局域网数据库环境下数据采集及处理
【摘要】随着计算机技术、计算机网络技术和数据库技术的发展，计算机处理数据的方式和种类也在不断变化，通过对实践工作中遇到的自动化数据、视频数据采集和处理方法进行研究，总结得出了适合在局域网数据库环境下仪表数据和视频数据采集及处理的方法，在当前计算机数据管理普遍应用的今天，尤其是对于计算机应用软件的系统开发具有重要意义。
【关键词】数据库；计算机网络；计算机串口通信
【Abstract】Along with the development of computer technology, computer network technology and database technology, the method and sort of computer data processing is transforming continuously. We educe the way to catch and deal with the data of instrument && video via work over the method of automation and video data acquisition and processing in practice task. In these computer data management be used universally days, it has importance meaning for the system development of computer application especially.
【Key words】 database; computer network; computer serial port communications
在数据库管理系统中，从仪表中采集数据可用于如设备控制管理，水、电、暖数据的采集和档案管理，能够保证数据的准确性，提高数据管理的效率，降低劳动强度。视频数据的采集和管理，可以丰富管理内容，提高信息的可信度，在实践中具有很高的应用价值，非常值得我们研究。
1.数据库产品的选择
上个世纪80年代以来，关系数据库技术的应用逐步得到普及，比较流行的有小型数据库如Visual FoxPro6.0、Access2000和大中型的Oracle、Sybase、Informix、及Ms SQL Server等。数据管理方式由单机模式向网络化下的C/S（客户机/服务器）模式和B/S（浏览器/服务器）模式方向发展。
大中型的数据库与小型数据库相比，除了数据库的数据库管理系统（DBMS）在数据处理能力、数据安全和应用开发等功能更强外，大中型的数据库的加锁粒度也更细。加锁是解决并发冲突问题的方法，例如，Visual FoxPro的加锁粒度为表，当一个用户修改一个数据表中的数据时，其他用户必须等待该用户完成修改工作并解锁后，才能对该表的数据进行修改，而同样操作Ms SQL Server只用锁定一条记录，只要不是同时修改一个记录，多个用户可同时对一个表中的数据进行修改，因此，系统支持的锁的粒度越细，并发度越大，也更适合网络环境下的数据库管理。对于中小型单位，数据库服务器以Windows2000为操作系统，数据库可采用Ms SQL Server2000，其优点是成本相对较低，数据库维护工作也比较容易完成。
小型数据库产品的优势是数据库占用的资源比大中型数据库要少得多，维护数据的成本也非常低。由于局域网中工作站和数据库服务器间数据通信会出现延迟现象，对于实时性强的工作站，如工厂中控制自动化设备的工作站在进行数据读写等操作时，为了防止出现因网络延时造成控制工作异常，往往在工作站上安装小型数据库，设备工作时把数据临时写在工作站的小型数据库中，设备运转空闲时，再自动把数据从工作站读出并写到数据库服务器。可以采用Access2000等作为工作站数据库，Access2000是Microsoft公司的Office2000的组成部分，比较容易获得，易于开发并能很好地与Office其他组件如Excel、Word等集成。
2.仪表数据采集
信息系统的数据维护工作一般由安装在工作站的应用程序完成，其中数据录入是这些应用程序的一项重要工作，应用程序除提供手工输入数据的方法外，我们还可以通过程序采集来自各种设备的数据，这样可极大地提高程序的自动化程度和准确度。自动采集的数据可以是各种仪表数据，也可以是图片甚至视频。
当前工业和民用仪表的发展都显现数字化趋势，这些仪表如计量仪表（水、电、煤气等）和测量仪表（温度、湿度、压力和重量等）都已经实现数字化甚至可以利用无线技术远程传输数据，它们除了能够精确地检测被测参数外，大多数还具有传送被测数据的接口，通过这些接口，工作站（上位机）就可以获得来自仪表的数据。
计算机上的RS-232串行接口被广泛应用于支持不同的外部设备和PC之间的通信，但是RS-232 接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下五点：
①接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片。
②传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。
③接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰。
④传输距离有限，最大传输距离标准值为50米，实际上也只能用在15米左右。
⑤RS-232只容许一对一的通信，每个串口只能管理一个外部设备。
鉴于RS-232接口通信存在以上缺点，人们通过研究提出了改进的RS485或RS422接口通信方式，其主要优点是RS-485接口的最大传输距离标准为1200米（9600bps时），实际上可达3000米，而且一个RS485接口允许连接多达128个收发器，这样可以满足一台计算机与多个仪表通信的要求。
普通计算机提供了RS232串行口，但是没有提供RS485或RS422接口，解决方法主要有两种，一个是在计算机中安装专用的RS485串口扩展卡；另一种是在普通的RS232接口上安装RS232转RS485的接口模块，利用RS232接口完成数据通信工作。RS485间的接线可采用普通双绞线，只用3根线（两根数据线，一根公共地线）连接即可。
硬件连接正确后，由于多个仪表共用两根数据线，为了避免冲突，仪表与计算机间的通信要按数字仪表手册中规定的通信协议发送和接收数据，通过各种通信协议，有些仪表不仅可以为计算机提供数据，而且还可以接收计算机传来的数据，这样计算机还可以控制仪表。
3.视频数据的处理
现在数据库技术支持诸如图片、声音、视频和各种如Word、Excel文档CAD图纸等资料的管理，随着计算机多媒体技术的发展，如图片、声音和视频数据都能够实时地保存到数据库中。
视频采集常作为远程监控的重要手段被广泛应用于各个领域。采集视频数据要求工作站计算机内安装有视频采集卡，并在适当的位置安装工业用摄像机，利用视频线连接采集卡和摄像机即完成硬件的安装。一般考虑到视频数据过大，因此通常只捕捉静态的图片并保存到数据库中，而对视频动态信号则只进行观测。
在对图片质量要求不太高的场合，视频数据还可以从采用USB接口的视频头获得。
在采集视频静态数据以图片的形式保存，在处理这类数据时会使数据处理速度变得极其缓慢，这是因为，数据库管理系统对数据进行浏览、增、删、改和查询等操作时，往往是在一个被称为记录集的基础上进行的，记录集实质是数据库中数据在内存中的映像。当记录仅是一般的字符、数值等类型的数据时，记录集占用的内存空间并不大，因此处理效率很高，但是如果数据中有图片等数据时，记录集数据量很大，内存空间会非常紧张，系统要采用虚拟内存来完成记录集的建立，因此数据处理效率会很慢。另外，如果在网络环境下，这类数据的记录集的建立还会增加网络数据阻塞现象，使网速变慢。
解决的可行方法有很多种，我们在实践中常采用的方法有以下几个：
3.1 在被观察目标清楚的前提下，尽量减小静态图片的捕捉尺寸。
3.2 采用合适的图片格式，如Jpeg格式的图片文件就远远地小于相应的Bmp格式图片，如果捕捉设备不支持Jpeg格式，在开发的应用程序中要进行格式转换。
3.3 建立数据库的库文件时，建立单独的多媒体数据库表专门存储多媒体数据，通过表关联和主表建立关联关系。如在人员档案管理中，除建立人员档案信息档案表外，可单独建立图片表以存储人员照片数据，并通过“人员编号”等一类“主关健字”建立关联关系。
3.4 应用程序中尽可减少多媒体记录集的查询数量。例如在浏览人员档案时，读取图片的记录集时按当前被浏览对象的“主关健字”进行筛选，则该记录集只包括一条图片信息，可以大大降低一次处理的数据流量。
4.结束语
当前计算机技术飞速发展，计算机进行数据管理工作方式越来越多，能够管理的数据种类也越来越多，数据管理的方式也不断改进，常规的数据处理方法有时很难行得通，因此要求我们要不断地结合不同数据类型的特点提出新的处理方法，更大程度上提高数据处理效率。
参考文献
［1］ 王能斌．数据库系统教程［M］．电子工业出版社
［2］ James F. Kurose, Keith W. Ross．Computer Networking a top-down approach featuring the internet［M］．高等教育出版社
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