基于wifi的数据采集系统设计文献综述

 2021-11-08 22:05:35

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文 献 综 述

一、 概述

目前GPRS网络作为无线通讯数据传输的主要手段之一,使用方式灵活,方便可靠。本数据采集系统采集模拟量数据,利用CPU集成AD转换器,将模拟信号转换成数字信号上传,实现数据采集功能。上传机采用GPRS无线方式,避免现场接线困难。

二、国内外研究现状

无线技术的发展为无线数据采集系统的开发和应用提供了良好的环境和条件。目前在全球100多个国家共有WiFi热点超过65000个。2005年,美国是拥有热点最多的国家,共有大约27600个热点;英国紧随其后,拥有大约10500个热点:德国处于第三的位置,为大约6200个热点。不过,目前伦敦却是拥有热点最多的城市,它有大约1200个热点;东京位列第二,有1000多个;巴黎以771的数量处于第三位。美国第一的城市是纽约,有545个热点。酒店和旅游点的热点领先于全球其他地方,汇聚了大约18600个热点。大约有12400个热点在餐厅,10600个热点在咖啡馆。现在有100个国家有WiFi热点,世界上的大城市都实现了热点的覆盖。短短几年内,WiFi热点迅速增长,公共wiFi已经真正成为人们用于在全球保持联系的一种重要的方法。2007年9月,首次登陆中国的全球WiFi高峰会议在中国北京国宾酒店隆重召开。英特尔和思科共同宣布WiFi802.llN草案2.0版。802.lln带来的巨大带宽提升正使其成为无线技术领域的最大热点。 802.1In将成就数字家庭,覆盖整个房屋提供最佳用户体验:语音电话、视频游戏以及其他多媒体应用; 802.1In在企业应用中支持多用户和数据密集型应用(如视频)。在目前全世界己有3900种产品通过Wi FiCERTIFIED认证的基础上,WiFi联盟推出 802.1Indraft2.0认证,并预计到2012年大约有90%的WiFi芯片组产品将执802.nn标准。由此可以看出,国外WiFi的应用正在以一个潮热化状态发展。

数据采集与处理一直是生产实践研究与应用领域的一个热点和难点。随着微电子制造工艺水平的飞速提高及数据分析理论的进一步完善与成熟[1],目前国内外对数据采集系统的高性能方面的研究上取得了很大的成就[2]。就A/D转换的精度、速度和通道数来说,采样通道由单通道发展到双通道、多通道、采样频率、分辨率、精度逐步提高为分析功能的加强提供了前提条件。而在数据分析的微处理器上,最初的数据采集系统以8位单片机为核心。随着微电子技术的不断发展,新兴单片机的不断问世,十六位、三十二位单片机也为数据采集系统研制厂家所采用。总之,伴随着高性能微处理器的采用和用户技术要求的不断提高,数据采集系统也越来越完善。

就国内情况来看,虽然,现在随着计算机的发展出现了许多无线产品,尤其是与计算机配套的外部设备,比如无线鼠标、无线键盘、无线摄像头等。但是,真正将无线技术应用到实际的工程应用领域,尤其是工程建筑,如桥梁建设、公路建设等工程领域中的例子,到目前为止还不是很多。因为,在实际的工程应用中必须要考虑的因素很多,那么对所需的无线数据采集设备的要求也会更高。无线通信技术的发展为无线数据采集系统的开发和应用提供了很好的开发应用环境。

三、关键技术

数据采集系统在绝大多数利用计算机进行的控制和数据分析场合中,都离不开对模拟信号的采集[3]。工业现场的复杂性决定模拟信号性质的多样化。因此,根据具体工程要求的不同,对测量的技术要求也不尽相同。不仅如此,在大多数测量对象比较复杂或进行高精度控制的情况下,一般都会对采样的精度、速度、通道数等技术指标同时提出很高的要求,比如在一些电气设备的故障诊断中,除了要求采样具有很高的速度和精度外,还需要能对多个通道的输入信号采集并且是同步进行采集。尽管多通道数据采集系统有极其广泛的应用范围,而且有着多种多样的实现方式。但这些实现方式也都不能做到尽善尽美。在系统同步性方面,即使有的系统没要求。大多数系统都是先对单路所采集的数据进行处理,等到处理完一路后,再对另外一路数据进行处理。这暴露了一个问题,若系统对同步性有要求,那我们该如何去实现?可以解决此问题的方案有二级时钟分配方案。另外,有的系统要求对所采集数据进行长时间存储,这就对存储器容量有了一定的要求,可采取的方案有才用硬盘或SD卡作为存储介质。总之,多通道数据采集系统暴露出的一些问题,都能找到解决的方案。但一种综合了多种解决方案的设计尚未给出,或者是基于设计成本或者使用功耗问题。在设计的过程中,我们可根据具体情况进行具体分析,然后给出符合我们要求的设计方案。

GPRS和以往连续在频道传输的方式不同,是以封包式来传输,因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算[4],并非使用其整个频道,理论上较为便宜。GPR是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。相对原来GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式,GPRS是分组交换技术,具有高速传输的优点。通俗地讲,GPRS是一项高速数据处理的技术,方法是以分组的形式传送资料到用户上[5]。也正因为GSM是一种电路交换系统,而GPRS是一种分组交换系统,因此,GPRS特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输[6],也适用于偶尔的大数据量传输。这一特点正适合大多数移动互联的应用。高速传输:GPRS采用分组交换的技术,数据传输速率最高理论值能达171.2kb/s。电路交换数据业务,速率为每秒9.6K比特,因此电路交换数据业务(简称CSD)与GPRS的关系就象是9.6KModem和33.6K、56K的Modem的区别一样,传输速度大大提高[7-10]。GPRS还具有数据传输与话音传输可同时进行或切换进行的优势[11]。可用于恶劣工业现场环境[12];使用方便、灵活、可靠,多重技术保障产品高度稳定、完全透明数据传输模式,可实现点对点,点对多点等灵活的组网方式。此外,GPRS还有一个最大的优点就是组建价格便宜,使用成本小[13-16]

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