未来公路数字化管理模式发展的主要手段。计算机数据采集系统在公路检测仪上被运用，可以使公路部门迅速地掌握各个路段的路况以及是否有损坏现象，进而及时进行抢修，促进了公路工作的工作效率和质量。

1计算机数据采集系统主窗口

1.1系统主窗口计算机数据采集系统的主窗口，又被称作虚拟仪器的面板。它的前台操作界面可以实现人机的交互操作并对各种问题进行处理。所采集到的数据可以经过数据的显示、查询，波形回放和波形标刻，数据统计计算以及回归分析等处理方式进行处理。完成之后在以图形或是报表的形式进行硬拷贝的输出。在系统主窗口的控制面板上，主要包括窗体菜单栏、功能命令按钮、数字开关量状态图框以及扫描显示图框和历史消息查询栏等等功能按钮。这些功能按钮是由许多的文本标签控件共同组成的，当前系统状态信息区的控件对象。系统主窗口在使用过程中可以进行随意的拖动以及收放使用，但是要想关闭窗口则不允许使用窗口的控制按钮进行。打开系统主窗口我们可以发现，操作界面上的图框初始状态的空间分配是均匀的，只需运用鼠标对图框边界进行拖拽就可以调整。至于图框中的基本属性，根据不同需求对系统的参数进行相应的调节即可。要想使观察数据或是图形的观测点更加清晰只需将鼠标的指针放置到以十字形式显示即可。如果想要查询历史消息记录，只需将鼠标放置在历史消息记录栏进行单击即可这样消息记录就会放大显示。如果想要对历史消息记录进行保存，只需将鼠标进行右侧键进行单击即可。

1.2I/O接口驱动I/O接口驱动程序，主要是在系统的后台进行运行的。因此不能像主窗口一样进行直观的视觉性观察。这种驱动程序主要是被系统应用于管理以及控制硬件电路进而实现数据信息的实时采集以及对模数进行转换以及传输方面。因此对于观察结果的显示输出要具备及时性，与此同时驱动程序的属性参数经过界面窗口进行相关的设置之后，这些参数文件会被系统自动的保存。这样可以在每次对系统进行重新启动以后，文件都能够自动地恢复设置，进而确保数据不会丢失。针对于I/O驱动系统中的参数进行分类，我们可以将其分成两类。其中一类是针对系统的整个系统的配置来说的，系统的操作人员可以根据驱动系统提供的参数对系统中的软件配置以及硬件配置进行相关的检查。因此可以看出这类数据参数在整个系统的任何应用类型中都可以使用。而另外一种参数就是可使用与系统的局部具体应用中的参数，这些参数使用范围比较狭窄。计算机数据采集系统它的基本操作其实主要就是对系统主窗口的操作实行的，主要就是通过主窗口中的各种操作按钮来实现对整个系统的调节与运用。如对窗口面板上的菜单栏上的按钮进行点击则会出现需要的页面或是关闭页面。

2通道标定与信号预处理

2.1通道标定计算机系统对采集到的信息进行模拟数字的转换，采用数据采集卡进行测量，但是这种测量模式所得到的数据信息都只是电压值而已。但是在实际的应用中对于报表信息以及图形、文字的显示和处理输出的数据，却是需要按国际标准工程量的统一单位进行表示的。因此要想获得具体实用的数据我们还必须进行数据的人工输入，将数据采集卡采集到的数据相对应的换算系数、数据信号的全称以及标准工程量的单位符号等输入换算软件中，将数据换算为需要的数据形式。同时在信号调理电路通道也要进行相应的操作，如非线性操作、选择合适的量程以及增益等。

2.2信号预处理计算机数据采集系统的信号预处理指的是通过运行后台对硬件板卡的各个软件接口实现驱动作用。并且对系统中AD卡连续产生的原始的数字数据进行相应的信号预处理。例如在对试验的加载次数、速率以及累计变形率等数据进行实时计算时，便可根据信号预处理的结果来对相应的程序进行设定操作。在进行设定操作时不必对原样数据进行全面的保存，以免对系统的储存量占用太多，影响系统的使用。如果系统中的原始数据过于占用系统空间，那么此时就要对信息进行筛选留取有价值的数据信息。如对特征值的选择包括数据信息的最大、最小值或是谷值、峰值以及平均值等等。除此之外，还可以通过对数值的变换、压缩以及滤波等形式对系统进行信息预处理。就好比进行车辙实验时，我们将每秒车的反复运动用来表示汽车的加载速度，在进行相关的数据计算时，我们只能通过数字的消颤滤波以及时序状态之下的逻辑判断进行数据信息的预处理，而不能只以简单的数学公式来进行计算。至于对通道中数据的最大以及最小值进行处理则要相对简单的多，只需通过搜索功能找出比较简单的数值进行对比就能够得到。造成这种现象的原因是因为无论在何种情况下最大值与最小值都只有一个，因此信息数据比较容易被获得。而相较而言通道中的峰值与谷值的数据处理则较为复杂化了，要想对谷值与峰值进行比较则必须要通过一个环境安全、安静、不受任何干扰的系统进行判断。在进行这两项数值的信息预处理时，首先要将通道中所有的峰值与谷值的信息找出来，并且要对每个通道进行对噪音以及干扰信号的防止装置的设置以免在收集数据信息时会被通道中的噪音以及干扰因素影响，从而对准确的峰值与谷值信息进行误判。要想确保数据信息预处理的有效性还可以通过软件对多通道状态中的峰值和谷值进行捕捉，通过软件进行处理可以起到无视噪音以及干扰信号的作用。

3数据处理

3.1回放波形与直观数据的处理计算机数据采集系统的最基本的功能，就是回放波形图并进行直观的数据观察之后对数据信息进行处理。在对波形图回放完成之后，可以将鼠标变成大十字光标形式，并将光标移动到波形图框中的随意一点。在此时会发现鼠标的坐标值会在系统信息区的动态显示栏进行显示，而对于各通道中的位于光标点上或是光标右侧的曲线上的真实数据值也将会被系统同步搜索并在菜单栏中的“显示文本数据”对话框中输出。此时的回放波形图形的数字滤波器软件也会被触发，波形图原图中的噪声干扰波线以及信号的尖峰脉冲波线都会被进行平滑处理，处理过程中数字滤波器是不会考虑数据信息是否有用的。因此在实际的计算机数据采集信息系统中对于数据信息滤波器软件的应用以及对它的参数设置，都要考虑具体的实际情况在进行应用。如果想对波形图进行局部放大观察时，只需将鼠标的十字光标移动到指定区域并在左下角和右下角分别进行单击操作即可，此时指定观察区域就会放大甚至充满整个显示屏幕。如果要运用点式的绘图方式那么在图中信号的尖峰脉冲的前沿与后沿发生的，跳变过程将会无法显示。在图中我们只能看到尖峰脉冲中的顶峰或是谷底的值，只能显示少量的数据点。这些数据在进行图形观察时是非常容易被落下的，因此在实际的绘图中要采用点、线相结合的绘图方式，使尖峰脉冲的数据值更加的全面。

3.2回放波形与特殊点的处理在计算机数据采集系统对公路进行数据采集过程中，会形成相对来说较为复杂的波形数据，如果将这些数据放在曲线上进行分析，是不可信的。就以车辙实验为例，对于不同材质的公路路面同一车辆形成的车辙深度是不同的。假设实验车辆在某一路面往返运行一次，那么位移传感器就会将车辙的各个沟槽点的变形情况包括变形深度、宽度等数据信号进行依次的反映。依据这些数据信息进行图形的绘制，将沟槽中的各点中的时间与位移的坐标在图形中进行标识。此时我们会获得一条周期渐变的曲线，这条曲线中的波形的最高点与最低点对应的就是沟槽中的最深处以及最浅处了。将这些数据坐标以及最高、最低点进行相连就会形成一条包络线。对这条包络线进行观察就会发现车辙实验中沟槽的深浅度是随着时间的变化而变化的。但是由于道路路面的材质铺设并不均匀，因此实验的最深点和最浅点会出现不固定在同一位置的现象。就是会跟随者实验车辆的不断反复移动而发生位置的不断变化。为了对固定点进行变形测量，我们对实验车辆加装同步信号传感器装置，这样在每次的车辙运动到相应位置时传感器装置就会发出同步信号，从而对待测定位置的变形数据进行掌握。

在计算机数据采集系统的工作运行中，为了增快对大数据文件的处理速度，会建立相关的索引引擎。建立的引擎中的索引内容主要包括峰值、谷值、时间点、数据点以及同步值等等的坐标形式，还包括对实验数据中的最大和最小值以及总时间、点数等数据信息。这种形式的数据搜索，使图形的窗口坐标更加方便地在包络图线上进行直接的绘制。要想产生最后正确的索引文件就要在初次打开数据文件时对相关的数据文件进行自动处理并对原来的峰、谷值索引文件进行灵敏度修改后将其删除，在此时系统会自动的建立新的索引文件。与此同时要对谷、峰值以及同步点的收集通道进行噪声干扰以及信号干扰的幅度宽带的相关搜索设置，这样会对通道中的数据信息进行正确的掌握，进而保证了搜索文件的时间点以及数据点的相应的序号对应正确。

4数据输出以及相应报表的打印

计算机数据采集系统虽然在公路检测仪上的运用做了相关的数据采集以及实验操作，并且对相关的数据进行了综合的分析和处理。但是为了使数据采集系统可以被广泛的运用即具备开放性的特征，能够使系统软件的使用者可以对PC机中所包含的大量软件进行应用。该数据中的特殊点、波形数据以及原始的波形图形，都是可以以文本文件的形式实现数据输出的。比如其他的计算机数据采集系统用户可以通过相关的数据转化处理软件对系统中的数据信息加以利用。比较常见的数据处理软件就是大家熟知的MicrosoftExcel既电子数据表格处理软件。至于系统中的图形或是图表要进行数据输出处理，那么只需通过Windows的剪贴板进行直接的复制粘贴即可实现在各种应用程序中的无需转换格式的应用。最后要是想对软件进行预览，观看数据信息是否满足需求，只需通过Office一类的软件就可进行。若是达到制作标准，以网络的形式、刻录光盘的形式以及进行纸质打印即可。将最终形成的报告进行保存即可。这种数据输出与打印形式相较于传统的方式更加节约时间和成本，对环境保护起到促进作用。

5结语

计算机数据采集系统在公路检测仪中的应用，对于公路部门的工作效率提高具有重要意义。由于该系统对数据收集的准确性以及分析的精确性，对于公路事业的发展具有巨大的促进作用。

参考文献：

[1]游雪峰.分布式检测系统的网络通信研究[D].重庆大学,2006

[2]周勇.湘西高速公路滑坡监测关键技术及监测信息系统研究[D].中南大学,2012

[3]田广琳.基于虚拟仪器技术的柴油机综合性能检测系统研究[D].浙江大学,2006

作者：怀鼎玮 单位：渤海大学 信息科学与技术学院