一种立体局部样方组网的分布式数据采集系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于数据采集技术领域，具体涉及一种立体局部样方组网的分布式数据采集系统及方法。
【背景技术】
[0002]在工业生产中，考虑到产品质量、设备性能等问题，通常都需要对工作现场的一些样本参数进行监测，取样点的选取尤为关键，数据采集和传输在这一过程中必不可少。因此，从取样到传输再到处理这一套方法具有越来越广泛的应用领域，为人类有效地获取各种信息提供便利条件。
[0003]在生物学的静态物种研究中样方法的运用十分广泛。样方法中常采用五点取样，根据不同的地域环境五点取样有采用带状的五点矩形样本，或是四角加一中心的五点矩形样本。最近几年又出现了一种三角形样本，取样规则不变。然而这些都是一种对地域范围的二维总体的取样，不适用于立体大型复杂总体。对于海洋生物、微生物的物种研究，样方法无法满足庞大立体总体的取样，并且生物学上传统的样方法追求的是均匀取样原则，无法适应于局部特征明显且局部采样要求高的工业环境。
[0004]工业上参数监测往往采用单点取样，由于环境因素影响很大单次取样数据准确性不是特别高，需进行多次取样，舍去误差较大点再求取平均值。在动态流体中进行单点多次取样的样本数据还可能因时间问题出现较大偏差。工业上传统的样本数据传输多为集线式，通常是对仪表设置一对一的采集设备，但是将所有样点全部连到取样架然后用一个超多路的大型采集卡整体采集。工业设备体积较大且现场环境复杂，仪表的安装位置分散，这种整体采集方式一方面容易产生安全隐患，另一方面对于整体采集设备的性能要求较高，设备较昂贵，不利于普遍工业生产的需求。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有技术存在的问题一是样方法是一种对地域范围的二维总体的取样，不适用于立体大型复杂总体;生物学上传统的样方法追求的是均匀取样原则，无法适应于局部特征明显且局部采样要求高的工业环境;二是工业上参数监测往往采用单点取样，由于环境因素影响很大单次取样数据准确性不是特别高，需进行多次取样;三是工业上传统的整体采集方式一方面容易产生安全隐患，另一方面对于整体采集设备的性能要求较高，设备较昂贵。设计了一种立体局部样方组网的分布式数据采集系统及方法，采用了立体样方模型，通过六点同时取样，求取平均值得到样方模型中心点的精确估计;且样本数据的传输采用多级汇流分布式方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种立体局部样方组网的分布式数据采集系统，包括主机房和分站点，还包括立体样方模型，所述立体样方模型为正四棱双锥结构，六个尖角点分别设置六个采样点，其中相邻的每三个尖角点构成一个等边三角形，所述六个米样点共一个球面;所述主机房、分站点和立体样方模型连接成一对多分布式树状结构。
[0007]—种利用立体局部样方组网的分布式数据采集系统采集数据的方法，包括以下步骤:
(1)在待采集数据的特征局部区域设置多个立体样方模型，每个立体样方模型检测一个参数，取立体样方模型六个采样点上取样值的平均数为该参数的取样值，将该特征局部的多个立体样方模型所采集的参数传送至一个分站点处理；
(2)根据采集数据的需要在多个不同特征局部区域设置分站点；
(3)由多个不同特征局部区域的分站点将各自所采集的数据进行预处理；
(4)再将不同特征局部各分站点预处理后的结果通过串口实时传送到主机房汇总，由主机房进行进一步的数据分析、处理并实现实时监测。
[0008]局部样方法是指一些特定工业环境下局部区域特征值特别强烈的样方布局模式。即在该局部设置多个这样的样方模型，每个模型负责一个参数的检测，该局部的采集由一个微处理器负责，形成一个分站点负责局部样方的采集和数据预处理工作。
[0009]各局部特征明显的局部分处理器站点采集到数据后再通过分布式站点进行一对多通信，将各局部站点采集到的局部特征汇总到总机房进行进一步的数据分析和处理并实现实时监测。
[0010]本发明所述的立体样方模型是由八个等边三角形构成的标准正四棱双锥结构。共有八个面两两相对。工业上六合一的取样点估值比单一取样点的采样值更具有参考意义，且在动态参数环境下取样估值更为准确。在海洋或深层土壤生物物种研究中，类比于平面上的矩形样方法，提供了一种新的立体样方手段来获取立体空间的物种分布信息。在相对的八个面中，穿越其中四个面的生物可以被计数，而相对的四个面将不被计数。这也能符合样方法的基本计算规则。具有很高的可靠性和准确性。
[0011]本发明所述的局部采样到整体分析的分布式数据传输方法是一个局部多采样点汇集到局部分站点，多局部分站点汇集到总站点的一个二级的一对多分布式树状结构。
[0012]该结构相比于已有结构设备优势在于，随着工业设备体积的增长，取样点的数量越来越庞大，末端数据通道的需求也会不断加大，二级一对多结构可以同理升级为三级甚至四级结构，越来越多的数据流通过该结构仍能汇集到一台主机上来。
[0013]本发明的有益效果:1.本发明提出了一套全新的立体样方模型。适用于立体环境下的物种研究和工业数据采集。
[0014]2.本发明中的局部样方法的适应性强，适用于各种局部特征明显的环境。包括锅炉化学成分，江河湖海水质监测等。
[0015]3.本发明中的分布式布局的效率和安全性高。多对一数据流的并转串可拓展到多级。
[0016]4.本发明的应用前景广泛。适用于生物，环境卫生，工业设备参数监测，家庭安全监测等方面。
[0017]5.本发明的立体样方模型可以很好的适用于海洋生物的研究，立体样方模型通过六点同时取样，求取平均值得到样方模型中心点的精确估计。采用多级汇流分布式方法相对于现有技术其结构简单，数据流清晰，数据通道拓展性强，支持大量数据的同步采集，安全性能好。
【附图说明】
[0018]图1为本