基于智能移动终端的数据监控系统的解决方案.docx

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基于智能移动终端的数据监控系统的解决方案

基于智能移动终端的数据监控系统的解决方案

　　　　　　　　　　　　　　　　　　基于智能移动终端的数据监控系统的解决方案　　摘要：

工业监控设备（仪器仪表）主要数据采集，显示以及数据输出等部分构成。

现有工业用数据监控设备多为专用设备，通用性和便携性差，现场数据传送需有专用pc，有一定的制约性，价格昂贵。

针对以上问题设计了运行在android智能移动终端上的数据监控系统，旨在利用移动终端在数据存储、远程传输、监控等方面的优势，实现专业数据采集器的部分功能，此，无需专用pc，个人所持智能移动终端便可实现现场数据查询和远程数据传送。

降低产品自身的价格的同时，也能减少固定投资成本。

关键词：

android；监控系统；移动终端；　　surveillancesystemsolutionbasedonsmartmobileterminalsunhongyi,langchenglian（departmentofelectricalengineering,tongjiuniversity,shanghai201804,china）【abstract】monitoringdevicesinindustrymainlyconsistofdatacollectors,monitoranddataoutput.mostofthemonitoringdevicesarespecial-designed,whichmeanslimited-utility,andnotconvenienttobringwith.besides,thepcshouldbeusedtomonitorandtransferthedata,thereforeaddingthecost.thispaperaimstousethesmartmobileterminal,implementingthefunctionsofthemonitoringdevices.accordingly,thepersonal-ownedsmartmobile　　　　　　　　　　　　　　terminalcanbeusedtoqueryandtransferthedatainsteadofpc,whichcutsthecostandenhancestheflexibility.【keywords】android;surveillancesystem;mobileterminal0引言　　工业监控设备（仪器仪表）主要数据采集，显示以及数据输出（有线向pc传送）等部分构成。

现有工业用数据监控设备多为专用设备，如安捷伦dso9000,日本bits的hm-2g等，其便携性差，成本高。

部分数据监控设备通过usb线或wifi等方式，将监控所得数据传输至专用pc，有一定的制约性，价格昂贵。

如图1所示数据采集器，作为与pc机配合使用的专用硬件，通过usb线或wifi将串口数据传输至pc机，进行数据采集和监视。

　　图1传统监控设备系统总框图systemchartofthetriditionasurveillancedevice　　随着智能移动终端应用的推广，采用智能移动终端替代专用设备的显示以及数据传送的部分功能,成为研究的热点和趋势。

android系统是基于linux的开源操作系统平台，凭借其开放性技术，大大降低产品的开发成本，有助于在激烈的市场竞争中获得用户青睐。

针对以上问题设计了运行在android智能移动终端上的数据监控系统。

系统旨在利用移动终端在数据存储、远程传输、监控等方面的优势，实现专业数据采集器的部分功能，此，无需专用pc,　　　　　　　　　　　　　　个人所持智能移动终端便可实现现场数据查询和远程数据传送。

降低产品自身的价格的同时,也能减少pc机的固定投资成本。

1系统分析与设计　　整套系统需实现工业数据监控设备的功能，故主要包括两大部分：

数据采集器实现对工业设备中相关数据的采集，并传送至移动终端；智能移动终端实现数据的显示、存储、回放、远程发送等功能。

在移动智能终端方面，android智能操作系统成为近年来最受关注的操作系统，于它的性，以及系统的开放性，使开发人员可以随时取得程序的源代码，这对于程序开发人员和运营商定制非常重要。

在移动智能终端支持方面，三星、摩托罗拉、多普达等国际一线厂商几乎倾倒性的发展android，在2011年第一季度android操作系统己经跃居智能终端操　　作系统的榜首。

随着android技术的迅猛发展和日趋成熟，android操作系统在手持终端中所占比例正逐步上升，其开放性、便携性、良好的兼容性、无缝结合网络通信等特点将使android操作系统在各个领域中都有着广泛的应用。

　　rs232c在工业设备之间的数据交换及设备控制上占有举足轻重的位置，原因在于rs232c的成熟性和简单性。

串行通信网络物理层是建立在rs232c基础之上，至今rs232c仍被用于各种设备之间数据交换。

几乎所有的mpu都标准配备uart，在电路设计，设备编程，设备连接，以及设备数据交换的事实监视，都必不可少　　　　　　　　　　　　　　的需要查看记录数据交换内容，此产生了rs232c数据分析仪。

现有rs232c监视器多为专用硬件来采集串行通信中的数据线和控制线信息，通过usb把信息送到pc上，专用软件显示出来。

也有做成专用设备自带显示器和数据输出口。

rs232c数据分析仪于是面对研发人员，使用数量相对较少，目前也只有少数厂家生产。

　　图2系统总框图　　systemchartofthewholesystem　　采集数据的硬件设备将实现rs232c数据分析仪的功能，于智能移动终端已具有显示、存储数据等功能，故将传统数据监视器的相应功能进行部分裁剪，并增加数据通过移动终端远程发送。

就采集数据的硬件与移动终端通信的方式而言，选择有usb、蓝牙、及wifi传输等方式。

其中，利用usb数据线进行传输的速率最高，但是于手机厂商出于各方面因素的考虑，android手机不具备usbhost功能，并且若将数据采集硬件作为usbhost的话，势必会增加数据采集端硬件的制作成本，利用usb进行两者间的数据传输不可行。

就wifi而言，进行硬件端与手机端的wifi匹配不利于普通用户操作，并且若建立wifi网络环境，也会增加相应成本。

故，最终选择以蓝牙方式进行数据采集硬件与移动终端的通行。

蓝牙的传输速率为1m/s，传输距离为10米，完全满足两段通信的使用要求。

　　　　　　　　　　　　　　2移动终端软件设计数据采集模块　　数据采集模块主要包括android端与硬件端蓝牙通信的建立。

android平台提供了包用于蓝牙应用。

本系统android智能终端作为客户端主动连接采集数据的硬件，连接流程如下：

　　1.注册broadcastreceiver来获取蓝牙状态、搜索设备等消息；2.使用blueadatper的搜索；3.在broadcastreceiver的　　onreceive（）里取得搜索所得的蓝牙设备信息（如名称，mac，rssi）；4.通过设备的mac地址来建立一个bluetoothdevice对象；5.bluetoothdevice衍生出bluetoothsocket，准备socket来读写设备；6.通过bluetoothsocket的createrf　　commsockettoservicerecord（）方法来选择连接的协议/服务；之后（如果还没配对则系统自动提示），使用　　bluetoothsocket的getinputstream（）和getoutputstream（）来读写蓝牙设备。

　　通过以上步骤，android智能终端与硬件设备建立蓝牙通信，可进行数据传输。

波形显示模块　　大部分仪器仪表中，对测试的数据采用数据和波形的形式在屏幕上显示出来，故该模块以数据示波器为例，显示波形用于辅助频谱

　　　　　　　　　　　　　　　　　　观察，数据走势，提供视觉直观感受。

坐标转换算法　　在android端需将实际数据转换为软件界面的相应坐标进行绘制。

首先按显示量程及纵坐标最大采样点进行相应的比例变化，然后在按照android系统得窗口坐标系进行相应转化，主要代码如下：

实际电压值转化为屏幕视口纵坐标：

privatefloatvoltage2waveform（floatvoltage）　　{return（voltage/（）.getgrange（）+1）*（height/2）;}　　其中，参数voltage为实际电压值；generaldata.　　getgdata（）.getgrange（）为用户选择的显示量程；height为绘图区域的高度。

　　视口纵坐标转化为窗口纵坐标:

　　publicfloattestdata（floatreal_data）{returnheight-real_data+1;}　　其中，参数real_data为视口纵坐标；height为绘图区域的高度。

经过以上两步方法，便可将实际数据值转化为android端屏幕的绘制值。

　　软件绘图方式浅析　　　　　　　　　　　　　　androidsdk提供了两个可操作canvas的类：

view和surfaceview。

利用view的ondraw（）方法绘制画布。

在本软件中程序启动时，即开启绘图线程，当接受到相应数据时，折算后的绘制值将被传入绘图线程，进行实时绘制。

以下为绘制波形所涉及到的部分代码：

　　publicwaveformplotthread（surfaceholdersurfaceholder,waveformviewview）　　{holder=surfaceholder;plot_area=view;}　　publicvoidrun（）{canvasc;　　while（_run）{c=null;try{　　c=（null）;synchronized（holder）{plot_（c）;}}finally{if（c!

=null）{　　（c）;}}}}　　　　　　　　　　　　　　publicvoidsurfacecreated（surfaceholderholder）　　{plot_thread=newwaveformplotthread（getholder（）,this）;plot_（true）;plot_（）;}　　其中，plot_thread为waveformplotthread的对象。

在绘制区域被创建时便启动该线程，实现实时绘制。

本函数使用surfaceview实现绘图，其绘制支持双缓冲区技术，绘制图形的效率更高。

使用时，需继承surfaceview的类，并实现接口。

　　图3数据实时显示　　realtimedisplayofthedata数据存储模块　　android采用专门为嵌入式产品而设计的轻量级数据库sqlite。

本软件端将接收到的数据存储至移动终端的sd卡上。

通过方法可以打开已存在的数据库，或创建新的数据库。

开启软件时，自动建立data_数据库文件，每次接受数据会以接收时间作为表名建表，例如：

2012年01月04日23点28分55秒建表，存储周期为30秒，则表名为：

_2012_01_04_23_28_55_30。

查看历史模块　　　　　　　　　　　　　　在软件界面，点击“历史”按钮，系统将停止接受硬件传来的数据，并跳转至“回放”界面，在此界面中点击“查看历史”，进入查看历史界面，浏览数据库存储的历史数据文件。

点击相应表名，可选择查看或删除该表。

查看时可进行数据回放，显示频谱。

　　图4查看历史　　checktherecord　　图5记录回放recorddisplay3结论　　给出了使用移动终端的显示及远程传输功能，与外部硬件配合，能够简单的实现现场数据采集和远程数据监控等功能。

移动终端在工业上的应用还处于萌芽期，而利用人手必备的移动终端，配合简单的数据采集硬件设备，达到监控仪表的部分功能，便是移动终端在工业应用上的良好实现方式之一。

若建立后台服务器的数据存储，并进行进一步改善和维护，那么将推进工业数据采集步入云端处理的过程。

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