Rejestrator danych - Data logger

Nie mylić z plikiem dziennika komputera .
W przypadku urządzeń do śledzenia ścieżki, patrz Jednostka śledzenia GPS § Rejestratory danych .
Rejestrator danych Cube przechowujący dane techniczne i dane z czujników

Rejestrator danych (również rejestrator lub rejestrator danych ) to elektroniczne urządzenie, które zapisuje dane w czasie lub w związku z umieszczeniem albo z wbudowanym instrumentem lub czujnik lub za pośrednictwem instrumentów zewnętrznych i czujników. Coraz częściej, choć nie całkowicie, są one oparte na procesorze cyfrowym (lub komputerze) i nazywane są rejestratorami danych cyfrowych (DDL). Zazwyczaj są małe, zasilane bateryjnie, przenośne i wyposażone w mikroprocesor, pamięć wewnętrzną do przechowywania danych i czujniki. Niektóre rejestratory danych łączą się z komputerem osobistym i wykorzystują oprogramowanie do aktywacji rejestratora danych oraz przeglądania i analizy zebranych danych, podczas gdy inne mają lokalny interfejs urządzenia (klawiatura, wyświetlacz LCD) i mogą być używane jako samodzielne urządzenie.

Rejestratory danych różnią się między typami ogólnego przeznaczenia dla szeregu zastosowań pomiarowych, a bardzo specyficznymi urządzeniami do pomiaru tylko w jednym środowisku lub typie aplikacji. Typy ogólnego przeznaczenia są często programowalne ; jednak wiele z nich pozostaje jako maszyny statyczne z ograniczoną liczbą lub bez zmiennych parametrów. Rejestratory elektroniczne zastąpiły rejestratory wykresów w wielu zastosowaniach.

Jedną z podstawowych korzyści wynikających z używania rejestratorów danych jest możliwość automatycznego zbierania danych przez 24 godziny. Po aktywacji rejestratory danych są zwykle wdrażane i pozostawiane bez nadzoru, aby mierzyć i rejestrować informacje przez cały okres monitorowania. Pozwala to na uzyskanie pełnego, dokładnego obrazu monitorowanych warunków środowiskowych, takich jak temperatura powietrza i wilgotność względna.

Koszt rejestratorów danych spada na przestrzeni lat wraz z rozwojem technologii i redukcją kosztów. Proste jednokanałowe rejestratory danych kosztują zaledwie 25 USD. Bardziej skomplikowane rejestratory mogą kosztować setki lub tysiące dolarów.

Formaty danych

Standaryzacja protokołów i formatów danych była problemem, ale obecnie rośnie w branży, a XML , JSON i YAML są coraz częściej przyjmowane do wymiany danych. Rozwój Sieci Semantycznej i Internetu Rzeczy prawdopodobnie przyspieszy ten obecny trend.

Protokoły oprzyrządowania

Kilka protokołów zostało ustandaryzowanych, w tym inteligentny protokół SDI-12 , który umożliwia podłączenie oprzyrządowania do różnych rejestratorów danych. Stosowanie tego standardu nie zyskało dużej akceptacji poza branżą środowiskową. SDI-12 obsługuje również instrumenty z wieloma kroplami. Niektóre firmy zajmujące się rejestracją danych również wspierają obecnie standard MODBUS . Jest to tradycyjnie stosowane w obszarze sterowania przemysłowego i istnieje wiele przyrządów przemysłowych obsługujących ten standard komunikacji. Inny protokół multidrop, który zaczyna być coraz szerzej stosowany, oparty jest na magistrali CAN (ISO 11898). Niektóre rejestratory danych wykorzystują elastyczne środowisko skryptowe, aby dostosować się do różnych niestandardowych protokołów.

Rejestrowanie danych a akwizycja danych

Terminy rejestrowanie danych i akwizycja danych są często używane zamiennie. Jednak w kontekście historycznym są one zupełnie inne. Rejestrator danych to system gromadzenia danych, ale system gromadzenia danych niekoniecznie jest rejestratorem danych.

  • Rejestratory danych zazwyczaj mają wolniejsze częstotliwości próbkowania . Maksymalna częstotliwość próbkowania 1 Hz może być uważana za bardzo szybką dla rejestratora danych, ale bardzo wolną dla typowego systemu akwizycji danych.
  • Rejestratory danych są domyślnie samodzielnymi urządzeniami, podczas gdy typowy system gromadzenia danych musi pozostać podłączony do komputera, aby uzyskać dane. Ten samodzielny aspekt rejestratorów danych implikuje wbudowaną pamięć, która jest używana do przechowywania zebranych danych. Czasami ta pamięć jest bardzo duża, aby pomieścić wiele dni, a nawet miesięcy nagrywania bez nadzoru. Pamięć ta może być podtrzymywany bateryjnie pamięć statyczna o dostępie swobodnym , pamięć flash lub EEPROM . Wcześniejsze rejestratory danych wykorzystywały taśmę magnetyczną , dziurkowaną taśmę papierową lub zapisy bezpośrednio widoczne, takie jak „ rejestratory paskowe ”.
  • Biorąc pod uwagę wydłużone czasy rejestracji rejestratorów danych, zazwyczaj posiadają one mechanizm rejestrowania daty i godziny w znaczniku czasu, aby zapewnić, że każda rejestrowana wartość danych jest powiązana z datą i godziną akwizycji w celu wygenerowania sekwencji zdarzeń . W związku z tym rejestratory danych zazwyczaj wykorzystują wbudowane zegary czasu rzeczywistego, których opublikowany dryf może być ważnym czynnikiem przy wyborze między rejestratorami danych.
  • Rejestratory danych obejmują zarówno proste wejście jednokanałowe, jak i złożone przyrządy wielokanałowe. Zazwyczaj im prostsze urządzenie, tym mniejsza elastyczność programowania. Niektóre bardziej wyrafinowane przyrządy pozwalają na wielokanałowe obliczenia i alarmy na podstawie wcześniej określonych warunków. Najnowsze rejestratory danych mogą obsługiwać strony WWW, pozwalając wielu osobom na zdalne monitorowanie systemu.
  • Nienadzorowany i zdalny charakter wielu aplikacji rejestratorów danych implikuje w niektórych aplikacjach potrzebę działania ze źródła prądu stałego , takiego jak bateria . Energia słoneczna może być wykorzystana do uzupełnienia tych źródeł energii. Ograniczenia te generalnie doprowadziły do ​​tego, że sprzedawane przez nich urządzenia są wyjątkowo energooszczędne w porównaniu z komputerami. W wielu przypadkach wymagane są one do pracy w trudnych warunkach środowiskowych, w których komputery nie będą działać niezawodnie.
  • Ta bezobsługowa natura dyktuje również, że rejestratory danych muszą być wyjątkowo niezawodne. Ponieważ mogą działać przez długi czas bez przerwy, z niewielkim nadzorem człowieka lub bez niego, i mogą być instalowane w trudnych lub odległych lokalizacjach, konieczne jest, aby tak długo, jak mają zasilanie, nie zaniedbują rejestrowania danych z jakiegokolwiek powodu. Producenci dokładają wszelkich starań, aby w tych zastosowaniach można było polegać na urządzeniach. Jako takie rejestratory danych są prawie całkowicie odporne na problemy, które mogą mieć wpływ na komputer ogólnego przeznaczenia w tej samej aplikacji, takie jak awarie programów i niestabilność niektórych systemów operacyjnych.

Aplikacje

Aplikacja rejestratora danych dla stacji pogodowej w P2I LIPI

Zastosowania rejestracji danych obejmują:

  • Bezobsługowe nagrywanie stacji pogodowej (np. prędkość /kierunek wiatru , temperatura , wilgotność względna , promieniowanie słoneczne ).
  • Bezobsługowe zapisy hydrograficzne (takie jak poziom wody, głębokość wody, przepływ wody, pH wody, przewodność wody).
  • Rejestrowanie poziomu wilgotności gleby bez nadzoru.
  • Bezobsługowe rejestrowanie ciśnienia gazu.
  • Boje offshore do rejestrowania różnych warunków środowiskowych.
  • Liczenie ruchu drogowego.
  • Mierz temperatury (wilgotność itp.) artykułów łatwo psujących się podczas transportu: Łańcuch chłodniczy .
  • Zmierz zmienność natężenia światła.
  • Pomiar temperatury produktów farmaceutycznych, leków i szczepionek podczas przechowywania
  • Pomiar temperatury i wilgotności łatwo psujących się produktów podczas transportu w celu zapewnienia utrzymania łańcucha chłodniczego
  • Monitorowanie procesów w aplikacjach do konserwacji i rozwiązywania problemów.
  • Monitorowanie procesu w celu weryfikacji warunków gwarancji
  • Badania dzikiej przyrody z wyskakującymi tagami archiwalnymi
  • Zmierzyć wibracje i wstrząsy związane z obsługą (wysokość upadku) w środowisku opakowania dystrybucyjnego .
  • Monitorowanie poziomu w zbiorniku.
  • Monitorowanie odkształceń dowolnego obiektu za pomocą czujników geodezyjnych lub geotechnicznych sterowanych przez automatyczny system monitorowania odkształceń .
  • Monitoring środowiska .
  • Testy pojazdów (w tym testy zderzeniowe)
  • Wyścigi motorowe
  • Monitorowanie stanu przekaźników w sygnalizacji kolejowej.
  • Dla edukacji naukowej umożliwiającej „pomiar”, „badania naukowe” i docenienie „zmiany”
  • Rejestruj dane trendów w regularnych odstępach czasu w monitorowaniu weterynaryjnych parametrów życiowych.
  • Rejestracja profilu obciążenia w celu zarządzania zużyciem energii.
  • Temperatura, wilgotność i zużycie energii w badaniach efektywności ogrzewania i klimatyzacji.
  • Monitoring poziomu wód do badań wód podziemnych.
  • Cyfrowy elektroniczny sniffer magistrali do debugowania i walidacji

Przykłady

  • Rejestratory czarnoskrzynkowe (bodziec/odpowiedź) :
    • Rejestrator parametrów lotu (FDR) to urządzenie rejestrujące używane do zbierania określonych danych o osiągach statku powietrznego. Termin ten może być również używany, choć mniej dokładnie, do opisania rejestratora rozmów w kabinie (CVR), innego typu urządzenia rejestrującego dane znajdującego się na pokładzie samolotu.
    • Rejestrator danych zdarzeń (EDR) to urządzenie zainstalowane przez producenta w niektórych samochodach , które gromadzi i przechowuje różne dane podczas czasowych bezpośrednio przed i po katastrofie.
    • Rejestrator danych trasy (VDR) to system zapisu danych zaprojektowany do zbierania danych z różnych czujników znajdujących się na pokładzie statku.
    • Rejestrator zdarzeń pociąg jest urządzeniem, które rejestruje dane na temat funkcjonowania kontroli pociągów i wydajność w odpowiedzi na te i inne kontrole systemów kontroli pociągu.
    • Rejestrator wypadek (ADR) jest urządzeniem do wyzwalania wypadków lub incydentów w większości rodzaju pojazdów lądowych i zapisu odpowiednich danych. W samochodach, wszystkie kody usterek diagnostycznych (DTC) są rejestrowane w jednostkach sterowania silnikiem (ECU), tak aby w czasie eksploatacji pojazdu, inżynier serwisowy przeczytać wszystkie DTC używając Tech-2 lub podobne narzędzia podłączonego do on- portu diagnostyki płyty i pozna problemy występujące w pojeździe. Czasami mały rejestrator danych OBD jest podłączony do tego samego portu, aby stale rejestrować dane pojazdu.
    • W projektowaniu systemów wbudowanych i elektroniki cyfrowej, wyspecjalizowany, szybki cyfrowy rejestrator danych pomaga przezwyciężyć ograniczenia bardziej tradycyjnych przyrządów, takich jak oscyloskop i analizator stanów logicznych . Główną zaletą rejestratora danych jest możliwość rejestrowania bardzo długich śladów, co jest bardzo przydatne przy próbach korygowania błędów funkcjonalnych, które zdarzają się raz na jakiś czas.
    • W branży wyścigowej rejestratory danych służą do rejestrowania danych, takich jak punkty hamowania, czasy okrążeń/sektorów i mapy toru, a także wszelkie czujniki pojazdu pokładowego.
  • Rejestratory danych zdrowotnych :
    • Uprawa, przygotowanie, przechowywanie i transport żywności. Rejestrator danych jest zwykle używany do przechowywania danych i są one małe.
    • Monitora Holtera jest przenośnym urządzeniem do ciągłego monitorowania różnych aktywności elektrycznej układu sercowo-naczyniowego, przez co najmniej 24 godzin.
    • Rejestratory elektroniczne kart zdrowia .
  • Inne ogólne rejestratory akwizycji danych :
    • (naukowe) eksperymentalne narzędzie do akwizycji danych testowych.
    • Ultraszerokopasmowy rejestrator danych, szybki zapis danych do 2 gigapróbek na sekundę.

Przyszłe kierunki

Rejestratory danych zmieniają się teraz szybciej niż kiedykolwiek wcześniej. Oryginalny model samodzielnego rejestratora danych zmienia się na urządzenie, które zbiera dane, ale ma również dostęp do komunikacji bezprzewodowej w celu alarmowania o zdarzeniach, automatycznego raportowania danych i zdalnego sterowania. Rejestratory danych zaczynają obsługiwać strony internetowe do bieżących odczytów, wysyłać e-mailem swoje alarmy i przesyłać na serwer FTP swoje dzienne wyniki do baz danych lub bezpośrednio do użytkowników. Ostatnio pojawiła się tendencja do odchodzenia od produktów własnościowych z oprogramowaniem komercyjnym na rzecz oprogramowania i urządzeń sprzętowych typu open source. Raspberry Pi jednopłytowe komputer jest między innymi popularna platforma gospodarzem czasu rzeczywistego Linux lub poboru-jądra Linuksa z wieloma systemami operacyjnymi

  • interfejsy cyfrowe typu I2C , SPI czy UART umożliwiające bezpośrednie połączenie czujnika cyfrowego z komputerem,
  • oraz nieograniczoną liczbę konfiguracji do wyświetlania pomiarów w czasie rzeczywistym przez Internet , danych procesowych, wykresów i diagramów...

Zobacz też

Bibliografia