数据采集设备及方法、电子设备和计算机存储介质与流程

1.本发明实施例涉及计算机技术领域，特别涉及数据采集设备及方法、电子设备和计算机存储介质。


背景技术：

2.研究人员在研究过程中，通常需要检测某些物体或设备在一些特殊工况下的相关数据，比如需要检测汽车在高速运行过程中发生碰撞的电性能测试数据，汽车在高速运行过程中发生碰撞的时间短，但目前的采集设备的采集频率都比较低，难以达到采集特殊工况下的数据的要求。


技术实现要素：

3.本发明实施例的目的在于提供一种数据采集设备及方法、电子设备和计算机存储介质，提供了采样频率大于预设阈值的一种高速数据采集设备。
4.为解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种数据采集设备，包括：至少一开关器件、控制模块、采样模块和显示模块，控制模块分别连接于各开关器件的控制端，采样模块用于通过各开关器件连接于待采样设备，采样模块还连接于显示模块；控制模块用于在接收到用户通过可视化界面发送的高速采样指令后，以大于预设阈值的频率控制各开关器件导通或断开；采样模块用于通过处于导通状态的各开关器件实时采集待采样设备的采样数据；显示模块用于在可视化界面显示采样数据。
5.本发明的实施例还提供了一种数据采集方法，应用于数据采集设备，数据采集设备包括：至少一开关器件、控制模块、采样模块和显示模块，控制模块分别连接于各开关器件的控制端，采样模块用于通过各开关器件连接于待采样设备，采样模块还连接于显示模块；方法包括：在接收到用户通过可视化界面发送的高速采样指令后，以大于预设阈值的频率控制各开关器件导通或断开；通过处于导通状态的各开关器件实时采集待采样设备的采样数据；在可视化界面显示采样数据。
6.本发明的实施例还提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述数据采集方法。
7.本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述数据采集方法。
8.本发明实施例相对于相关技术而言，相关技术中的采样频率较低，主要是因为采用的是软件控制采样模块的采样频率的方法，由于软件处理往往是有周期性的，故采样模块的采样频率会受到软件的处理能力的限制，而本技术是通过控制开关器件的开关状态，来控制采样模块是否与待采样设备进行了电连接，采样模块会在电连接于待采样设备时，实时采样得到采样数据，本技术不再通过软件控制采样模块的采样频率，而是通过控制便于控制的开关器件，来间接控制采样模块的采样频率，可以大大提高采样频率，进而可以提
高显示模块在可视化界面显示采样数据的实时性，提高了用户体验。
9.另外，数据采集设备还包括处理模块，采样模块通过处理模块连接于显示模块；处理模块用于将采样数据压缩为压缩数据后，将压缩数据发送给显示模块；显示模块还用于根据压缩数据，获取采样数据。本实施例中，数据采集设备还包括可以压缩采样数据的处理模块，传输压缩数据可以大幅度提升传输速度，而根据压缩数据获取采样数据花费的时间是小于传输压缩数据缩短的时间的，故可以提高显示模块在可视化界面显示采样数据的实时性，进而提高了用户体验。
10.另外，压缩数据的各帧数据的时间戳的位数小于预设值。本实施例中，本技术提供了压缩数据的一种具体实现形式。每一帧数据的时间戳的位数通常为64位，而本技术发现在高速采集数据时，每一帧数据的时间戳的位数通常不需要使用那么多，故本技术通过减小各帧数据的时间戳的位数至小于预设值，来减小每一帧数据的大小，进而压缩数据，以提高显示模块在可视化界面显示采样数据的实时性。
11.另外，处理模块还用于在数据采集设备的至少两个缓存区中，并行处理采样数据和传输压缩数据。本实施例中，相较于在数据采集设备的硬盘数据库中处理并传输采样数据，处理模块在缓存区中处理并传输数据的速度更快，处理单元还在至少两个缓存区中并行处理并传输数据，处理数据的独立性强，延时低，进一步地提高了显示模块在可视化界面显示采样数据的实时性，且随着数据量的不断增加，从缓存区处理并传输数据的速度优势会越来越明显。
12.另外，采样模块还用于实时采集各开关器件的开关状态，开关状态为导通状态或断开状态；并在根据开关状态，确定大于预设数量的开关器件在预设时间内的开关状态发生变化后，发送采样数据。本实施例中，采样模块具体是在大于预设数量的开关器件处于导通状态后，可以认为数据采集设备已处于高速采集数据的状态，此时采样模块再将有效采集的采样数据发送给其他模块，可以避免出现在数据采集设备还未启动到高速采集数据状态时，就开始获取采样模块采集的无效数据作为采样数据，导致此时采集的采样数据不够准确的现象，本技术提高了数据采集设备采集并显示的数据的准确性。
13.另外，数据采集设备还包括存储模块，存储模块分别连接于采样模块和显示模块；采样模块还用于将采样数据存储在存储模块；显示模块还用于在接收到用户通过可视化界面发送的查询请求后，根据查询请求的采样时间，从存储模块获取包含采样时间的采样数据，以在可视化界面显示采样数据。本实施例中，存储模块中存储有高速采集得到的采样数据，用户可以通过可视化界面向显示模块发送查询请求，在可视化界面上回放显示过去某个采样时间的采样数据，而不仅仅只能够实时查看采样数据，提高了用户的操作体验。
附图说明
14.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
15.图1是根据本技术一个实施例提供的一种数据采集设备的方框示意图；
16.图2是根据本技术一个实施例提供的一种数据采集设备的缓存区的方框示意图；
17.图3是根据本技术一个实施例提供的一种数据采集方法的流程图；
18.图4是根据本技术一个实施例提供的一种电子设备的方框示意图。
具体实施方式
19.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施例中，为了使读者更好地理解本技术而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本技术所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本发明的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
20.本发明的一个实施例涉及一种数据采集设备，用于高速采集数据，具体用于检测某些物体或设备在一些特殊工况下的相关数据，比如检测汽车在高速运行过程中发生碰撞的电性能测试数据，在一些情况下，研究人员会利用电磁模拟设备，来模拟这些特殊工况，这种情况下也可以利用本技术的数据采集设备，在某一模拟工况下，高速采集相关数据以供后续分析。
21.请参考图1，数据采集设备包括：至少一开关器件1、控制模块2、采样模块3和显示模块4，控制模块2分别连接于各开关器件1的控制端，采样模块3用于通过各开关器件1连接于待采样设备5，采样模块3还连接于显示模块4，图1中以设置了2个开关器件1为例示出。
22.控制模块2会在接收到用户通过可视化界面发送的高速采样指令后，以大于预设阈值的频率控制各开关器件1导通或断开，采样模块3会通过处于导通状态的各开关器件1实时采集到待采样设备5的采样数据，显示模块4在接收到采样数据后，在可视化界面显示采样数据。
23.本实施例中，相关技术中的采样频率较低，主要是因为采用的是软件控制采样模块的采样频率的方法，由于软件处理往往是有周期性的，故采样模块的采样频率会受到软件的处理能力的限制，而本技术是通过控制开关器件的开关状态，来控制采样模块是否与待采样设备进行了电连接，采样模块会在电连接于待采样设备时，实时采样得到采样数据，本技术不再通过软件控制采样模块的采样频率，而是通过控制便于控制的开关器件，来间接控制采样模块的采样频率，可以大大提高采样频率，进而可以提高显示模块在可视化界面显示采样数据的实时性，提高了用户体验。
24.具体地，至少一开关器件1可以被集成在采集卡上，采集卡上设置有数字i/o通道，开关器件1与数字i/o通道一一对应，每一个数字i/o通道对应一个阀门通道，采集卡能够通过各数字i/o通道同时采集多路信号，例如能够同时采集480路信号，技术人员可以通过选择开关器件1的开关性能，和控制单元2控制开关器件1导通或断开的频率，来控制数据采集设备更新采样数据的速率，例如可以通过选择合适的开关器件1和控制单元2，达到数据采集设备更新采样数据的速率不小于1khz，即时间的分辨率不低于1ms。
25.在一个实施例中，采样模块3还会实时采集各开关器件1的开关状态，开关状态具体是指开关器件1处于导通状态或断开状态，具体地，采样模块3是通过内部时钟周期定时触发中断，在中断时来采集各开关器件1的开关状态，并在根据开关状态，确定大于预设数量的开关器件1在预设时间内的开关状态都发生变化后，发送采样数据给其他模块，具体地，采样模块3会以预设时间为周期，接收各开关器件1的开关状态，在更新开关器件1的开
关状态的状态前，会先将本次接收的各开关器件1的开关状态，与更新前的各开关器件1的开关状态进行比较，记录下开关状态发生改变的开关器件1以及采集开关状态的时间(数据采集设备可以以北京时间为基础，可自行设置)，在确定大于预设数量的开关器件1的开关状态都发生变化后，例如在确定大于60％的开关器件1的开关状态都发生变化后，可以认为此时数据采集设备已启动至高速采集数据的状态，再将采样数据发送给其他模块，并记录此次采集开关状态的时间，作为实验起始时间。
26.本实施例中，采样模块具体是在大于预设数量的开关器件处于导通状态后，可以认为数据采集设备已处于高速采集数据的状态，此时采样模块再将有效采集的采样数据发送给其他模块，可以避免出现在数据采集设备还未启动到高速采集数据状态时，就开始获取采样模块采集的无效数据作为采样数据，导致此时采集的采样数据不够准确的现象，本技术提高了数据采集设备采集并显示的数据的准确性。
27.在一个实施例中，请参考图1，数据采集设备还包括存储模块6，存储模块6分别连接于采样模块3和显示模块4。
28.采样模块3会向存储模块6发送采样数据，存储模块6在接收到采样数据后，会将采样数据存储在存储模块6中，显示模块4在接收到用户通过可视化界面发送的查询请求后，会根据查询请求中的采样时间，从存储模块6查询并获取包含采样时间的采样数据，以在可视化界面显示采样数据，具体地，用户可以通过可视化界面选择需要查看的采样数据的采样时间，数据采集设备会根据该采样时间生成查询请求，显示模块4会根据查询请求中的采样时间，查找到包含有该采样时间的采样数据。
29.本实施例中，存储模块中存储有高速采集得到的采样数据，用户可以通过可视化界面向显示模块发送查询请求，在可视化界面上回放显示过去某个采样时间的采样数据，而不仅仅只能够实时查看采样数据，提高了用户的操作体验。
30.在一个实施例中，用户可以通过可视化界面，备份、删除、恢复存储模块6中的各个采样数据，还可以设置存储模块6每隔一段时间就自动保存一次采样数据，并将这段时间内接收到的采样数据打包成一批次数据，用户可以备份、删除、恢复某一批次数据，提高了用户的操作体验。
31.在一个实施例中，请参考图1，数据采集设备还包括处理模块7，采样模块3具体通过处理模块7连接于显示模块4。
32.处理模块7会在接收到采样数据后，利用数据压缩技术将采样数据压缩为压缩数据，并将压缩数据发送给显示模块4，显示模块4会先根据压缩数据获取到采样数据，再将采样数据显示在可视化界面。
33.在本实施例中，数据采集设备还包括可以压缩采样数据的处理模块，传输压缩数据可以大幅度提升传输速度，而根据压缩数据获取采样数据花费的时间是小于传输压缩数据缩短的时间的，故可以提高显示模块在可视化界面显示采样数据的实时性，进而提高了用户体验。
34.在一个实施例中，提供了压缩数据的一种具体实现形式，压缩数据的各帧数据的时间戳的位数小于预设值，例如可以设置压缩数据的各帧数据的时间戳的位数为32位。
35.本实施例中，每一帧数据的时间戳的位数通常为64位，而本技术发现在高速采集数据时，每一帧数据的时间戳的位数通常不需要使用那么多，故本技术通过减小各帧数据
的时间戳的位数至小于预设值，来减小每一帧数据的大小，进而压缩数据，以提高显示模块在可视化界面显示采样数据的实时性。
36.在一个实施例中，由于压缩数据实际上是仅改变了各帧数据的时间戳的存储空间，可以认为这样压缩数据对传输的数据几乎没有影响，故可以通过调节显示模块4，使可视化界面也可以直接显示压缩数据，省去了显示模块将压缩数据转换为采样数据的时间，故可以进一步提高显示模块在可视化界面显示采样数据的实时性。
37.在一个实施例中，处理模块7还会在数据采集设备的缓存区中，处理采样数据和传输压缩数据，具体地，可以在至少两个缓存区中，并行处理采样数据和传输压缩数据。
38.本实施例中，相较于在数据采集设备的硬盘数据库中处理并传输采样数据，处理模块在缓存区中处理并传输数据的速度更快，处理单元还在至少两个缓存区中并行处理并传输数据，处理数据的独立性强，延时低，进一步地提高了显示模块在可视化界面显示采样数据的实时性，且随着数据量的不断增加，从缓存区处理并传输数据的速度优势会越来越明显。
39.在一个实施例中，数据采集设备包括的四个缓存区，请参考图2，第一缓存区8是用来单独缓存采样模块3采集到的采样数据的，第二缓存区9是用来单独处理缓存在第一缓存区8中的采样数据的，即，用来将采样数据压缩为压缩数据，并传输给显示模块4，处理模块7也可以连接于存储模块6，以直接将压缩数据存储到存储模块6，以供用户通过可视化界面从存储模块6中获取到需要的数据。
40.第三缓存区10是用来单独缓存采样模块3采集到的各开关器件1的开关状态，及采集对应的开关状态的时间的，第四缓存区11是用来单独处理缓存在第三缓存区10中的开关状态的，即，用来判断各开关器件1的开关状态是否发生了变化，还可以将各开关器件1的开关状态，及采集对应的开关状态的时间存入存储模块6，以供用户通过可视化界面查看各开关器件1的开关状态变化信息。
41.本实施例中，划分出的四个缓存区分别用于并行缓存不同的数据，或并行处理不同的数据，无需在同一缓存区中划分处理不同数据的优先等级，更有利于数据采集设备缓存和处理数据。
42.在一个实施例中，还存在连接于数据采集设备的至少一监控设备，数据采集设备具体可以通过标准以太网接口连接于监控设备，以与监控设备通信，实际进行实验的操作人员才有权限操作数据采集设备，监控设备则是运行在另外一套大的系统中的，用于配置数据采集设备的相关参数，例如可以配置控制单元控制开关器件的频率，监控设备还用于收集数据采集设备采集到的数据，并根据这些数据做后续的分析，监控设备也有可视化界面，可以通过可视化界面，直接对数据采集设备进行操作，例如对存储模块中的采集数据或压缩数据进行备份、删除和回放等操作，这些操作与操作人员直接对数据采集设备进行的操作流程也可以是大致相同的。为避免因数据采集设备与监控设备之间出现通信故障，而使采集并显示数据的程序中断，本技术的监控设备可以每个一段时间与数据采集设备进行模拟通信，若发现数据采集设备与监控设备之间已出现通信故障，则可以远程终止采集并显示数据的程序，并重启数据采集设备，以使数据采集设备可以恢复正常功能，并可以恢复重启前的数据，以保证整个检测过程采集并记录的数据的完整性，可靠性高，容错能力强。
43.本发明的一个实施例涉及一种数据采集方法，应用于数据采集设备，请参考图1，
数据采集设备包括：至少一开关器件1、控制模块2、采样模块3和显示模块4，控制模块2分别连接于各开关器件1的控制端，采样模块3用于通过各开关器件1连接于待采样设备5，采样模块3还连接于显示模块4。
44.本实施例的数据采集方法的具体流程如图3所示。
45.步骤101，控制模块在接收到用户通过可视化界面发送的高速采样指令后，以大于预设阈值的频率控制各开关器件导通或断开。
46.步骤102，采样模块通过处于导通状态的各开关器件实时采集待采样设备的采样数据。
47.步骤103，显示模块在可视化界面显示采样数据。
48.本实施例中，相关技术中的采样频率较低，主要是因为采用的是软件控制采样模块的采样频率的方法，由于软件处理往往是有周期性的，故采样模块的采样频率会受到软件的处理能力的限制，而本技术是通过控制开关器件的开关状态，来控制采样模块是否与待采样设备进行了电连接，采样模块会在电连接于待采样设备时，实时采样得到采样数据，本技术不再通过软件控制采样模块的采样频率，而是通过控制便于控制的开关器件，来间接控制采样模块的采样频率，可以大大提高采样频率，进而可以提高显示模块在可视化界面显示采样数据的实时性，提高了用户体验。
49.在一个实施例中，请参考图1，数据采集设备还包括处理模块7，采样模块3通过处理模块7连接于显示模块4。
50.采样模块具体会在接收到用户通过可视化界面发送的高速采样指令后，实时采集的各开关器件的开关状态，并在根据实时采集的各开关器件的开关状态，确定大于预设数量的开关器件处于导通状态后，发送采样数据，处理模块在接收到采样数据后，将采样数据压缩为压缩数据，并将压缩数据发送给显示模块，显示模块会将接收到的压缩数据转换为采样数据后，显示在可视化界面上。
51.本实施例中，传输压缩数据可以大幅度提升传输速度，而根据压缩数据获取采样数据花费的时间是小于传输压缩数据缩短的时间的，故可以提高显示模块在可视化界面显示采样数据的实时性，进而提高了用户体验。并且，本实施例还提供了压缩数据的一种具体实现形式，每一帧数据的时间戳的位数通常为64位，而本技术发现在高速采集数据时，每一帧数据的时间戳的位数通常不需要使用那么多，故本技术通过减小各帧数据的时间戳的位数至小于预设值，来减小每一帧数据的大小，进而压缩数据，以提高显示模块在可视化界面显示采样数据的实时性。
52.不难发现，本实施例为与图1对应的系统实施例相对应的方法实施例，本实施例可与图1对应的实施例互相配合实施。图1对应的实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在图1对应的实施例中。
53.上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
54.值得一提的是，本实施例中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个
逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施例中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施例中不存在其它的单元。
55.本发明一个实施例涉及一种电子设备，如图4所示，包括至少一个处理器401；以及，与至少一个处理器401通信连接的存储器402；其中，存储器402存储有可被至少一个处理器401执行的指令，指令被至少一个处理器401执行，以使至少一个处理器401能够执行上述数据采集方法。
56.其中，存储器和处理器采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器和存储器的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器。
57.处理器负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。
58.本发明一个实施例涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例。
59.即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read
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only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
60.本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施例是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。