虚拟仪器数据采集应用论文

第一篇：虚拟仪器数据采集应用论文

虚拟仪器是以一种全新的理念来设计和发展的仪器，他是90年代发展起来的一项新技术，主要用于自动测试、过程控制、仪器设计和数据分析等领域，其基本思想是在仪器设计或测试系统中尽可能用软件代替硬件，即“软件就是仪器”，他是在通用计算机平台上，根据用户需求来定义和设计仪器的测试功能，其实质是充分利用计算机的最新技术来实现和扩展传统仪器的功能。

虚拟仪器的特点和构成 1.1 虚拟仪器的特点

与传统仪器相比，虚拟仪器具有高效、开放、易用灵活、功能强大、性价比高、可操作性 好等明显优点，具体表现为：

智能化程度高，处理能力强 虚拟仪器的处理能力和智能化程度主要取决于仪器软件水平。用户完全可以根据实际应用需求，将先进的信号处理算法、人工智能技术和专家系统应用于仪器设计与集成，从而将智能仪器水平提高到一个新的层次。

复用性强，系统费用低 应用虚拟仪器思想，用相同的基本硬件可构造多种不同功能的测试分析仪器，如同一个高 速数字采样器，可设计出数字示波器、逻辑分析仪、计数器等多种仪器。这样形成的测试仪 器系统功能更灵活、更高效、更开放、系统费用更低。通过与计算机网络连接，还可实现虚 拟仪器的分布式共享，更好地发挥仪器的使用价值。

可操作性强，易用灵活 虚拟仪器面板可由用户定义，针对不同应用可以设计不同的操作显示界面。使用计算机的 多媒体处理能力可以使仪器操作变得更加直观、简便、易于理解，测量结果可以直接进入数 据库系统或通过网络发送。测量完后还可打印、显示所需的报表或曲线，这些都使得仪器的 可操作性大大提高而且易用、灵活。

1.2 虚拟仪器的构成 虚拟仪器的构建主要从硬件电路的设计、软件开发与设计2个方面考虑。

硬件电路的设计主要根据用户所面对的任务决定，其中接口设计可选用的接口总线标准包 括Gp IB总线、VXI总线等。推荐选用VXI总线。因为他具有通用性强、可扩充性好、传输速 率高、抗干扰能力强以及良好的开放性能等优点，因此自1987被首次推出后迅速得到各大仪 器生产厂家的认可，目前VXI模块化仪器被认为是虚拟仪器的最理想平台，是仪器硬件的发 展方向。由于VXI虚拟仪器的硬件平台的基本组成是一些通用模块和专用接口。因此硬件电 路的设计一般可以选择用现有的各种不同的功能模块来搭建。通用模块包括：信号调 理和高速数据采集；信号输出与控制；数据实时处理。这3部分概括了数字化仪 器的基本组成。将具有一种或多种功能的通用模块组建起来，就能构成任何一种虚拟仪器。例如使用高速数据采集模块和高速实时数据处理模块就能构成1台示波器、1台数字化仪或 1台频谱分析仪；使用信号输出与控制模块和实时数据处理模块就能构成1台函数发生器、1台信号源或1台控制器。专用接口是针对特定用途仪器需要的设计，也包括一些现场总线 接口和各类传感器接口。系统的主要硬件包括控制器、主机箱和仪器模块。常用的控制方案 有GpIB总线控制方式的硬件方案、MXI总线控制方式的硬件方案、嵌入式计算机控制方式的 硬件方案3种。VXI仪器模块又称为器件（devices）。VXI有4种器件：寄存器基器件、消 息基器件、存储器器件和扩展器件。存储器器件不过是专用寄存器基器件，用来保存和传输 大量数据。扩展器目前是备用件，为今后新型器件提供发展通道。将VXI仪器制作成寄存器 基器件，还是消息基器件是首先要做出的决策。寄存器基器件的通信情况极像VME总线器件，是在低层用二进制信息编制程序。他的明显优点在于速度寄存器基器件完全是在 直接 硬件控制这一层次上进行通信的。这种高速通信可以使测试系统吞吐量大大提高。因此，寄 存器基器件适用于虚拟仪器中信号/输出部分的模块（如开关、多路复用器、数/模转换输出 卡、模/

数转换输入卡、信号调理等）。消息基器件与寄存器基器件不同，他在高层次上用A SCII字符进行通信，与这种器件十分相似是独立HpIB仪器。消息基器件用一组意义 明确的 “字串行协议”相互进行通信，这种异步协议定义了在器件之间传送命令和数据所需的挂钩 要求。消息基器件必须有CpU（或DSp）进行管理与控制。因此，消息基器件适用于虚拟仪器 中数字信号处理部分的模块。

软件的开发与设计包括3部分：VXI总线接口软件、仪器驱动软件和应用软件（软面板）。软件结构如图1所示。

VXI总线接口软件由零槽控制器提供，包括资源管理器、资源编辑程序、交互式控制程序和 编程函数库等。该软件在编程语言和VXI总线之间建立连接，提供对VXI背板总线的控制和支 持，是实现VXI系统集成的基础。

仪器驱动程序是完成对某一特定仪器的控制与通信的软件程序，也即模块的驱动软件，他 的设计必须符合Vpp的2个规范，即Vpp3.1《仪器驱动程序结构和模型》和Vpp3.2《仪器 驱动程序设计规范》。

“软面板”设计就是设计具有可变性、多层性、自助性、人性化的面板，这个面板应不 仅同传统仪器面板一样具有显示器、LED、指针式表头、旋钮、滑动条、开关按钮、报警装 置等功能部件，而且应还具有多个连贯操作面板、在线帮助功能等。

虚拟仪器在数据采集中的应用

利用虚拟仪器制作数据采集器可以按照硬件设计、软件设计两个步骤来完成。

2.1 硬件设计

硬件设计要完成以下内容：

1)模/数转换及数据存储

设置具有通用性的数据自动采集系统，一般应满足能对多路信号尽可能同步地进行采集，为了使所采集到的数据不但能够在数据采集器上进行存储，而且还能及时地在采集过程中 将数据传送到上位机，选用存储量比较适中的先进先出存储器，这样既能满足少量数据存储 的需要，又能在需要实时传送数据时，在A/D转换的同时进行数据传送，不丢失任何数据。)VXI总线接口

VXI总线数据采集器通常可以利用两种VXI总线通用接口消息基接口和寄存器基接口。消 息基接口的作用是通过总线传送命令，从而控制仪器硬件的操作。通用寄存器基接口是由寄存器简单的读写来控制仪器硬件的操作。利用消息基接口进行设计，具体消息基接口的框图见图2。

3)采样通道控制

为了满足几种典型系统通道控制的要求，使通道的数量足够多，通道的选取比较灵活，可以利用寄存器电路、可预置计数器电路以及一些其他逻辑电路的配合，将采样通道设计成最多64路、最少2路可以任意选择，而且可以从任意一路开始采样，也可以到任意一路结束采样，只要截止通道号大于起始通道号就可以了。整个控制在虚拟仪器软面板上进行操作，通过消息基接口将命令写在这部分的控制寄存器中，从而设置计数器的初值以及采样的通道总数。

4)定时采样控制

由于不同的自动测试系统对采样时间间隔的要求不同，以及同一系统在不同的试验中 需要的采样时间间隔也不尽相同，故可以采用程控的方式将采样时间间隔设置在2 μs~13.0 ms之间任意选择，可以增加或减少的最小单位是2 μs。所有这些选择设置可以在虚拟仪器软面板上进行。

5)采样点数控制

根据不同测试系统的需求，将采样点数设计成可在一个比较大的范围中任意选择，该选择同样是在软面板上进行。

6)采样方式控制

总结各种自动测试系统的采样方式不外乎软件触发采样和硬件 触发采样。在硬件触发采样中又包括同步整周期采样和非同步整周期采样，这2种采样又可 以是定时进行的或等转速差进行的。所有这些采样方式，对于数据采集器来说都可以在软面 板上进行选择。

2.2 软件设计

软件是虚拟仪器的关键，为使VI系统结构清晰简洁，一般可采用组件化设计思想，将各部分彼此独立的软件单元分别制成标准的组件，然后按照系统的总体要求组成完整的应用系统，一个标准的组件化的虚拟仪器软件系统，如图3所示。

应用软件为用户提供了建立虚拟仪器和扩展其功能的必要工具，以及利用pC机、工作站的 强大功能。同时Vpp联盟提出了建立虚拟仪器标准结构库（VISA）的建议，为虚拟仪器的研 制与开发提供了标准。这也进一步使由通用的VXI数据采集模块、CpU/DSp模块来构成虚拟仪 器成为可能。

基于虚拟仪器的数据采集器的软件包括系统管理软件、应用程序、仪器驱动软件和I/O接 口 软件。以往这4部分需要用户自己组织或开发，往往很困难，但现在NI公司提供了所有这 四部分软件，使应用开发比以往容易得多。

下面简单介绍以NI公司的Lab Windows/CVI为开发环境，来进行VXI虚拟仪器的驱动程序开 发的方法。

第一步：生成仪器模块的用户接口资源文件（UIR）。用户接口资源、文件是仪器模块 开 发者利用Lab Windows/CVI的用户界面编辑器为仪器模块设计的一个图形用户界面（GUI）。一个Lab Windows/CVI的GUI由面板、命令按钮、图标、下拉菜单、曲线、旋钮、指示表以及 许多其他控制项和说明项构成。

第二步：Lab Windows/CVI事件驱动编程。应用程序开发环境Lab Windows/CVI中设计一个 用户接口，实际上是在用户计算机屏幕上定义一个面板，他由各种控制项（如命令按钮、菜 单、曲线等）构成。用户选中这些控制项就可以产生一系列用户接口事件（events）。例如，当用户单击一个命令按钮，这个按钮产生一个用户接口事件，并传递给开发者编写的C语 言驱动程序。这是运用了Windows编程的事件驱动机制。Lab Windows/CVI中使用不同类型的 控制项，在界面编辑器中将显示不同类型的信息，并产生不同操作的接口事件。在Lab Wind ows/CVI的开发平台中，对事件驱动进行C程序编程时可采用2种基本的方法：回调函数法和 事件循环处理法。

回调函数法是开发者为每一个用户界面的控制项写一个独立的用户界面的控制函数，当选中某个控制项，就调用相应的函数进行事件处理。在循环处理法中，只处理GUI控制 项所产生的COMMIT事件。通过Get User Event函数过滤，将所有的COMMIT事件区分开，识别 出是由哪个控制项所产生的事件，并执行相应的处理。

第三步：应用函数/VI集与应用程序软件包编写。应用函数/VI集需针对具体仪器模块 功能进行编程，应用程序软件包只是一些功能强大、需要完善的数据处理能力的模块才需要 提供，如波形分析仪模块、DSp模块等。结语

本文探讨了虚拟仪器的基本组成，以及实际的虚拟仪器软硬件设计的一般方法，这些方法经过实际设计工作运用证明是可靠的，可供系统工程技术人员在组建具体的基于VXI总线的虚拟仪器数据采集、测试时参考使用。

参考文献

1］赵勇.虚拟仪器软件平台和发展趋势［J］.国外电子测量技术,2002,(1)

2］陈光禹.VXI总线测试平台［M］.北京：电子科技大学出版社,1996

3］孙昕，张忠亭，薛长斌.集成VXI总线自动测试系统的方法［J］.测控技术,1996,15(4)

4］张毅刚，彭喜元，姜宁达，等.自动测试系统［M］.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社,2001

5］汪红.基于组件的虚拟仪器软件系统［J］.微型计算机信息,2001,(1)：76-77

第二篇：LabVIEW声卡数据采集信号分析音频信号虚拟仪器

LabVIEW声卡数据采集信号分析音频信号虚拟仪器

摘要:虚拟仪器是20世纪80年代兴起的一项新技术，是现代仪器仪表发展的重要方向，在建模仿真、设计规划和教育训练等方面都有应用目前NI公司所提供数据采集设备性能好，但是价格昂贵，构建信号分析系统成本偏高计算机声卡具备数据传输和AD转换功能，作为数据采集卡具有价格低廉、开发容易和系统灵活等优点 基于上述分析，本文用计算机声卡代替普通采集卡作为硬件，在LabVIEw平台上设计了一个信号分析系统，并在信号分析实验中进行了应用主要贡献为下述几点 1提出了采用声卡作为数据采集设备构建虚拟音频信号分析系统并应用于实验教学的设想通过高校实验室现状的调研和对声卡性能的分析，分析了由声卡组建可以用于实验教学的信号分析系统的必要性和可行性 2构建了基于LabVIEw的音频信号采集分析系统，具有信号采集、分析、波形显示、存储以及数据文件再调用分析等功能分析、解决了设计及实现过程中出现的问题 3对提出的设计方法进行了大量的仿真实验，通过实验结果证明了系统设计的合理性和可行性 所生成的采集软件交互性好、操作方便，并且可以根据用户的需求进行功能扩充，为低成本下构建数据采集系统提供了一种思路，可以应用到语音识别、环境噪声监测和实验室测量等多种领域，应用前景广阔

标题:LabVIEW声卡数据采集信号分析音频信号虚拟仪器

第三篇：虚拟仪器检测论文

1硬件构成检测系统主要由信号接口及虚拟仪器两部分构成(图1)。待测信号由控制机柜上的接口引出，通过信号选择、调理之后送入工控机，由数据采集卡进行数据采集，并最终由数据处理软件进行分析、显示、存储等。步进电机系统由脉冲控制器、驱动电路和步进电机等几部分构成，根据不同的检测要求如常规检测、实时监控和故障诊断等，需要对脉冲控制器的输出、驱动电路的输出以及电机绕组的信号分别进行检测。为更有效的利用采集卡的硬件资源以及计算机的数据处理能力，在接口部分设置了信号选择电路，负责把需要检测的信号送入后续系统。接口电路结构如图2所示，通过两个选择开关的不同组合，分别实现从驱动板输入级引出脉冲控制器信号、从驱动板输出级引出驱动电路信号、从电机回路引出步进电机绕组电流信号。

信号调理电路采用运算放大器对取样电阻两端的信号进行差分运算，得到电压、电流信号并以单端方式输出至数据采集卡。步进电机常采用方波电压驱动，从其频谱构成来看包含一定的高频成分，属于有突变的大幅值信号，故选用LM318高速宽带运算放大器，其增益带宽为15MHz，转换速率为70V/μs。为进一步提高待测信号的信噪比，减小软件数据处理的难度以及减少运算量，在LM318的电源部分加入了2个1000μF的电解电容退耦合，在其输出端加入了0.2μF的瓷片电容以滤除高频噪声。

虚拟仪器的硬件采用基于pCI总线技术的DAQ数据采集系统，选用的pCI-6071E数据采集卡可实现对32个步进电机及其驱动电路和脉冲控制器的多路并行检测。

2软件设计

根据模块化的编程思想，检测程序(图3)的结构自上而下分为主程序层、逻辑层、驱动层。主程序层由用户界面和测试执行部分构成，逻辑层负责逻辑关系的验证以及相关决策的制定，驱动层负责与仪器、被测设备以及其他应用程序之间的通信。软件的开发平台为NI公司的LabVIEW。检测程序的主要任务为多通道的数据采集、分析和存储，因此程序的优化及运行效率问题都显得较为重要，在软件的开发中运用了LabVIEW所支持的多项先进编程技术，如数据流、多线程、定时循环、状态机等。

3信号处理

虚拟仪器的实质是对模拟信号进行数字化处理，具体分为在线处理和事后处理两部分。在线数据处理主要包括运算量较小的电流、电压以及脉冲的时域分析。对于系统的运转状态通过对对应信号的计数得到电机运转的步数、驱动板提供的电压周期数、脉冲控制器发出的脉冲数；对于电机的运转参数通过测量电流的频率得到电机的速度曲线，对此进行微分得到电机的加速度曲线，通过对电流进行数值积分得到电机的功率曲线。

另一方面对电流信号进行较为详细的时域分析以提供系统分析的时域特征值。使用peak Detector进行信号的波峰检测得到每个周期内最高点的数值、位置等数据，以此为基础作出电机的特征曲线。电机正常运转时特征曲线近似为一条水平直线，运转异常时则会产生平移和起伏，其均值和方差都有较为显著的变化。使用pulse parameters进行信号的参数检测，得到信号的超调量、上升时间等参数，这些参数描述了电流波形的细节信息。因此选取了电流信号的超调量和幅值之比、上升时间和频率之比以及特征曲线的均值和方差作为系统状态分析的3组时域特征值。

事后数据处理主要包括电流、电压的频域分析。对于步进电机系统的检测，一个较为重要的应用是识别出正常信号中夹带的短暂反常现象并展示其成分，为了克服傅里叶变换没有时间分辨率的缺陷，采用了对异常信号段进行短时傅里叶变换的分析方法。信号

算法实现短时傅里叶分析得到信号的幅值谱，表明了在短时间段上绕组电流、驱动电压的能量分布。电机系统发生异常时的电流、电压信号除正常的基频及倍频成分外，出现了额外的低频成分或直流分量，其倍频和基频的幅值之比也有明显的变化，因此选取了信号的3倍频和基频的幅值比作为系统状态分析的频域特征值。

对于在线检测及故障诊断系统来说，除了选取适当的信号处理算法提取有效的特征值之外，更为重要的一点是对被测系统的历史数据的归纳和分类，给出各特征值的典型值作为系统状态的判别条件。以下是在瑞士ARSApE公司的微型两相永磁式步进电机1020上测得的典型值，其驱动方式为采用A3966SLB驱动模块的两相单四拍驱动。

基于虚拟仪器技术开发的步进电机检测系统，在发生故障时针对故障单元进行的诊断提高了系统的维护效率，大大缩短了故障恢复时间。

参考文献

［1］Gary W.Johnson, Richard Jennings.LabVIEW图形编程［M］.北京：北京大学出版社，2002.［2］马建明，周长城.数据采集与处理技术［M］.西安：西安交通大学出版社，20 01.［3］吕勇，等.虚拟仪器技术及其在机械故障诊断中的应用［J］.武汉科技大学学报，2002，(2).［4］王宗培，任雷，史敬灼.五相混合式步进电动机绕组电流波形的分析［J］.微特机电，1997，(5).

第四篇：遥感应用方面技术质量汇报-数据采集

生产质量和技术工作会议汇报材料

黑龙江第三测绘工程院 2015年1月26日

黑龙江第三测绘工程院生产质量和技术工作会议汇报材料

1.资

三、高分一号等遥感影像处理及应用

为实现大范围海量遥感数据的快速处理，我院应用GXL、COLORMAPPING等大型软件，硬件上购置刀片机，搭建局域万兆网，使用48核工作站采用分布集群式和单机作业结合的方式，在基础资料方面，除了根据我院生产项目积攒的控制和DOM资料外，我院一直较为重视在2012年完成的基于SPOT影像建成的黑龙江省控制点影像库（此项目我院随国家局卫星中心一起获得测绘科技进步奖特等奖）。

基于软硬件配合和传统DOM、DEM制作的流程，并且结合控制点影像库，研究和优化了海量遥感数据快速处理技术流程和方法，在区域网平差、自动匹配DSM、影像纠正、配准、融合、调色、裁切等工序上实现自动化程度高的作业模式，减少人工干预，实现快速、高效的遥感数据处理流程，完成了多项遥感应用项目。

在介绍具体的生产项目前，要说明的四点，一是在DOM和DSM的制作上，因为我院在制作“全国一版图”的项目时，较为注重对原始资料的收集（包括下视和立体相对），所以在处理大范围海量遥感数据时，我院采取在原有DEM和资三相对新匹配的DSM数据相结合的方式，保证地形信息的准确性。二是在我院具备拥有较新较全的影像资料的基础上，注意收集各个分环节的数据成果，以备应用到应急保障的工作中，当出现应急需求时，我们能够根据要求按需提供高分、资三等卫星传感器的遥感数据成果，在此基础上，我院考虑在条件允许的情况下，引入无人机及处理软件，增强应急测绘的能力。三是在精度保障上，无控时，以资三为基础资料时，平面中误差可达到8米左右（完全满足1：25000的精度需求），高程中误差在考虑加入似大地水准面差值改正，平地高程精度可达到1米；丘陵地高程精度可达到2米，完全满足应急需求。有控时平面中误差可达到2.7米左右（满足1：10000精度指标），有控时高程可达到0.6米左右（满足丘陵地、山地1：10000的精度指标）。四是在分析资源三号卫星数据精度后，其可应用于一些不可到达区或者不利于开展航摄地区的地貌、地形要素的获取，而且在实际外业控制点的需求上，一景资三影像的范围可能只需要一个或两个外业控制点，大大减少了外业工作量，基于资三的这些特点，可应用到边境测绘等类型的项目。

基于卫星传感器的遥感应用可应用于边境测绘。具体的项目完成：

首先是利用卫星自带参数类的（无控）

（1）天地图产业化项目，我院完成新疆、黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古东部近280万平方公里的资源三号公众服务正射影像的制作，今年7月15日项目顺利通过验收。今年我们又在去年五个省的基础上承接了台湾、海南、广西三个省的影像制作任务，并且承接了新的“全国一版图”任务。

（2）长江水利委员会项目，完成长江流域前后三期共7.2万平方公里，资三和高分一号数据源的DOM制作。

（3）海河水利委员会项目，完成河南、河北、山西三省交界处6600平方公里资三数据源的DOM、DEM制作。

（4）广州电力项目，完成西藏琼结县2500平方公里DSM、DOM制作以及三维展示。

（5）完成陕西2000多平方千米的DSM、DOM制作。

（6）完成珠峰主峰地区1万平方公里范围三维展示任务，云南大理地区6000平方公里三维展示任务，陕西全境的DOM、DEM修改、接边和裁切。

（7）几个国外或者边境地区小范围DOM、DSM制作。第二是基于控制点影像库完成的项目

（1）武汉国土督察局项目，完成鄂、湘、黔三省共1.1万平方公里的DOM制作。

（2）黄河水利委员会项目，完成黄河流域两期共8万平方公里DOM数据制作。

（3）双城规划局项目，完成双城市辖区2景QB影像的快速制作； 第三是比较突出的其它的遥感应用项目：

2014年6月，我院协助合作单位做了一个路网项目的实验，9月以路网实验为基础，我院承担来自国家审计署的全国重点城市闲置用地采集任务，完成全国220个城市的闲置用地采集工作，从工作区搭建、技术路线研究、网络机顶盒调试，人员培训，到最后的成果提交，一共20多天的时间。这些项目均顺利提交，成果质量也得到甲方好评。2.“机顶盒”的研发与应用

受路网实验和重点城市闲置用地采集项目启发，从11月开始，我院开始研制“便携式影像机顶盒”，利用瓦片技术形成影像切片，通过自主研发，实现影像的发布与快速更新，完成了“多源遥感影像辅助系统”的研发。目前已经应用到我院外业中队和检查科，实现了影像的便携式快速访问和统一管理，使用效果良好，提高了我院整体的生产工作效率，也解决了整体质量控制的关键问题；同时该系统也是我院信息化测绘体系建设的一部分，计划通过进一步研发，实现“电子调绘”和“电子控制”，甚至“网络化作业”等工作模式；接下来也计划通过进一步的开发推广，获得更广泛的应用和经济价值。3.引入“适宜质量”的概念

现阶段，市场上遥感应用方面项目的需求，更多的是侧重实际应用效果，并且生产周期较短。在这些项目的完成过程中我院按照甲方的实际要求，制定项目生产方案提高生产效率，缩短工期，实现成果的快速提交，成果提交后均顺利通过验收并获得甲方的好评。通过这种项目完成方式，也逐渐摸索出了应对不同需求下的遥感数据生产的流程、质检方式及管理模式，能够更好的应对测绘应急服务需求。

4.针对地理国、省情项目生产的具体需求、有针对性的进行软件开发工作

在地里国情、省情生产中开发编写了部分程序。总的来说可分为以下两个大类：

（1）国情数据批处理程序集

地理国情普查项目覆盖面积广，涉及的行政单元较多，生产作业过程中需要对数据库进行拼接、拆分等一些处理。由于数据处理量大、人为生产耗时长。针对此问题，我院开发了“国情数据批处理程序集”，主要包含数据转换、数据处理、数据检查、数据拼接、数据分离等功能模块。该程序的每个功能模块在具体的生产中又都经过了进一步优化和调整，最终程序稳定可靠。例如：“数据转换”模块加入了GDB数据与MDB数据相互批量转换的两种方式，“数据处理”模块，针对国情数据属性赋默认值、赋空值、赋特定值进行优化；“数据拼接”模块更新了有关MDB与GDB数据混合合并的方法。在完善国情数据批处理程序集的基础上，又编写了一些辅助功能程序，主要有查找文件、数据库管理系统、生成错误检查记录、生成time文件等。

查找文件程序主要是将选择路径下的相同后缀名的文件按文件名和含完整路径的方式提取出来，生成TXT文件，该功能可以对路径下的子文件夹进行深度搜索，方便对数据进行整合、查缺。数据管理系统，通过数据借记记录、归还记录、数据状态等信息监测达到数据管理的一致性。（2）样本管理程序集

由于省情样本数据采集量大；照片、样本库出现的问题较多；为了控制遥感解译样本数据的质量和外业实际需求，开发了样本管理程序集。

其实现了对样本库中记录进行逐条查看、修改、删除、检查操作；并集成了批量删除、批量修改、合并样本库、样本检查等方便、实用的工具；该程序在样本处理工序提高两倍以上工作效率。

在实际工作中，随着样本量不断增大、在样本制作过程中出现的照片坐标、方位角偏移等问题越来越凸显。对于此，又相继开发了①通过矢量文件给对应样本赋值程序；②根据矢量文件的记录提取样本库数据的分离程序；③根据展点文件和镶嵌线景号的关系挑选每个样本对应所裁影像的影像挑选程序；④根据照片号、照片经纬度、照片方位角批量改照片信息的照片修改程序。应用上述些程序，并配合“交互式样本处理”和“样本批量加描述”等我院自己总结的方法，能有效的修改、编辑、检查样本相关项，在大量减少人工工作量的同时，避免了人为错误的出现，即保证了质量，又提高了生产效率。

第五篇：农业数据采集体系设计思考论文

本文针对农业机械基础数据的采集，联系农业监理部门的管理，从信息交流和共享的角度出发，设计了一种农业机械基础数据采集系统。

需求分析

本设计的目标是实现网络化数据的共享。联系实际需求，提供传统媒体的数据共享也是不错的选择。运用对信息库进行新建、扩建和整合等手段，使农业机械基础数据实现网络化和数字化，再运用互联网这个媒介将农业科技信息提供给社会，达到信息资源共享的目的。此外，还可以运用内部网来将相关的信息提供给政府部门和科技管理部门。同时，本项目还能够提供转换接口，此功能就是利用传统媒体来表示数据库里面的内容，从而扩大农业机械基础数据共享的范围，充分发挥农业机械基础数据具备的作用。

1系统功能分析

对农业机械实施信息化管理，首先需要对其功能需求进行分析。农业机械基础数据采集系统的主要功能包括驾驶员管理、机械管理、机械事故管理、监理人员管理和综合报表处理等5个方面。

1)对农业机械的驾驶员进行管理。管理内容主要包括对驾驶员进行登记、查询、统计、驾驶证和台帐业务报表的打印，以及驾驶员的补证、换证、注销、转籍、审验或变更修改等。

2)对机械进行管理。一般而言，农业机械主要是指拖拉机和联合收割机。对农业机械进行管理就是指对农机进行登记和统计等，以及对拖拉机进行检验、封存与补证等活动。

3)对农业机械的事故进行管理。简而言之，对农业机械的事故进行管理是指对农业机械发生的事故进行登记、调查和统计等。

4)农业监理执法人员的管理。主要包括登记、录入、修改、删除、审验、查询、预览和备份农机监理执法人员的各种信息，能进行执法证及各类统计分析报表及各类台帐的打印。同时，还可用于对执法证进行审核、检验和注销等行为。

5)进行各种农业机械综合报表的生成和处理。这类活动通常是指编制月报、季报和年报，并对编制的这些报表进行统计与分析。

2系统建设原则

1)实用性。一般而言，实用性要坚持的原则就应该体现出需求和技术相结合的原则，而且所研究出的系统应该以满足用户需求为目的。

2)可扩充性和兼容性。这个原则就是指在设计系统时，认真分析系统的发展因素和历史因素是很有必要的，从而就可以有效地把系统的设计和产品的生命周期结合起来，为产品的升级提供方便，为功能扩展提供接口。

3)结构优化。系统结构设计要合理，这样才能保证程序运行有较快的速度，减少等待时间，提高工作效率。

4)简便性。软件要使用大量代码，尽量地使用自动选择、显示和按钮操作，以使操作人员更加准确和简便地操作，减少人工录入的工作量。

5)良好的人机交互性。良好的人机交互性要求具有良好的操作界面，人机交互功能主要靠可输入输出的外部设备和相应的软件来完成。可供人机交互使用的设备主要有键盘显示、鼠标和各种模式识别设备等。与这些设备相应的软件就是系统提供人机交互功能的部分。

系统总体设计

对农业机械的管理，基础数据采集主要侧重于地县级和省级，数据库服务器设立在省级。地市级农机部门建立的数据能够存入到省级监理部门的网络中心，经过网络中心对数据服务器进行调配和分析后，达到每个授权用户权责的功能。省县级的农业机械基础数据采集和交换的网络结构如图1所示。国家级信息中心在准确拥有这些基础数据资源后可进行宏观监管和调控，制定相应的政策。通常情况下，国家级网络中心处于核心地位，省级监理部门属于主干，地市级监理部门起着基础作用，而县级监理部门则处于依托的作用，通过互联网技术监理网络应用平台，实现数据在权利范围内的共享，其网络结构如图2所示。根据农业机械对基础数据采集系统功能的需求，把农业机械基础数据的采集系统划分为6个模板，即拖拉机管理子系统、农业机械事故管理子系统、农业机械驾驶员管理子系统、联合收割机管理子系统、农业机械综合报表子系统以及农机监理人员管理子系统。

基础数据采集模块的设计

1农业机械驾驶员管理子系统。按照业务操作流程的不同，农业机械驾驶员管理可以分为注册审核、证件管理以及登记3方面。其中，注册审核可以机械分为初学登记、增驾登记和审验。农机驾驶员管理模块的初学登记业务操作流程如下:首先，有意向学习农机驾驶的人员要在自己的居住地进行报名，填写登记表，同时交验身份证件，并进行体检。若这些条件达到了所制定的要求后就可以对这些人员进行科目培训，再进行理论和技术科目的考试，考试成绩合格者可以取得驾驶证，成为真正驾驶员。驾驶员需要增驾时，需持本人驾驶证及有效身份证件到农机监理机构填写相关申请材料，并经过增驾考试，符合规定的领发新证。证件管理就是指农机的驾驶证出现遗失、有效期满、被盗或损坏等情况下，持本人有效证件到当地农机监理机构办理相关手续。这些业务大体分为挂失、补发和换发等，其流程基本一致。农机驾驶员因调动或其驾驶证的内容有变更的情况下，需要及时到农机监理机构办理登记手续，通常包括转籍和变更两种情况。具体来讲，转籍就是指转入和转出。当转入的时候，农机驾驶员应该凭自己的有效证件到农机监理部门办理相关的转入手续;当转出的时候，农机驾驶员也应该凭自己的有效证件到农机监理部门办理相关的转出手续，农机监理机构就会把驾驶员的档案及时转给新籍的农机监理部门，同时也将转出的事项标注在驾驶证上。农机驾驶员管理子模块功能结构如图3所示。

2拖拉机管理子系统。在对拖拉机进行管理的过程中，各县、区、市的农机监理站都应该面向机手，主动担当并做好基础的管理工作，如报户、建档、异动登记和管理原始档案等。另外，农机基础数据采集系统主要目的就是解决拖拉机登记、统计以及驾驶证的审验、异动与封存等相关的业务。通常情况下，这个模块的拖拉机分为小型拖拉机和大中型拖拉机。小型拖拉机就是指发动机功率不足14．7kW的拖拉机，而大中型拖拉机就是指发动功率大于14．7kW的拖拉机。一般而言，拖拉机管理模块的基本数据是指拖拉机的机主、号牌、地址、联系方式、机器的类型、出厂日期、制造商、功率、核定质量、发动机号、颜色、登记时间和所在管辖区等相关的基础数据信息。拖拉机管理模块功能结构如图4所示。

3联合收割机管理子系统。联合收割机管理模块进行联合收割机数据的提取、查询、统计、分析处理和对全国联合收割机的监控指挥。联合收割机的查询是为了进行数据挖掘，以便对联合收割机进行监控和宏观调配，主要是对号牌号码、机主、辖区、厂牌型号或登记日期等信息的查询。统计分析是对其档案进行数据挖掘，主要包括机械类型分布、使用年限分布、机型分布、驱动方式分析等进行统计分析。

4农业机械事故管理子系统。简而言之，农业机械事故管理的模块就是采集、统计和分析农业机械事故的数据，在对这些数据进行分析后研究出事故发生存在的隐患或者规律，从而有效地对农机事故进行预测和监管。农机事故管理模块统计分析的基础数据包括:24h发生事故起数和死亡人员统计;月事故数和月死亡人数;各县农机事故数和死亡人数;农机事故原因统计，包括无证驾驶、酒后驾驶、超速超载、机械故障和操作失误等;事故路面类型统计;事故路面坡度统计和事故气候统计等。

5农机监理人员管理子系统。农机监理执法人员管理模块就是对农机监理人员的数据进行采集、统计与分析，并对我国农机监理执法人员进行管理。在对农机监理人员档案进行统计和分析后，再对这些数据进行处理，从而实现对我国农机监理执法人员的管理和控制。通常这个模块的主要内容是指查询或者统计农机监理执法证号、根据执法人员所在管理辖区的代码进行查询或按农机监理执法人员职称查询等。

6农业机械综合报表子系统。通常情况下，农业机械综合报表的子系统是指实现农业机械报表的编制，并对这些报表上的数据进行上报、统计和分析。这些报表包括月报、季报和年报。月报，如农业机械事故月报表;季报，如报户建档拖拉机情况季度表、拖拉机及驾驶员增减分析季报表;年报，如拖拉机驾驶员考试情况统计报表、地县农机监理业务培训情况表和农业机械事故情况年报表等。

结论与展望

农业机械基础数据采集系统能对信息库进行新建、扩建与整合等，从而使得农业机械基础数据实现网络化和数字化，再运用互联网这个媒介将农业科技信息提供给社会，达到信息资源共享的目的。此外，还可以运用内部网来将相关的信息提供给政府部门和科技管理部门。本文从理论上对农业机械基础数据采集系统进行了研究和设计，下一步需要在具体的开发环境中对其进行开发实现。