3ccm3000数采仪软件设计说明书.doc

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编码：3C-SPI-E-RD-T02

戈顿三希科技(南京)有限公司

3C数据采集传输仪软件V2.0
软件设计说明书

拟制人 李 岩 日期 ＿2009-01-09＿
审核人 蔡志林 日期 ＿2009-01-16＿＿
批准人 郑益公 日期 ＿2009-01-18＿＿

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李岩
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李岩
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0.3
2009-01-18
完成文档定稿
李岩

1、引言
1．1、编写目的
本文档定义了用于3C数据采集传输仪软件V2.0的规格和参数，初步对软件结构做出了总体设计，以此作为详细设计的依据。本文档的使用者为戈顿三希科技（南京）有限公司数采仪开发课题组。
1．2、背景
系统名称
3C数据采集传输仪软件V2.0
任务提出者
戈顿三希科技（南京）有限公司
项目目的
对C&M3000型数据采集传输装置提供软件支持
开发者
蔡志林、李岩等
用户
戈顿三希科技（南京）有限公司
1．3、定义
IP（Internet Protocol）： Internet协议
TCP（Transmission Control Protocol）： 传输控制协议
UDP（User Datagram Protocol,）： 用户数据报
Socket： 套接字，原为UNIX专用的网络通信接口，随着UNIX的广泛使用而被移植到DOS和Windows系统。
ODM（Outsource Design Manufacturer）： 外购设计制造商
OEM（Original Equipment Manufacturer）： 原始设备制造商
Flash（硬件中的）： 闪速存储器
DTU 数据传输单元设备
CDMA
GPRS

2、总体设计
2．1、需求规定
2．1．1、通用性要求
C&M 3000型数采仪需能够采集监测站点中所有监测参数还能够通过自动监测仪器设备输出口获取其工作状态，如运行、采样、测量、留样、校准、报警、启动、停止、清洗、药剂添加、远程对时、供电状态、气象参数、室内温湿度及烟感、水感等安全信息等。
2．1．2、通信方式要求
C&M 3000型数采仪需支持以下通信方式
（1） 无线通讯方式：CDMA、GPRS；
有线通讯方式：宽带、ADSL、光纤；
（2） 无线+有线：支持上述任意一种无线与任意一种有线通讯方式的组合，有线无线互为备用，提高数据上传率。
2．1．3、可编程功能要求
C&M 3000型数采仪作为一个嵌入式计算机系统，需具有可编程功能，可支持与任意监测设备和监控中心的通信。
2．1．4、单点多发功能要求
C&M 3000型数采仪需支持与监控中心之间一对多的通信方式，最多可同时与4个采用不同通信规约的监控中心系统进行通信。
2．1．5、输入输出端口要求
C&M 3000型数采仪需支持以下输入输出端口
（1）5路RS232/485标准串口用于连接各类监测设备；
（2）8路模拟量接口用于连接8路4-20MA或0-5V模拟量；
（3）8路开关量输入（带光电隔离）测量设备状态；
（4）8路开关量输出（继电器接点输出），用于设备控制；
（5）一个100M网络口用于连接以太网；
（6）2个USB接口
2．1．6、数据发送方式要求
C&M 3000型数采仪需支持以下数据发送方式：
定时传输：按设定的时间间隔自动向监控中心发送数据。
采样传输：数采仪每次收到监测仪器新分析结果后，自动向监控中心发送数据。
2．1．7、数据存储要求
C&M 3000型数采仪需采用大容量存储器设计，具有内存和FLASH闪存两种存储设备，可存储不少于12个月的历史监测数据。具有USB接口，支持历史数据的导入与导出。
2．1．8、统计功能要求
C&M 3000型数采仪需具有计算和统计功能，可依据预定程序自动计算监测数据的小时均值、日均值、最大值、最小值等、各种复杂的运算、统计和分析功能,能对所存储数据进行分析、统计和检索，并以数据列表或图表的方式表示出来。
2．1．9、远程控制要求
C&M 3000型数采仪需能够接收监控中心软件下发的指令从而对所连接的自动监测设备实现远程控制。
2．1．10、报警信息要求
C&M 3000型数采仪需能将仪器设备的报警信息传至监控中心，如：供电电源断电、设备断电、设备停运、试剂缺少等。
2．1．11、组态功能要求
C&M 3000型数采仪需内置对象元件库，对组态支持工作简单方便。
2．1．12、运行流程控制要求
C&M 3000型数采仪需允许用户通过自行编程实现对现场监测设备运行流程的控制。
2．1．13、可靠性要求
C&M3000型数采仪需全部采用表贴元器件和高可靠性接插件，四层板设计，有单独的地层和电源层；采用主板和不同功能扩展模块压缩到一个主模块上的结构，结构紧凑简单；接口全部隔离包含电源隔离，信号隔离（光耦）等。产品硬件采用嵌入式元器件全固化设计，没有风扇、硬盘等转动设备，大大提高了产品的可靠性，降低了设备对能源的损耗。
2．1．14、安全性要求
C&M3000型数采仪需具有密码验证机制，能够设置三级系统登录密码及相应的操作权限。
2．1．15、外壳防护等级要求
C&M3000型数采仪需适合于环境恶劣的工作场所，达到工业级应用要求。
2．1．16、备用电源要求
C&M3000型数采仪需配备可选的备用电源，保证交流电源断电后仍可连续工作8小时以上。
2．1．17、内部时钟要求
C&M3000型数采仪需具备独立电池供电，且支持远程时钟调校。走时误差优于±0.5s/24h。
2．2、运行环境
2．2．1、硬件环境

设备部件
设备部件规格和数量
备注
CPU
ARM S3C2440A

内存
SDRAM
64M
外存
NAND Flash
64M
有线网络接口
100M/10M
LAN
无线网络接口
GPRS/CDMA

I/O接口
RS232 、RS485

2．2．2、软件环境
支持软件
支持软件版本和简介
备注
操作系统
Wince
用于ARM平台

2．3、基本设计概念和处理流程
2．3．1 系统应用示意图

2．3．2 系统模块示意图
整个系统共分为7个部分
（1） 数据处理模块(Main_program)
（2） 数据接收模块（接收数字量和模拟量等不同的信号数据）（I/O Data）
（3） 设备规约模块(同一个系统中可能同时存在多个设备规约模块) (DeviceMod)
（4） 数据转发模块(同一个系统中可能同时存在多个数据转发模块但是不能超过8个) (SendMud)
（5） 短信收发模块（特殊的数据转发模块）(ShortMsgMod)
（6） 历史数据查询WEB服务模块 (DtuServer)
（7） 远程控制模块 (Rtelnet)

WinCE操作系统
设备规约模块
设备规约模块
数据转发模块
数据转发模块
数据转发模块
设备规约模块

数据处理模块

远程控制模块
短信查询、控制模块

历史数据查询服务模块

数据接收模块

2．3．2 系统启动过程示意图

启动系统
数据处理模块
数据转发模块
设备规约模块
短信收发模块
远程控制模块

历史数据查询模块

数据接收模块

短信收发模块
远程控制模块
2．3．3 系统中数据区、数据通道、数据文件
（1）系统配置信息数据区，此数据区各个模块都要使用。数据区结构示意图。（见相关的文档）

（2）数据通道（箭头方向为数据流方向）

模块状态数据通道

AI实时数据

数据处理模块
AI实时数据

报警历史数据
实时数据文件
分钟历史数据文件
小时历史数据

AI分钟平均数据
AI分钟平均数据

设备规约模块

设备规约模块
设备规约模块

AI小时平均数据
AI小时平均数据

DI数据
DI数据

数据转发模块

数据转发模块
启动数据查询程序

数据转发模块

反控数据通道
监控平台

外部污染源检测监控设备

WEB查询

反控数据结果

(3) 数据文件
数采仪上存储四种数据，实时数据（采样数据，适用于采集频率不是很高情况下），分钟平均数据（由设备算出），小时平均数据（由设备算出），DI数据（包括报警信息，开关量信息，状态变化信息）
实时数据分钟平均数据、小时平均数据都为AI数据（所测试值）
AI数据文件存储格式如下

数据包个数(2Byte)
数据包长度(2Byte)
所存储数据的最早时间(4Byte)
所存储数据的最晚时间(4Byte)
数据包中数据的个数
发送标志(1Byte)发送者可以判断是否有未发数据初始值0XFF
数据包1
数据包2
数据包n
…….

AI存储数据包格式
时间(4Byte)
数据1
数据2
发送标志
数据n
........

时间：4Byte
发送标志：1Byte
数据：5Byte （数据：4Byte 质量码：1Byte）

DI数据文件头结构
与AI数据结构相同
DI数据包格式

时间（4Byte）
PID（2Byte）
数据（4Byte）

时间：4Byte
Pid： 2Byte
数据：4Byte

2．3．3 控模块流程图
模块超时？

杀死进程
检测超时模块进程存在情况

检查各个模块上报状态

存在？
No

从新启动进程
No
No
加载成功？
加载系统

这种情况是非正常情况，程序设计好的话，是不会出现这种情况的。

Yes
Yes
Yes
启动设备规约程序

加载成功？

检
测
网
络
状
态
Yes
Yes
No
启动设备规约程序
No
Yes
建立连接？
有无网络？

远程控制

拨号上网

短信查询

数据转发
启动远程控制模块

开始
启动转发模块

启动短信查询模块

配置文件不存在，或者配置文件出错

检测数据？

检测空间
启动设备规约程序

保存检测数据

有
有

启动数据处理模块

显示检测数据
有
无
查询数据
查询条件？
启动设备规约程序
启动数据查询模块
无
无

2．3．4 数据处理模块流程图

2．3．5 设备规约流程图

2．3．6 数据转发流程图

2．3．7 设备规约程序和数据处理主程序之间通讯使用生产者和消费者方式

AI数据、DI数据

反控结果数据

反控数据

2．4、人工处理过程
人工处理的是根据现场要求的设备环境，进行配置信息设置。
2．5、尚未解决的问题
概要设计应该完成主要模块设计和模块处理流程设计，但是目前完成概要设计并不包括接口，这正是下一步需要进行讨论的地方。首先课题组内部应该对整理架构有着统一的认识，然后相关实现的人员一起讨论各自的接口，由双（多）方共定义，由一方来实现。

3、软件操作说明
3．1、登陆界面
点击按钮，输入相应的用户名和密码。验证后即可登录到主界面。
如图：

图3-1 C&M 3000数采仪登陆界面

图3-2 C&M 3000数采仪密码验证窗口
3．2、主界面
显示出烟气的重要检测数据，以及功能按钮。
如图：

图3-3 C&M 3000数采仪屏主界面

3．3、站点信息设置
点击按钮，进入站点信息设置界面。设置企业站点等相关信息。
如图：

图3-4 C&M 3000数采仪屏站点信息设置界面
3．4、参数设置
点击“站点信息设置界面”左下角的隐藏按钮进入烟气重要参数设置界面用于设置站点信息以及相关烟气的参数。

图3-5 C&M 3000数采仪屏参数设置界面
二级参数设置界面---点击“参数设置界面”左下角隐藏按钮，进入烟气二级重要参数设置界面。
如图：

图3-6 C&M 3000数采仪参数设置窗口
3．5、用户管理
点击进入用户管理界面。可以建立并设置不同用户，及其权限的分配。

图3-7 C&M 3000数采仪用户管理窗口
3．7、设备反控
点击按钮，进入设备反控窗口.控制烟气检测设备。

图3-9，3-10 C&M 3000数采仪反控窗口
3．8、数据显示
点击按钮，进入数据显示窗口,显示当前的监测数据值。

图3-11 C&M 3000数采仪数据显示窗口

历史数据的查询包裹：“实时曲线报表”，“分钟报表”，“小时报表”。
点击按钮，进入烟气检测实时曲线报表。
如图：

图3-12 C&M 3000数采仪曲线窗口
点击按钮，进入分钟历史数据报表。
如图：

图3-13 C&M 3000数采仪报表窗口
点击按钮，进入小时历史数据报表。
如图：

图3-14 C&M 3000数采仪报表窗口

4、接口设计
4．1、用户接口
整个系统的设置都是通过预先配置文件来完成的，用户可以用提供的配置软件来生成配置文件。根据现场设备的情况进行配置。
4．2、外部接口
本系统主要是读取RS232/RS485/RG45等端口的数据，针对不同的设备书写不同的设备规约。
4．3、内部接口
系统中各个模块之间进行数据交互，都是通过共享内存来实现的。具体接口详细设计会进行描述。
5、运行设计
5．1、运行模块的组合
说明对系统施加不同的外界运行控制时所引起的各种不同的运行模块组合，说明每种运行所历经的内部模块和支持软件。
5．2、运行控制
说明每一种外界的运行控制的方式方法和操作步骤。
5．3、运行时间
说明每种运行模块组合将占用各种资源的时间。
6、系统数据结构设计
6．1、逻辑结构设计要点
给出本系统内所使用的每个数据结构的名称、标识符以及它们之中每个数据项、记录、文卷和系的标识、定义、长度及它们之间的层次的或表格的相互关系。
6．2、物理结构设计要点
给出本系统内所使用的每个数据结构中的每个数据项的存储要求，访问方法、存取单位、存取的物理关系（索引、设备、存储区域）、设计考虑和保密条件。
6．3、数据结构与程序的关系
说明各个数据结构与访问这些数据结构的形式。
7、出错处理设计
7．1、出错信息
用一览表的方式说明每种可能的出错或故障情况出现时，系统输出信息的形式、含意及处理方法。
7．2、补救措施
说明故障出现后可能采取的变通措施，包括：
a. 后备技术说明准备采用的后备技术，当原始系统数据万一丢失时启用的副本的建立和启动的技术，例如周期性地把磁盘信息记录到磁带上去就是对于磁盘媒体的一种后备技术；
b. 降效技术说明准备采用的后备技术，使用另一个效率稍低的系统或方法来求得所需结果的某些部分，例如一个自动系统的降效技术可以是手工操作和数据的人工记录；
c. 恢复及再启动技术说明将使用的恢复再启动技术，使软件从故障点恢复执行或使软件从头开始重新运行的方法。
7．3、系统维护设计
说明为了系统维护的方便而在程序内部设计中作出的安排，包括在程序中专门安排用于系统的检查与维护的检测点和专用模块。 各个程序之间的对应关系。