嵌入式技术在数据采集系统中的应用

嵌入式技术在数据采集系统中的应用

王邵博

中国直升机设计研究所，江西 · 景德镇 333000

【摘要】随着科学技术的不断发展，由于嵌入式的技术有着比较强的软件和硬件可裁剪性，另外其存在较低功耗、较小质量及成本低等特点。这种嵌入式技术非常适用于各种比较复杂的现场数据采集。因此，论文对嵌入式系统进行了概述，同时研究了嵌入式物联网数据的采集系统、海洋的气象数据采集系统及矿井数据的采集系统方面的应用，深入探讨了嵌入式技术在数据采集系统内的广泛使用，另外分析了未来嵌入式技术应用到数据采集系统当中的发展趋势，力求进一步促进嵌入式技术持续健康的发展。

With the continuous development of science and technology, embedded technology has relatively strong software and hardware tailorability, in addition to its low power consumption, small quality and low cost. This embedded technology is very suitable for a variety of more complex field data collection. Therefore, this paper summarizes the embedded system, studies the application of the embedded Internet of things data collection system, the ocean meteorological data collection system and the mine data collection system, and deeply discusses the extensive application of the embedded technology in the data collection system. In addition, it analyzes the development trend of the embedded technology applied in the data collection system in the future, strive to further promote the sustainable and healthy development of embedded technology.

【关键词】嵌入式技术；数据采集系统；应用

Key words: embedded technology; data acquisition system; application

【个人简介】王邵博（1993-），男，助理工程师，从事测控技术方面的研究。

1 引言 最近几年时间里，物联网、环境监测以及智慧城市等概念逐渐兴起，这些都能够相互之间进行联系和沟通。然而，要想实现事物之间密切的联系，除了应用网络技术之外，还需要一种采集大量数据的关键技术^[1]。在当前数字化及信息化影响之下，嵌入式系统正在进行迅速的发展，嵌入式的采集技术不完善。微处理器存在比较高的位数，其内核功能逐渐变大，进而出现了众多的嵌入式硬件系统、嵌入式的操作系统以及全方位的嵌入式软件系统等^[2]。这在一定程度上对传统单片机进行取代。因此，论文对嵌入式系统进行了概述，同时研究了嵌入式物联网数据的采集系统、海洋的气象数据采集系统以及矿井数据的采集系统方面的应用，深入探讨了嵌入式技术在数据采集系统内的广泛使用，另外分析了未来嵌入式技术应用到数据采集系统当中的发展趋势，力求进一步促进嵌入式技术持续健康的发展。

2 嵌入式系统的相关概述

嵌入式系统是利用现代化计算机技术作为前提的一种控制系统。它可以更好的实现辅助、控制、目标监视等功能。嵌入式系统含有软件部分和硬件部分。在硬件部分当中含有数据接口、存储器、微处理器。在软件系统内含有网络、接口、操作系统以及文件系统等部分^[3]。为了更好的完成对数据高效的输出和输入、硬件初始化等能力，一般情况下嵌入式系统还在软件及硬件间增加中间的层。利用编程，在微处理器控制范围内，能够更好的对硬件资源工作进行协调，进而实现了地理系统功能控制。由于嵌入式系统存在着较强的实用性、专业性及低功耗等优点。嵌入式系统广泛的使用在了通信、航空、医疗、电子以及化工等各个行业。

3 嵌入式技术在数据采集系统内的应用

3.1 矿井数据采集系统中的应用

矿井因为要在地下工作，存在比较强的危险性。利用监测系统实时的监测井下状态是一类更为有效的安全手段。这些措施内，比较流行的方法就是采用ARM嵌入式硬件平台、无线传感器网络组合而成的一种井下数据的采集系统。基于嵌入式技术的矿井数据采集系统通过三部分构成，分别是传感器、监控中心、采集控制层

^[4]。在各个要监测的地方安装传感器。这就实现了实时对井下各区域物理参数进行显示，实时完成井下区域温度、湿度、压力以及振动等参数的监控。利用采集控制层来对所有的传感器进行统一协调，有效的控制传感器采集及停止动作。传感器采集得出的数据利用采集控制层来进行预处理和收集，接着将预处理之后的数据向井上监控中心进行传递。监控中心接收到井下数据后，利用处理并分析这些数据，同时将分析的结果在屏幕中进行显示。当哪一项数据不在安全范围的时候，系统就会自动进行报警，进而实现了动态监控井下状态。

3.2 海洋气象的数据采集系统应用

随着世界陆地的资源不断被人们所消耗，海洋活动不断变为人们活动重要的构成。海洋环境严重影响了全球气候，进而出现比较严重的气象灾害。所以，非常有必要实施监测海洋气象环境。海洋气象数据包括的参数主要存在温湿度、大气压、风速和风向等。最近几年时间里，许多基于嵌入式系统的海洋气候数据采集系统得到了应用，进而弥补了一些问题，并且得到了广泛的应用和发展。第一，现场传感器网络主要的责任为各类气象参数实时的采集，接着利用无线网络传递到ARM处理器内。处理器预处理数据后，将原始数据保存到外部的存储设备内，另外利用网络将处理之后的数据传递到控制中心内。因为海洋气象数据存在比较庞大的数量。嵌入式系统通常会给嵌入式的系统程序留下比较多的空间。在基于嵌入式技术的海洋气候数据采集系统当中，其广泛应用到了海洋气象观测站及远洋船舶当中。

3.3 嵌入式的物联网数据采集系统的应用

最近几年时间里，智慧城市、环境监测技术、车联网及移动支付等技术得到了迅速发展，进而让物联网得到了更加广泛的实用化利用。在物联网当中，大量的数据采集为实现物联关键的技术。传统单片机技术不断体现出较多的不足，然而智能化嵌入式设备的研发，变为物联网数据采集最好的选择。一般状况下，比较常见的嵌入式物联网采集系统控制器应用了ARM微处理器，接着融合了数据采集模块、系统管理模块及视频监控模块组合而成了功能健全的采集系统。数据间的传递通常是通过统一通讯协议来逐渐规范化，进而在所有的节点间都能够对数据进行共享。数据通过4G的无线通信模块来传递到了移动基站，然后进入到了互联网内，最后存储在服务器数据库内。用户利用互联网对各项数据进行访问，建立了功能大，性能好以及较强可靠性的物联网云平台。

4 结语

随着电子技术发展越来越快，嵌入式技术得到了广泛的应用。它逐渐向着智能化、实用化、网络化和精简化的趋势所发展。在当前数字化以及信息化影响之下，嵌入式系统正在进行迅速的发展，嵌入式软件技术不断的健全。微处理器的位数越来越高，内核的功能越来越强，进而出现了众多的嵌入式硬件系统、嵌入式的操作系统及全方位的嵌入式软件系统等。这在一定程度上对传统单片机进行取代。这种发展方向与当前数据采集系统和复杂的整体趋势所符合，进而给未来大型的智能化数据采集系统带来比较大的支撑。

【参考文献】

[1]王海波,汤东阳,赵德明.嵌入式技术发展综述[J].数字技术与应用,2014,(6).

[2]于在川.基于ARM嵌入式系统的矿井数据采集应用[J].建筑工程技术与设计.2017,(32):2796-2796.

[3]刘涛.利用ARM嵌入式设计海洋气象数据采集存储模块[J].舰船科学技术.2017,(6):186-188.

[4]陈宇.基于Linux的嵌入式物联网数据采集系统开发[D].南京理工大学,2016.