一種立體局部樣方組網(wǎng)的分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)采集技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種立體局部樣方組網(wǎng)的分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)生產(chǎn)中，考慮到產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備性能等問題，通常都需要對工作現(xiàn)場的一些樣本參數(shù)進行監(jiān)測，取樣點的選取尤為關(guān)鍵，數(shù)據(jù)采集和傳輸在這一過程中必不可少。因此，從取樣到傳輸再到處理這一套方法具有越來越廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，為人類有效地獲取各種信息提供便利條件。
[0003]在生物學的靜態(tài)物種研究中樣方法的運用十分廣泛。樣方法中常采用五點取樣，根據(jù)不同的地域環(huán)境五點取樣有采用帶狀的五點矩形樣本，或是四角加一中心的五點矩形樣本。最近幾年又出現(xiàn)了一種三角形樣本，取樣規(guī)則不變。然而這些都是一種對地域范圍的二維總體的取樣，不適用于立體大型復(fù)雜總體。對于海洋生物、微生物的物種研究，樣方法無法滿足龐大立體總體的取樣，并且生物學上傳統(tǒng)的樣方法追求的是均勻取樣原則，無法適應(yīng)于局部特征明顯且局部采樣要求高的工業(yè)環(huán)境。
[0004]工業(yè)上參數(shù)監(jiān)測往往采用單點取樣，由于環(huán)境因素影響很大單次取樣數(shù)據(jù)準確性不是特別高，需進行多次取樣，舍去誤差較大點再求取平均值。在動態(tài)流體中進行單點多次取樣的樣本數(shù)據(jù)還可能因時間問題出現(xiàn)較大偏差。工業(yè)上傳統(tǒng)的樣本數(shù)據(jù)傳輸多為集線式，通常是對儀表設(shè)置一對一的采集設(shè)備，但是將所有樣點全部連到取樣架然后用一個超多路的大型采集卡整體采集。工業(yè)設(shè)備體積較大且現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，儀表的安裝位置分散，這種整體采集方式一方面容易產(chǎn)生安全隱患，另一方面對于整體采集設(shè)備的性能要求較高，設(shè)備較昂貴，不利于普遍工業(yè)生產(chǎn)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題一是樣方法是一種對地域范圍的二維總體的取樣，不適用于立體大型復(fù)雜總體;生物學上傳統(tǒng)的樣方法追求的是均勻取樣原則，無法適應(yīng)于局部特征明顯且局部采樣要求高的工業(yè)環(huán)境;二是工業(yè)上參數(shù)監(jiān)測往往采用單點取樣，由于環(huán)境因素影響很大單次取樣數(shù)據(jù)準確性不是特別高，需進行多次取樣;三是工業(yè)上傳統(tǒng)的整體采集方式一方面容易產(chǎn)生安全隱患，另一方面對于整體采集設(shè)備的性能要求較高，設(shè)備較昂貴。設(shè)計了一種立體局部樣方組網(wǎng)的分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及方法，采用了立體樣方模型，通過六點同時取樣，求取平均值得到樣方模型中心點的精確估計;且樣本數(shù)據(jù)的傳輸采用多級匯流分布式方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種立體局部樣方組網(wǎng)的分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括主機房和分站點，還包括立體樣方模型，所述立體樣方模型為正四棱雙錐結(jié)構(gòu)，六個尖角點分別設(shè)置六個采樣點，其中相鄰的每三個尖角點構(gòu)成一個等邊三角形，所述六個米樣點共一個球面;所述主機房、分站點和立體樣方模型連接成一對多分布式樹狀結(jié)構(gòu)。
[0007]—種利用立體局部樣方組網(wǎng)的分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的方法，包括以下步驟:
(1)在待采集數(shù)據(jù)的特征局部區(qū)域設(shè)置多個立體樣方模型，每個立體樣方模型檢測一個參數(shù)，取立體樣方模型六個采樣點上取樣值的平均數(shù)為該參數(shù)的取樣值，將該特征局部的多個立體樣方模型所采集的參數(shù)傳送至一個分站點處理；
(2)根據(jù)采集數(shù)據(jù)的需要在多個不同特征局部區(qū)域設(shè)置分站點；
(3)由多個不同特征局部區(qū)域的分站點將各自所采集的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理；
(4)再將不同特征局部各分站點預(yù)處理后的結(jié)果通過串口實時傳送到主機房匯總，由主機房進行進一步的數(shù)據(jù)分析、處理并實現(xiàn)實時監(jiān)測。
[0008]局部樣方法是指一些特定工業(yè)環(huán)境下局部區(qū)域特征值特別強烈的樣方布局模式。即在該局部設(shè)置多個這樣的樣方模型，每個模型負責一個參數(shù)的檢測，該局部的采集由一個微處理器負責，形成一個分站點負責局部樣方的采集和數(shù)據(jù)預(yù)處理工作。
[0009]各局部特征明顯的局部分處理器站點采集到數(shù)據(jù)后再通過分布式站點進行一對多通信，將各局部站點采集到的局部特征匯總到總機房進行進一步的數(shù)據(jù)分析和處理并實現(xiàn)實時監(jiān)測。
[0010]本發(fā)明所述的立體樣方模型是由八個等邊三角形構(gòu)成的標準正四棱雙錐結(jié)構(gòu)。共有八個面兩兩相對。工業(yè)上六合一的取樣點估值比單一取樣點的采樣值更具有參考意義，且在動態(tài)參數(shù)環(huán)境下取樣估值更為準確。在海洋或深層土壤生物物種研究中，類比于平面上的矩形樣方法，提供了一種新的立體樣方手段來獲取立體空間的物種分布信息。在相對的八個面中，穿越其中四個面的生物可以被計數(shù)，而相對的四個面將不被計數(shù)。這也能符合樣方法的基本計算規(guī)則。具有很高的可靠性和準確性。
[0011]本發(fā)明所述的局部采樣到整體分析的分布式數(shù)據(jù)傳輸方法是一個局部多采樣點匯集到局部分站點，多局部分站點匯集到總站點的一個二級的一對多分布式樹狀結(jié)構(gòu)。
[0012]該結(jié)構(gòu)相比于已有結(jié)構(gòu)設(shè)備優(yōu)勢在于，隨著工業(yè)設(shè)備體積的增長，取樣點的數(shù)量越來越龐大，末端數(shù)據(jù)通道的需求也會不斷加大，二級一對多結(jié)構(gòu)可以同理升級為三級甚至四級結(jié)構(gòu)，越來越多的數(shù)據(jù)流通過該結(jié)構(gòu)仍能匯集到一臺主機上來。
[0013]本發(fā)明的有益效果:1.本發(fā)明提出了一套全新的立體樣方模型。適用于立體環(huán)境下的物種研究和工業(yè)數(shù)據(jù)采集。
[0014]2.本發(fā)明中的局部樣方法的適應(yīng)性強，適用于各種局部特征明顯的環(huán)境。包括鍋爐化學成分，江河湖海水質(zhì)監(jiān)測等。
[0015]3.本發(fā)明中的分布式布局的效率和安全性高。多對一數(shù)據(jù)流的并轉(zhuǎn)串可拓展到多級。
[0016]4.本發(fā)明的應(yīng)用前景廣泛。適用于生物，環(huán)境衛(wèi)生，工業(yè)設(shè)備參數(shù)監(jiān)測，家庭安全監(jiān)測等方面。
[0017]5.本發(fā)明的立體樣方模型可以很好的適用于海洋生物的研究，立體樣方模型通過六點同時取樣，求取平均值得到樣方模型中心點的精確估計。采用多級匯流分布式方法相對于現(xiàn)有技術(shù)其結(jié)構(gòu)簡單，數(shù)據(jù)流清晰，數(shù)據(jù)通道拓展性強，支持大量數(shù)據(jù)的同步采集，安全性能好。
【附圖說明】
[0018]圖1為本