Регистратор данных Cube, хранящий технические и сенсорные данные
Регистратор данных (также даталоггер или регистратор данных ) — это электронное устройство, которое записывает данные с течением времени или о местоположении либо с помощью встроенного прибора или датчика , либо с помощью внешних приборов и датчиков. Все чаще, но не всегда, они основаны на цифровом процессоре (или компьютере) и называются цифровыми регистраторами данных (DDL). Они, как правило, небольшие, работают от батареи, портативные и оснащены микропроцессором, внутренней памятью для хранения данных и датчиками. Некоторые регистраторы данных взаимодействуют с персональным компьютером и используют программное обеспечение для активации регистратора данных и просмотра и анализа собранных данных, в то время как другие имеют локальное интерфейсное устройство (клавиатуру, ЖК-дисплей) и могут использоваться как автономное устройство.
Регистраторы данных различаются от типов общего назначения для ряда измерительных приложений до очень специфических устройств для измерения только в одной среде или типе приложения. Обычно типы общего назначения программируются ; однако многие остаются статическими машинами с ограниченным числом или без изменяемых параметров. Электронные регистраторы данных заменили диаграммные самописцы во многих приложениях.
Одним из основных преимуществ использования регистраторов данных является возможность автоматического сбора данных на 24-часовой основе. После активации регистраторы данных обычно развертываются и остаются без присмотра для измерения и записи информации в течение всего периода мониторинга. Это позволяет получить полную и точную картину контролируемых условий окружающей среды, таких как температура воздуха и относительная влажность.
Стоимость регистраторов данных снижается с годами, поскольку технологии совершенствуются, а затраты снижаются. Простые одноканальные регистраторы данных стоят всего 25 долларов. Более сложные регистраторы могут стоить сотни или тысячи долларов.
Форматы данных
Стандартизация протоколов и форматов данных была проблемой, но сейчас она растет в отрасли, и XML , JSON и YAML все чаще используются для обмена данными. Развитие семантической паутины и Интернета вещей , вероятно, ускорит эту нынешнюю тенденцию.
Протоколы инструментирования
Было стандартизировано несколько протоколов, включая интеллектуальный протокол SDI-12 , который позволяет подключать некоторые приборы к различным регистраторам данных. Использование этого стандарта не получило большого признания за пределами экологической отрасли. SDI-12 также поддерживает многоточечные приборы. Некоторые компании, занимающиеся регистрацией данных, теперь также поддерживают стандарт MODBUS . Он традиционно использовался в области промышленного управления, и многие промышленные приборы поддерживают этот стандарт связи. Другой многоточечный протокол, который сейчас начинает получать все большее распространение, основан на CAN-Bus (ISO 11898). Некоторые регистраторы данных используют гибкую среду сценариев для адаптации к различным нестандартным протоколам.
Регистрация данных против сбора данных
Термины регистрация данных и получение данных часто используются как взаимозаменяемые. Однако в историческом контексте они совершенно различны. Регистратор данных — это система получения данных, но система получения данных не обязательно является регистратором данных.
Регистраторы данных обычно имеют более медленную частоту дискретизации . Максимальная частота дискретизации 1 Гц может считаться очень быстрой для регистратора данных, но очень медленной для типичной системы сбора данных.
Регистраторы данных по умолчанию являются автономными устройствами, в то время как типичные системы сбора данных должны оставаться привязанными к компьютеру для получения данных. Этот автономный аспект регистраторов данных подразумевает встроенную память, которая используется для хранения полученных данных. Иногда эта память очень большая, чтобы вместить много дней или даже месяцев автономной записи. Эта память может быть статической оперативной памятью с батарейным питанием , флэш-памятью или EEPROM . Более ранние регистраторы данных использовали магнитную ленту , перфорированную бумажную ленту или непосредственно просматриваемые записи, такие как «ленточные самописцы ».
Учитывая увеличенное время записи регистраторов данных, они обычно оснащены механизмом записи даты и времени в метку времени , чтобы гарантировать, что каждое записанное значение данных связано с датой и временем получения для создания последовательности событий . Таким образом, регистраторы данных обычно используют встроенные часы реального времени , опубликованный дрейф которых может быть важным фактором при выборе регистратора данных.
Регистраторы данных варьируются от простых одноканальных входов до сложных многоканальных приборов. Обычно, чем проще устройство, тем меньше гибкость программирования. Некоторые более сложные приборы позволяют выполнять кросс-канальные вычисления и сигналы тревоги на основе предопределенных условий. Новейшие регистраторы данных могут обслуживать веб-страницы, позволяя множеству людей удаленно контролировать систему.
Необслуживаемая и удаленная природа многих приложений регистраторов данных подразумевает необходимость работы некоторых приложений от источника постоянного тока , например, батареи . Солнечная энергия может использоваться в качестве дополнения к этим источникам питания. Эти ограничения, как правило, привели к тому, что устройства, которые они продают, являются чрезвычайно энергоэффективными по сравнению с компьютерами. Во многих случаях они должны работать в суровых условиях окружающей среды, где компьютеры не будут работать надежно.
Эта необслуживаемая природа также диктует, что регистраторы данных должны быть чрезвычайно надежными. Поскольку они могут работать в течение длительного времени без остановки с небольшим или отсутствующим контролем со стороны человека и могут быть установлены в суровых или удаленных местах, крайне важно, чтобы, пока у них есть питание, они не переставали регистрировать данные по какой-либо причине. Производители прилагают большие усилия, чтобы гарантировать, что на устройства можно положиться в этих приложениях. Таким образом, регистраторы данных практически полностью защищены от проблем, которые могут повлиять на компьютер общего назначения в том же приложении, таких как сбои программ и нестабильность некоторых операционных систем.
Приложения
Приложение для регистрации данных для метеостанции P2I LIPI
Регистратор полетных данных (FDR) — это часть записывающего оборудования, используемого для сбора определенных данных о характеристиках самолета. Этот термин также может использоваться, хотя и менее точно, для описания бортового речевого самописца (CVR), другого типа устройства записи данных, установленного на борту самолета.
Регистратор данных событий (EDR) — это устройство, устанавливаемое производителем в некоторых автомобилях , которое собирает и хранит различные данные в течение периода времени непосредственно до и после аварии.
Регистратор данных рейса (РДР) — это система регистрации данных, предназначенная для сбора данных с различных датчиков на борту судна.
Регистратор событий поезда — это устройство, которое записывает данные о работе органов управления поездом и производительности в ответ на эти органы управления и другие системы управления поездом.
Регистратор данных об авариях (ADR) — это устройство для инициирования аварий или инцидентов в большинстве видов наземных транспортных средств и записи соответствующих данных. В автомобилях все диагностические коды неисправностей (DTC) регистрируются в блоках управления двигателем (ECU), так что во время обслуживания транспортного средства сервисный инженер считывает все DTC с помощью Tech-2 или аналогичных инструментов, подключенных к бортовому диагностическому порту, и узнает о проблемах, возникших в транспортном средстве. Иногда небольшой регистратор данных OBD подключается к тому же порту для непрерывной записи данных транспортного средства.
В проектировании встраиваемых систем и цифровой электроники специализированные высокоскоростные цифровые регистраторы данных помогают преодолеть ограничения более традиционных инструментов, таких как осциллограф и логический анализатор . Главным преимуществом регистратора данных является его способность записывать очень длинные трассы, что оказывается очень полезным при попытке исправить функциональные ошибки, которые случаются время от времени.
В гоночной индустрии регистраторы данных используются для записи таких данных, как точки торможения, время прохождения круга/сектора и карты трассы, а также любых бортовых датчиков транспортного средства.
Выращивание, приготовление, хранение и транспортировка продуктов питания. Регистратор данных обычно используется для хранения данных и имеет небольшой размер.
Холтеровский монитор — это портативное устройство для непрерывного мониторинга различной электрической активности сердечно-сосудистой системы в течение не менее 24 часов.
Инструмент сбора данных для (научных) экспериментальных испытаний.
Сверхширокополосный регистратор данных, высокоскоростная запись данных до 2 гигавыборок в секунду.
Будущие направления
Регистраторы данных сейчас меняются быстрее, чем когда-либо прежде. Первоначальная модель автономного регистратора данных изменена на устройство, которое собирает данные, но также имеет доступ к беспроводной связи для оповещения о событиях, автоматического предоставления отчетов и дистанционного управления. Регистраторы данных начинают обслуживать веб-страницы для текущих показаний, отправлять по электронной почте свои сигналы тревоги и отправлять по FTP свои ежедневные результаты в базы данных или напрямую пользователям. Совсем недавно появилась тенденция отходить от фирменных продуктов с коммерческим программным обеспечением к программному обеспечению и аппаратным устройствам с открытым исходным кодом. Одноплатный компьютер Raspberry Pi является, среди прочего, популярной платформой, на которой размещаются операционные системы Linux реального времени или Linux с вытесняющим ядром со многими
цифровые интерфейсы, такие как I2C , SPI или UART, обеспечивают прямое соединение цифрового датчика и компьютера,
и неограниченное количество конфигураций для отображения измерений в реальном времени через Интернет , обработки данных, построения графиков и диаграмм...
^ Рива, Марко; Пьерджованни, Ширальди, Лучано; Ширальди, Альберто (январь 2001 г.). «Характеристики температурно-временных показателей при изучении температурного воздействия упакованных свежих продуктов». Packaging Technology and Science . 14 (1): 1–39. doi :10.1002/pts.521. S2CID 108566613.
^ Сингх, Дж.; Сингх, Берджесс (2007). «Измерение, анализ и сравнение условий шока и падения при доставке посылок почтовой службой США с коммерческими перевозчиками». Журнал тестирования и оценки . 35 (3): 100787. doi :10.1520/JTE100787.
