Устройства записи и отслеживания данных

Введение

Устройство записи данных

устройства отслеживания траектории

Регистратор данных (также записывающее устройство данных или регистратор данных) – это электронное устройство, которое записывает данные с течением времени или о местоположении, используя встроенный прибор или датчик, либо внешние приборы и датчики. Все чаще, но не всегда, они основаны на цифровом процессоре (или компьютере) и называются цифровыми регистраторами данных (DDL). Как правило, они небольшие, работают от батарей, портативные 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, просмотра и анализа собранных данных, в то время как другие имеют локальный интерфейс (клавиатура, ЖК-дисплей) и могут использоваться как автономные устройства. Регистраторы данных варьируются от универсальных типов для широкого спектра измерительных приложений до очень специфических устройств, предназначенных для измерений только в одной среде или для одного типа применения. Универсальные типы обычно программируемые, однако многие остаются статичными устройствами с ограниченным количеством или полным отсутствием изменяемых параметров. Электронные регистраторы данных заменили самописцы во многих областях применения. Одним из основных преимуществ использования регистраторов данных является возможность автоматического сбора данных в режиме 24/7. После активации регистраторы данных обычно устанавливаются и оставляются без присмотра для измерения и записи информации на протяжении всего периода мониторинга. Это позволяет получить полную и точную картину контролируемых условий окружающей среды, таких как температура и относительная влажность воздуха. Стоимость регистраторов данных снижается с годами по мере совершенствования технологий и снижения затрат. Простые одноканальные регистраторы данных могут стоить всего 25 долларов. Более сложные регистраторы могут стоить сотни или тысячи долларов.

Форматы данных

Стандартизация протоколов и форматов данных долгое время была проблемой, но сейчас наблюдается её рост в отрасли, и XML, JSON и YAML всё чаще внедряются для обмена данными. Развитие Семантической сети и Интернета вещей, вероятно, ускорит эту тенденцию.

Протоколы приборостроения

Было стандартизировано несколько протоколов, включая интеллектуальный протокол SDI-12, который позволяет подключать некоторые приборы к различным регистраторам данных. Этот стандарт не получил широкого распространения за пределами экологической отрасли. SDI-12 также поддерживает подключение нескольких приборов к одной линии. Некоторые компании, занимающиеся регистрацией данных, теперь также поддерживают стандарт MODBUS. Он традиционно используется в области промышленного управления, и многие промышленные приборы поддерживают этот стандарт связи. Еще один протокол с возможностью подключения нескольких приборов к одной линии, который сейчас начинает применяться все шире, основан на CAN Bus (ISO 11898). Некоторые регистраторы данных используют гибкую среду скриптов для адаптации к различным нестандартным протоколам.

Регистрация данных против получения данных

Термины "регистрация данных" и "сбор данных" часто используются как взаимозаменяемые. Однако, в историческом контексте, они существенно различаются. Регистратор данных является системой сбора данных, но система сбора данных не обязательно является регистратором данных. Регистраторы данных обычно имеют более низкую скорость дискретизации. Максимальная скорость дискретизации 1 Гц может считаться очень высокой для регистратора данных, но очень низкой для типичной системы сбора данных. Регистраторы данных по умолчанию являются автономными устройствами, в то время как типичные системы сбора данных должны быть подключены к компьютеру для сбора данных. Эта автономность регистраторов данных подразумевает наличие встроенной памяти для хранения собранных данных. Иногда эта память очень велика, чтобы вместить данные за много дней или даже месяцев непрерывной записи. Эта память может быть статической оперативной памятью с резервным питанием, флэш-памятью или EEPROM. Более ранние регистраторы данных использовали магнитную ленту, перфорированную бумажную ленту или непосредственно отображаемые записи, такие как "самописцы". Учитывая длительное время записи регистраторов данных, они обычно оснащены механизмом для записи даты и времени в виде временной метки, чтобы гарантировать, что каждое зарегистрированное значение данных связано с датой и временем сбора, формируя последовательность событий. Поэтому регистраторы данных обычно используют встроенные часы реального времени, отклонение которых может быть важным фактором при выборе между регистраторами данных. Регистраторы данных варьируются от простых устройств с одним каналом ввода до сложных многоканальных приборов. Как правило, чем проще устройство, тем меньше гибкость программирования. Некоторые более сложные приборы позволяют выполнять межканальные вычисления и генерировать сигналы тревоги на основе заданных условий. Новейшие регистраторы данных могут обслуживать веб-страницы, позволяя большому количеству людей удаленно контролировать систему. Автономность и удаленный характер многих приложений регистраторов данных подразумевает необходимость питания от источника постоянного тока, например, батареи. Для питания также может использоваться солнечная энергия. Эти ограничения обычно приводят к тому, что устройства, которые они предлагают, отличаются чрезвычайно высокой энергоэффективностью по сравнению с компьютерами. Во многих случаях они должны работать в суровых условиях окружающей среды, в которых компьютеры не будут работать надежно. Эта автономность также требует, чтобы регистраторы данных были чрезвычайно надежными. Поскольку они могут работать в течение длительного времени без остановки, с минимальным или отсутствующим контролем со стороны человека, и могут быть установлены в суровых или отдаленных местах, крайне важно, чтобы, пока они подключены к источнику питания, они не прекращали регистрацию данных ни по какой причине. Производители прилагают все усилия, чтобы обеспечить надежность устройств в этих условиях. Таким образом, регистраторы данных практически полностью защищены от проблем, которые могут повлиять на компьютер общего назначения в том же приложении, таких как сбои программ и нестабильность некоторых операционных систем.

The terms data logging and data acquisition are often used interchangeably. However, in a historical context, they are quite different. A data logger is a data acquisition system, but a data acquisition system is not necessarily a data logger. Data loggers typically have slower sample rates. A maximum sample rate of 1 Hz may be considered to be very fast for a data logger, yet very slow for a typical data acquisition system. Data loggers are implicitly stand alone devices, while typical data acquisition systems must remain tethered to a computer to acquire data. This stand alone aspect of data loggers implies onboard memory that is used to store acquired data. Sometimes this memory is very large to accommodate many days, or even months, of unattended recording. This memory may be battery backed static random access memory, flash memory, or EEPROM. Earlier data loggers used magnetic tape, punched paper tape, or directly viewable records such as "strip chart recorders". Given the extended recording times of data loggers, they typically feature a mechanism to record the date and time in a timestamp to ensure that each recorded data value is associated with a date and time of acquisition to produce a sequence of events. As such, data loggers typically employ built in real time clocks whose published drift can be an important consideration when choosing between data loggers. Data loggers range from simple single channel input to complex multi channel instruments. Typically, the simpler the device the less programming flexibility. Some more sophisticated instruments allow for cross channel computations and alarms based on predetermined conditions. The newest data loggers can serve web pages, allowing numerous people to monitor a system remotely. The unattended and remote nature of many data logger applications implies the need for some applications to operate from a DC power source, such as a battery. Solar power may be used to supplement these power sources. These constraints have generally led to ensuring that the devices they market are extremely power efficient relative to computers. In many cases, they are required to operate in harsh environmental conditions where computers will not function reliably. This unattended nature also dictates that data loggers must be extremely reliable. Since they may operate for long periods nonstop with little or no human supervision and may be installed in harsh or remote locations, it is imperative that so long as they have power, they will not fail to log data for any reason. Manufacturers go to great lengths to ensure that the devices can be depended on in these applications. As such data loggers are almost completely immune to the problems that might affect a general purpose computer in the same application, such as program crashes and the instability of some operating systems.