Регистратор данных

Куб регистратора данных, хранящий технические данные и данные датчиков

Регистратор данных (также регистратор данных или регистратор данных ) — это электронное устройство, которое записывает данные с течением времени или о местоположении либо с помощью встроенного инструмента или датчика , либо с помощью внешних инструментов и датчиков. Все чаще, но не полностью, они основаны на цифровом процессоре (или компьютере) и называются цифровыми регистраторами данных (DDL). Как правило, они небольшие, портативные, питаются от батарей и оснащены микропроцессором, внутренней памятью для хранения данных и датчиками. Некоторые регистраторы данных взаимодействуют с персональным компьютером и используют программное обеспечение для активации регистратора данных, а также просмотра и анализа собранных данных, в то время как другие имеют локальное интерфейсное устройство (клавиатуру, ЖК-дисплей) и могут использоваться как автономное устройство.

Регистраторы данных варьируются от типов общего назначения для различных измерительных приложений до очень специфических устройств для измерений только в одной среде или типе приложения. Обычно типы общего назначения являются программируемыми ; однако многие из них остаются статичными машинами с ограниченным количеством изменяемых параметров или без них. Электронные регистраторы данных заменили самописцы во многих приложениях.

Одним из основных преимуществ использования регистраторов данных является возможность автоматического сбора данных круглосуточно. После активации регистраторы данных обычно развертываются и оставляются без присмотра для измерения и записи информации в течение периода мониторинга. Это позволяет получить полную и точную картину контролируемых условий окружающей среды, таких как температура воздуха и относительная влажность.

Стоимость регистраторов данных с годами снижается по мере совершенствования технологий и снижения затрат. Простые одноканальные регистраторы данных стоят всего 25 долларов. Более сложные регистраторы могут стоить сотни или тысячи долларов.

Форматы данных

Стандартизация протоколов и форматов данных была проблемой, но сейчас она растет в отрасли, и XML , JSON и YAML все чаще используются для обмена данными. Развитие семантической сети и Интернета вещей , вероятно, ускорит эту нынешнюю тенденцию.

Протоколы приборов

Несколько протоколов были стандартизированы, включая интеллектуальный протокол SDI-12 , который позволяет подключать некоторые приборы к различным регистраторам данных. Использование этого стандарта не получило широкого признания за пределами экологической отрасли. SDI-12 также поддерживает многоточечные инструменты. Некоторые компании, занимающиеся регистрацией данных, теперь также поддерживают стандарт MODBUS . Он традиционно использовался в области промышленного управления, и многие промышленные приборы поддерживают этот стандарт связи. Другой многоточечный протокол, который сейчас начинает получать все более широкое распространение, основан на CAN-Bus (ISO 11898). Некоторые регистраторы данных используют гибкую среду сценариев для адаптации к различным нестандартным протоколам.

Регистрация данных и сбор данных

Термины «регистрация данных» и «сбор данных» часто используются как взаимозаменяемые. Однако в историческом контексте они совершенно разные. Регистратор данных — это система сбора данных, но система сбора данных не обязательно является регистратором данных.

Регистраторы данных обычно имеют более низкую частоту выборки . Максимальная частота дискретизации 1 Гц может считаться очень высокой для регистратора данных, но очень низкой для типичной системы сбора данных.
Регистраторы данных по сути являются автономными устройствами, в то время как типичные системы сбора данных должны оставаться привязанными к компьютеру для сбора данных. Этот автономный аспект регистраторов данных подразумевает встроенную память, которая используется для хранения полученных данных. Иногда эта память очень велика, чтобы вместить многие дни или даже месяцы автоматической записи. с батарейным питанием Эта память может быть статической оперативной памятью , флэш-памятью или EEPROM . Раньше в регистраторах данных использовались магнитная лента , перфолента или записи, доступные для непосредственного просмотра, такие как «ленточные самописцы ».
Учитывая увеличенное время записи регистраторов данных, они обычно оснащены механизмом записи даты и времени в метку времени , чтобы гарантировать, что каждое записанное значение данных связано с датой и временем сбора данных для создания последовательности событий . Таким образом, регистраторы данных обычно используют встроенные часы реального времени , опубликованный дрейф которых может быть важным фактором при выборе между регистраторами данных.
Регистраторы данных варьируются от простых одноканальных устройств ввода до сложных многоканальных приборов. Обычно, чем проще устройство, тем меньше гибкости программирования. Некоторые более сложные инструменты позволяют выполнять межканальные вычисления и подавать сигналы тревоги на основе заранее определенных условий. Новейшие регистраторы данных могут обслуживать веб-страницы, позволяя множеству людей удаленно контролировать систему.
Автоматический и удаленный характер многих приложений регистрации данных подразумевает необходимость работы некоторых приложений от источника питания постоянного тока , такого как батарея . Солнечная энергия может использоваться в качестве дополнения к этим источникам энергии. Эти ограничения обычно приводят к тому, что устройства, которые они продают, являются чрезвычайно энергоэффективными по сравнению с компьютерами. Во многих случаях им приходится работать в суровых условиях окружающей среды, где компьютеры не будут работать надежно.
Эта автоматическая природа также требует, чтобы регистраторы данных были чрезвычайно надежными. Поскольку они могут работать в течение длительного периода времени без перерыва практически без присмотра человека и могут быть установлены в суровых или отдаленных местах, крайне важно, чтобы, пока у них есть питание, они не переставали регистрировать данные по какой-либо причине. Производители делают все возможное, чтобы гарантировать, что на эти устройства можно положиться в этих приложениях. Поскольку такие регистраторы данных почти полностью защищены от проблем, которые могут повлиять на компьютер общего назначения в том же приложении, таких как сбои программ и нестабильность некоторых операционных систем.

Приложения

Приложения регистрации данных включают в себя:

Автоматическая запись метеостанции (например, ветра скорости /направления , температуры , относительной влажности , солнечной радиации ).
Автоматическая гидрографическая запись (например, уровень воды, глубина воды, расход воды, pH воды, проводимость воды).
Автоматическая регистрация уровня влажности почвы.
Автоматическая регистрация давления газа.
Морские буи для регистрации различных условий окружающей среды.
Учет дорожного движения.
Измерение температуры (влажности и т. д.) скоропортящихся продуктов во время транспортировки: Холодовая цепь . ^[1]
Измерьте изменения интенсивности света.
Измерение температуры фармацевтической продукции, лекарств и вакцин во время хранения
Измерение температуры и влажности скоропортящихся продуктов во время транспортировки для обеспечения соблюдения холодовой цепи.
Мониторинг процессов для приложений по техническому обслуживанию и устранению неполадок.
Мониторинг процесса для проверки условий гарантии
Исследования дикой природы с помощью всплывающих архивных тегов
Измерьте вибрацию и ударную нагрузку (высота падения) в распределительной упаковке . ^[2]
Контроль уровня в резервуаре.
Мониторинг деформаций любого объекта с помощью геодезических или геотехнических датчиков, контролируемых автоматической системой контроля деформаций .
Экологический мониторинг .
Тестирование автомобиля (включая краш-тесты)
Автогонки
Контроль состояния реле железнодорожной сигнализации.
Для научного образования, позволяющего «измерять», «научно исследовать» и ценить «изменения».
Регулярно записывайте данные о тенденциях при мониторинге ветеринарных показателей жизнедеятельности.
Запись профиля нагрузки для управления энергопотреблением.
Использование температуры, влажности и мощности для исследований эффективности отопления и кондиционирования воздуха.
Мониторинг уровня воды для исследования подземных вод.
Цифровой электронный анализатор шины для отладки и проверки

Примеры

Регистраторы черного ящика (стимул/реакция) :
- Регистратор полетных данных (FDR) — это записывающее оборудование, используемое для сбора конкретных данных о характеристиках самолета. Этот термин также может использоваться, хотя и менее точно, для описания диктофона в кабине экипажа (CVR), другого типа устройства записи данных, обнаруженного на борту самолета.
- Регистратор данных о событиях (EDR) — это устройство, устанавливаемое производителем на некоторые автомобили , которое собирает и хранит различные данные в течение периода времени непосредственно до и после аварии.
- Регистратор данных рейса (РДР) — это система регистрации данных, предназначенная для сбора данных с различных датчиков на борту судна.
- Регистратор событий поезда - это устройство, которое записывает данные о работе органов управления поездом и производительности в ответ на эти органы управления и другие системы управления поездом.
- Регистратор данных об авариях (ADR) — это устройство для инициирования аварий или происшествий на большинстве видов наземных транспортных средств и записи соответствующих данных. В автомобилях все диагностические коды неисправностей (DTC) регистрируются в блоках управления двигателем (ECU), поэтому во время обслуживания автомобиля инженер по техническому обслуживанию считывает все коды DTC с помощью Tech-2 или аналогичных инструментов, подключенных к блоку управления двигателем. Порт диагностики платы и позволит узнать о проблемах, возникших в автомобиле. небольшой регистратор данных OBD для непрерывной записи данных автомобиля. Иногда к тому же порту подключается
- При проектировании встроенных систем и цифровой электроники специализированный высокоскоростной цифровой регистратор данных помогает преодолеть ограничения более традиционных инструментов, таких как осциллограф и логический анализатор . Основным преимуществом регистратора данных является его способность записывать очень длинные трассировки, что оказывается очень полезным при попытке исправить функциональные ошибки, которые случаются время от времени.
- В гоночной индустрии регистраторы данных используются для записи таких данных, как точки торможения, время круга/сектора и карты треков, а также любые бортовые датчики автомобиля.
Регистраторы данных о состоянии здоровья :
- Выращивание, приготовление, хранение и транспортировка продуктов питания. Регистраторы данных обычно используются для хранения данных и имеют небольшой размер.
- Холтер -монитор – портативное устройство для непрерывного мониторинга различной электрической активности сердечно-сосудистой системы в течение не менее 24 часов.
- Электронные регистраторы медицинских карт .
Другие регистраторы общего сбора данных :
- Инструмент сбора данных (научных) экспериментальных испытаний.
- Сверхширокополосный регистратор данных, высокоскоростная запись данных со скоростью до 2 гигавыборок в секунду.

Будущие направления

Регистраторы данных сейчас меняются быстрее, чем когда-либо прежде. Первоначальная модель автономного регистратора данных заменена на устройство, которое собирает данные, но также имеет доступ к беспроводной связи для оповещения о событиях, автоматического сообщения данных и дистанционного управления. Регистраторы данных начинают обслуживать веб-страницы для текущих показаний, отправлять по электронной почте свои сигналы тревоги и передавать по FTP свои ежедневные результаты в базы данных или напрямую пользователям. Совсем недавно наметилась тенденция перехода от проприетарных продуктов с коммерческим программным обеспечением к программно-аппаратным устройствам с открытым исходным кодом. Raspberry Pi Одноплатный компьютер — это, среди прочего, популярная платформа, на которой размещаются операционные системы Linux реального времени или Linux с вытесняющим ядром со многими

цифровые интерфейсы, такие как I2C , SPI или UART, обеспечивают прямое соединение цифрового датчика и компьютера,
и неограниченное количество конфигураций для отображения измерений в режиме реального времени через Интернет , обработки данных, построения графиков и диаграмм...

См. также

Черный ящик
Анализатор шины
Регистрация компьютерных данных : API-интерфейсы регистрации, журналы сервера и системный журнал, веб-логи и веб-счетчики.
Система непрерывного мониторинга выбросов
Интеллект во время выполнения
Регистратор последовательности событий
СенсорML
Регистратор данных ударов и вибрации
Регистратор данных температуры

Ссылки

^ Рива, Марко; Пьерджованни, Ширальди, Лучано; Ширальди, Альберто (январь 2001 г.). «Показатели температурно-временных показателей при исследовании температурного воздействия упакованных свежих продуктов». Упаковочные технологии и наука . 14 (1): 1–39. дои : 10.1002/pts.521 . S2CID 108566613 .
^ Сингх, Дж; Сингх, Берджесс (2007). «Измерение, анализ и сравнение условий шока и падения посылок в почтовой службе США с коммерческими перевозчиками» . Журнал тестирования и оценки . 35 (3): 100787. дои : 10.1520/JTE100787 .

[1] Рива, Марко; Пьерджованни, Ширальди, Лучано; Ширальди, Альберто (январь 2001 г.). «Показатели температурно-временных показателей при исследовании температурного воздействия упакованных свежих продуктов». Упаковочные технологии и наука . 14 (1): 1–39. дои : 10.1002/pts.521 . S2CID 108566613 .

[2] Сингх, Дж; Сингх, Берджесс (2007). «Измерение, анализ и сравнение условий шока и падения посылок в почтовой службе США с коммерческими перевозчиками» . Журнал тестирования и оценки . 35 (3): 100787. дои : 10.1520/JTE100787 .

[1]

[2]