分布式数据采集装置和速度云图数据处理系统的制作方法

1.本公开涉及数据采集技术领域，尤其涉及一种分布式数据采集装置、速度云图数据处理系统和数据处理系统。


背景技术：

2.试车台气动附加阻力试验是合理有效地评价试车台流场品质的重要手段，为发动机推力附加阻力修正方法提供可靠的试验数据来源。在发动机进气流场测试试验中，重点关注各截面的速度参数，目前，各截面的速度参数需要在试验结束后，利用专门的绘制软件对各截面的速度参数进行分析，并绘制速度云图。这使得在试验过程中无法实时了解各速度位置点的情况，对试验状态做出准确的判断。
3.另外，现有现场测试系统为单独的数据采集及气路采集柜，试验需要的各参数采用集中式采集的方法，将风速计信号线和压力气管集中引入至固定位置的采集柜，但是由于各测量参数相对比较分散，间隔距离大，因此现场需要布置大量的信号线和压力气管，这无疑增加了现场布线的工作量，提高了数据采集系统调试的难度。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本技术提出一种分布式数据采集装置、速度云图数据处理系统和数据处理系统，用于解决在气动流场附加阻力试验中，无法实时了解0截面的速度云图的情况以及采用集中式采集的方法，需要布置大量的信号线和压力气管，对于现场工作量和操作难度增加的问题。
5.本技术一方面，提出一种分布式数据采集装置，包括：测量架，布置于试车间中预设的测试截面上；数据采集装置，设于所述测量架上，用于采集风速、压力或差压中的至少一种信号数据；系统路由器，布置于试车间中，用于上传数据；所述数据采集装置通信连接至所述系统路由器，并通过所述系统路由器将采集的信号数据上传。
6.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述数据采集装置，包括用于采集风速计的温度和风速信号的风速采集模块；所述风速采集模块，包括：风速计，作为测量风速变化的设备，将风速变化转换为模拟信号；信号线，用于将所述模拟信号传输至风速采集箱；风速采集箱，用于将电流信号进行转换，将转换后的信号数据传输至所述系统路由器，最终传输至上位机。
7.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述风速采集模块，还包括：信号调理模块，内置于所述风速采集箱内，用于将电流信号转换为电压信号；第一电压采集板卡，内置于所述风速采集箱内，用于采集所述电压信号，并通过网
线将所述电压信号传输至所述系统路由器。
8.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述数据采集装置，包括用于采集压力信号的压力采集模块；所述压力采集模块，包括：皮托管，用于测量并获取试车间气流总压和静压的变化压力信号；气管，用于将气流总压和静压的变化压力信号传输至压力采集箱；压力采集箱，用于通过配置的压力扫描阀对各通道的压力信号进行采集，并通过网线将信号传输至系统路由器，最终传输至上位机。
9.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述数据采集装置，包括用于采集压力差的差压采集模块；所述差压采集模块，包括：皮托管，用于接触感应不同位置的压力信号；气管，用于将不同位置处皮托管感应的压力信号分别引入差压采集箱的高压端和低压端；差压采集箱，用于将压力信号进行转换，并将转换后的信号数据传输至系统路由器，最终传输至上位机。
10.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述差压采集模块，还包括：差压传感器，内置于所述差压采集箱内，用于将压力信号转换为模拟信号，并发送至信号调理模块；信号调理模块，内置于所述差压采集箱内，用于将电流信号转换为电压信号，并发送至第二电压采集板卡；第二电压采集板卡，内置于所述差压采集箱内，用于采集所述电压信号，并通过网线传输至系统路由器。
11.本技术另一方面，提出一种基于所述的分布式数据采集装置的速度云图数据处理系统，包括：传感器校准模块，用于按照预定格式批量导入所述分布式数据采集装置上传的信号数据，得到校准后的试验数据；数据采集模块，用于采集风速、压力和/或差压信号数据，并将采集到的信号数据通过预设图形形式进行显示；速度云图绘制模块，用于根据每支风速计的位置实时各测试截面的显示速度云图，实时表征各测试截面的速度分布情况，用于直观监测风速计的状态，并有效判断各测试截面的流场分布情况和速度均匀性。
12.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，还包括：数据回放模块，用于通过配置的数据通道储存所述试验数据，便于试验结束后对数据进行分析；所述数据回放模块包括在线模式和离线模式，其中，在线模式是在试验进行过程中，通过选择需要回放的数据通道，实时显示对应通道的数据，便于了解各通道状态；所述离线模式是在试验结束后，通过配置需要回放的通道，实时显示对应通道的数据。
13.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，还包括：报表生成模块，用于接收所述速度云图数据处理系统输出的试验数据，并根据所述试验数据生成试验报表。
14.本发明的技术效果：本技术首先通过分布式数据采集装置采集各个测试截面上的试验数据如风速、压力和压差，再采用在线绘制速度云图模块，在试验过程中根据风速计的位置显示各测试截面的速度云图，方便实时了解各测试截面的流场分布情况，并对流场的均匀性做出初步的判断。另外，采用便携式的采集箱代替单独的数据采集及气路采集柜，通过基于网络传输的分布式数据采集装置，优化了现场测试系统布局，有助于高效地完成流场测试试验。
15.根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
16.包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
17.图1示出为本发明分布式数据采集装置的布局示意图；图2示出为本发明分布式数据采集装置的应用组成示意图；图3示出为本发明得到的速度云图。
具体实施方式
18.以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
19.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
20.另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
21.本技术首先通过分布式数据采集装置采集各个测试截面上的试验数据如风速、压力和压差，再采用在线绘制速度云图模块，在试验过程中根据风速计的位置显示各测试截面的速度云图，方便实时了解各测试截面的流场分布情况，并对流场的均匀性做出初步的判断。另外，采用便携式的采集箱代替单独的数据采集及气路采集柜，通过基于网络传输的分布式数据采集装置，优化了现场测试系统布局，有助于高效地完成流场测试试验。
22.因此，首先提供一种分布式数据采集装置，用于采集试验数据。
23.实施例1本实施例提供硬件系统。分布式数据采集装置，整体布局采用模块化设计方案，根据每个采集模块的不同采集任务，在不同的测试测试截面设计针对不同采集参数的便携式采集箱。其中包括风速、压力和差压三类采集模块。
24.如图1所示，本技术一方面，提出一种分布式数据采集装置，包括：测量架，布置于试车间中预设的测试截面上；数据采集装置，设于所述测量架上，用于采集风速、压力或差压中的至少一种信号数据；
系统路由器4，布置于试车间中，用于上传数据；所述数据采集装置通信连接至所述系统路由器4，并通过所述系统路由器4将采集的信号数据上传。
25.在试车间中的发动机周围，首先需要根据测试人员规划的测试计划确定测试截面。如图1所示，本实施例设定了“0截面”和“截面1”。
26.测试截面确定完毕，根据截面位置，布置硬件系统。
27.采用便携式采集箱代替单独的数据采集及气路采集柜，每个测试截面位置处，布置有一个测量架，其上配置不同的数据采集箱，通过网络信号连接到系统路由器，这样每个测量架、传感器、数据采集箱都可以形成一个小型独立的测试网络，每个独立的测试网络通过网线连接，最终形成气动流场的分布式采集系统。不同的数据信号，通过一套独立的测试系统，将测量数据独立通过网线传输至系统路由器4，最终通过系统路由器上传至上位机比如数据处理终端。为数据处理终端提供采集数据，便于速度云图绘制以及其他试验数据的分析。
28.下面将具体描述集中本实施例采用的数据采集模块。
29.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述数据采集装置，包括用于采集风速计的温度和风速信号的风速采集模块；所述风速采集模块，包括：风速计，作为测量风速变化的设备，将风速变化转换为模拟信号；信号线，用于将所述模拟信号传输至风速采集箱；风速采集箱1，用于将电流信号进行转换，将转换后的信号数据传输至所述系统路由器4，最终传输至上位机。
30.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述风速采集模块，还包括：信号调理模块，内置于所述风速采集箱1内，用于将电流信号转换为电压信号；第一电压采集板卡，内置于所述风速采集箱1内，用于采集所述电压信号，并通过网线将所述电压信号传输至所述系统路由器4。
31.风速采集模块的主要功能是采集风速计的温度和风速信号，主要包括风速计、风速采集箱和信号线。风速计作为测量风速变化的设备，将风速变化转换为模拟信号（4~20）ma，然后通过信号线将模拟信号传输至风速采集箱，风速采集箱内的信号调理模块将电流信号转换为电压信号，然后由电压采集板卡进行采集，并通过网线传输至系统路由器，最终传输至上位机。
32.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述数据采集装置，包括用于采集压力信号的压力采集模块；所述压力采集模块，包括：皮托管，用于测量并获取试车间气流总压和静压的变化压力信号；气管，用于将气流总压和静压的变化压力信号传输至压力采集箱；压力采集箱2，用于通过配置的压力扫描阀对各通道的压力信号进行采集，并通过网线将信号传输至系统路由器4，最终传输至上位机。
33.压力采集模块的主要功能是采集压力信号，主要包括皮托管、压力采集箱和气管。皮托管作为测量试车间气流总压和静压的设备，通过气管将总压和静压的变化传输至压力采集箱，压力采集箱中的压力扫描阀对各通道的压力信号进行采集，并通过网线将信号传输至系统路由器，最终传输至上位机。
34.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述数据采集装置，包括用于采集压力差的差压采集模块；所述差压采集模块，包括：皮托管，用于接触感应不同位置的压力信号；气管，用于将不同位置处皮托管感应的压力信号分别引入差压采集箱的高压端和低压端；差压采集箱3，用于将压力信号进行转换，并将转换后的信号数据传输至系统路由器4，最终传输至上位机。
35.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述差压采集模块，还包括：差压传感器，内置于所述差压采集箱3内，用于将压力信号转换为模拟信号，并发送至信号调理模块；信号调理模块，内置于所述差压采集箱3内，用于将电流信号转换为电压信号，并发送至第二电压采集板卡；第二电压采集板卡，内置于所述差压采集箱3内，用于采集所述电压信号，并通过网线传输至系统路由器4。
36.差压采集模块的主要功能是采集压力差，主要包括皮托管、差压采集箱和气管。通过气管将对应位置皮托管的压力分别引入差压采集箱的高压端和低压端，由差压采集箱内的差压传感器将压力信号转换为模拟信号（4~20）ma，信号调理模块将电流信号转换为电压信号，然后由电压采集板卡进行采集，并通过网线传输至系统路由器，最终传输至上位机。
37.如图1所示，为了减少布置电气管路的工作量，不同的采集模块根据采集任务在不同的测试测试截面放置不同的采集箱。如图1所示，风速采集箱1分别放置在0测试截面和1测试截面测量架下，压力采集箱2分别放置在0测试截面测量架两侧，差压采集箱3放置在1测试截面测量架两侧。不同的采集箱都通过网络信号传输至系统路由器4，这样每个采集模块构成一个小型独立的测试网络，每个独立的测试网络通过网线连接，最终形成气动流场的分布式采集系统。
38.上述硬件系统，将用于采集试车间内部的风速、差压和压力等信号数据，具体为速度云图数据处理系统以及上位机布置的数据处理软件，提供数据支撑。
39.需要说明的是，尽管以风速、压力和差压三类信号采集对象作为示例介绍了如上，但本领域技术人员能够理解，本公开应不限于此。事实上，用户完全可根据实际应用场景灵活设定信号采集对象，只要可以按照上述技术方法实现本技术的技术功能即可。
40.实施例2本实施例，提供软件系统。速度云图数据处理系统包括传感器校准模块、数据采集模块、速度云图绘制模块、数据回放模块和报表生成模块。其中速度云图绘制模块在试验过程中，自动将风速信号按照对应的安装位置生成速度云图，实现实时查看试车间内的流场分布状态，便于试验人员及时做出针对试验状况的判断。
41.速度云图数据处理系统的主要功能是采集传感器的数据，并对其进行数据处理和分析，并出具试验报告。分布式数据采集装置分为包括传感器校准模块、数据采集模块、速度云图绘制模块、数据回放模块和报表生成模块五个模块。
42.如图2所示，基于实施例1的实施原理，本技术另一方面，提出一种基于所述的分布式数据采集装置的速度云图数据处理系统，包括：
传感器校准模块，用于按照预定格式批量导入所述分布式数据采集装置上传的信号数据，得到校准后的试验数据；数据采集模块，用于采集风速、压力和/或差压信号数据，并将采集到的信号数据通过预设图形形式进行显示；速度云图绘制模块，用于根据每支风速计的位置实时各测试截面的显示速度云图，实时表征各测试截面的速度分布情况，用于直观监测风速计的状态，并有效判断各测试截面的流场分布情况和速度均匀性。
43.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，还包括：数据回放模块，用于通过配置的数据通道储存所述试验数据，便于试验结束后对数据进行分析；所述数据回放模块包括在线模式和离线模式，其中，在线模式是在试验进行过程中，通过选择需要回放的数据通道，实时显示对应通道的数据，便于了解各通道状态；所述离线模式是在试验结束后，通过配置需要回放的通道，实时显示对应通道的数据。
44.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，还包括：报表生成模块，用于接收所述速度云图数据处理系统输出的试验数据，并根据所述试验数据生成试验报表。
45.上述各个模块，传感器校准模块将采集数据根据标准格式进行校准，得到校准后的试验数据并保存。校准后的试验数据将传输至数据采集模块，显示在显示器上。
46.传感器校准模块用于在试验前将各传感器的校准数据按照预定的格式进行批量导入，从而在试验时得到传感器经过校准后的试验数据。
47.数据采集模块用于采集风速、压力和差压的信号，并将采集到的信号通过波形图、表格等形式显示在软件中。
48.速度云图绘制模块导入试验数据，可以用来绘制速度云图。速度云图绘制模块首先根据测点的布置情况，将测量测试截面分成多个矩形，每个矩形作为一个风速测点，将对应的显示框放置在矩形的中心位置。以0测试截面为例，将测量测试截面按照5
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5等分成25个正方形，每个测点位于正方形中心。在试验过程中，根据每支风速计的位置实时显示速度云图，如图3所示。速度云图可以实时表征各测试截面速度分布情况，用于直观地监测风速计的状态，并有效地判断各测试截面的流场分布情况和速度均匀性。上述制作速度云图的应用软件，本实施例不进行限定。
49.数据回放模块分为在线和离线模式，在线模式是在试验进行过程中，通过选择需要回放的通道，实时显示对应通道的数据，便于了解各通道的状态。离线模式是在试验结束后，配置需要回放通道并显示在软件中，便于试验结束后对数据进行分析。数据回放功能，可以由系统自带的功能进行实现，或者根据测试人员需求进行设置。
50.上述各个试验数据以及根据测试需求而输出的试验结果，皆可以通过报表生成模块进行报表生成，比如速度云图的报表生成和输出，具体根据预先设定的报表输出要求进行设定。
51.显然，本领域的技术人员应该明白，实现上述实施例系统中各个模块的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成的，程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各控制方法的实施例的流程。上述的本发明
的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
52.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流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成的，程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各控制方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（read-onlymemory，rom）、随机存储记忆体（randomaccessmemory，ram）、快闪存储器（flashmemory）、硬盘（harddiskdrive，缩写：hdd）或固态硬盘（solid-statedrive，ssd)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
53.实施例3更进一步地，本技术另一方面，还提出一种数据处理系统，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行所述可执行指令时，实现上述所述的分布式数据采集装置的执行步骤。
54.具体的，执行所述可执行指令时，实现下述分布式数据采集装置的执行步骤，包括：传感器校准：按照预定格式批量导入所述分布式数据采集装置上传的信号数据，得到校准后的试验数据；数据采集模块：采集风速、压力和/或差压信号数据，并将采集到的信号数据通过预设图形形式进行显示；速度云图绘制模块：根据每支风速计的位置实时各测试截面的显示速度云图，实时表征各测试截面的速度分布情况，用于直观监测风速计的状态，并有效判断各测试截面的流场分布情况和速度均匀性。
55.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，分布式数据采集装置的执行步骤还包括：数据回放模块：通过配置的数据通道储存所述试验数据，便于试验结束后对数据进行分析；所述数据回放模块包括在线模式和离线模式，其中，在线模式是在试验进行过程中，通过选择需要回放的数据通道，实时显示对应通道的数据，便于了解各通道状态；所述离线模式是在试验结束后，通过配置需要回放的通道，实时显示对应通道的数据。
56.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，分布式数据采集装置的执行步骤还包括：报表生成模块：接收所述速度云图数据处理系统输出的试验数据，并根据所述试验数据生成试验报表。
57.本公开实施例来数据处理系统包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器。其中，处理器被配置为执行可执行指令时实现前面任一所述的一种分布式数据采集装置。
58.此处，应当指出的是，处理器的个数可以为一个或多个。同时，在本公开实施例的数据处理系统中，还可以包括输入装置和输出装置。其中，处理器、存储器、输入装置和输出装置之间可以通过总线连接，也可以通过其他方式连接，此处不进行具体限定。
59.存储器作为一计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序和各种模块，如：本公开实施例的一种分布式数据采集装置所对应的程序或模块。处理器通过运行存储在存储器中的软件程序或模块，从而执行数据处理系统的各种功能应用及数据处理。
60.输入装置可用于接收输入的数字或信号。其中，信号可以为产生与设备/终端/服务器的用户设置以及功能控制有关的键信号。输出装置可以包括显示屏等显示设备。
61.以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。