一种提高可靠性测试中振动数据传输带宽的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高可靠性测试中振动数据传输带宽的方法，属于数据压缩算法和数据传输技术领域。该方法采用的硬件包括传感器、采集器、网络接口和上位机；采集器包括采集卡、缓存和压缩算法模块；上位机包括数据库和解压缩算法模块；采集卡首先将传感器中原始的电压值数据传到采集器的缓存中，通过压缩算法模块将电压值数据压缩成数据包；然后数据包通过网络接口传输到上位机的解压缩算法模块中；最后上位机中的解压缩算法模块解出源数据后存入数据库。本发明专利技术能够使数据传输带宽提高一倍以上，从而降低数据传输过程出故障的几率，保证可靠性试验的成功进行。

【技术实现步骤摘要】
一种提高可靠性测试中振动数据传输带宽的方法
本专利技术涉及一种提高可靠性测试中振动数据传输带宽的方法，属于数据压缩算法和数据传输

技术介绍
可靠性试验是可靠性工作的一个重要环节，在可靠性试验中有很重要的一部分就是振动测试。目前在振动测试实践中采集振动数据使用的数据为64位双精度浮点型数据，单个数据占内存8Bytes。通常一台采集器的传感器个数是64个，采样频率是5120HZ，那么单个传感器在1秒内产生的数据就达到40.96KB，所以单个采集器1秒的数据量要达到2.62MB，也就是说要求网络传输速度必须稳定地达到2.62M/s，即20.971Mbit/s。若单论速度，那么百兆网卡便可以轻松应对，然而在振动测试的实践中，都需要7*24小时长时间不间断工作，网卡负担越重越容易出现不稳定的情况，继而越容易导致数据积压或者传输中断导致测试失败；那么提高数据传输带宽就显得尤为重要。目前用来提高带宽的方法主要有以下两种：一是提高硬件设施，例如用千兆网卡、千兆路由器等千兆级设备替换普通的百兆级设备；二是采用通用压缩算法压缩数据，使得保持传输数据速度不变的情况下能够传输更多数据。但是第一类方法成本高，因为替换设备需经历设备采购、旧设备拆卸、新设备安装和调试等步骤，大大地增加了时间、财力、人力成本；而第二类方法在压缩数据的过程中采用通用数据压缩方法，并没有抓住振动数据的特征，只是简单的数据复用，这样会导致遇到大量数据互不相等的情况下，很难进行有效压缩，因此通用算法压缩振动数据时压缩比不稳定。可靠性试验的成本高、耗时长，在传输过程中的任何故障都会导致整个试验过程的失败；现有技术在传输振动数据时需要的带宽较高，在长时间不间断工作时产生故障的几率会比较大。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种提高可靠性测试中振动数据传输带宽的方法，能够使数据传输带宽提高一倍以上，从而降低数据传输过程出故障的几率，保证可靠性试验的成功进行。一种提高可靠性测试中振动数据传输带宽的方法，该方法采用的硬件包括传感器、采集器、网络接口和上位机；所述采集器包括采集卡、缓存和压缩算法模块；所述上位机包括数据库和解压缩算法模块；该方法实现的步骤如下：步骤一：所述采集卡将传感器中原始的电压值数据传到采集卡的缓存中，通过压缩算法模块将电压值数据压缩成数据包；步骤二：所述数据包通过网络接口传输到上位机的解压缩算法模块中；步骤三：所述上位机的解压缩算法模块解出源数据后存入数据库。进一步地，所述压缩算法模块将一组原始数据进行打包，对于每一个原始数据都使用它的模量与本组数据中的最大模量的比值进行记录，占用的bit位数等同于采集器分辨率；原始数据始终具有符号交变特性，将原始数据始的符号位直接去掉，在解压缩算法时根据交变关系还原符号。进一步地，所述解压缩算法模块将所述压缩算法打包好的数据进行解析还原，首先解析该组数据中的最大值、灵敏度、首值符号和数据量，然后根据数据量和灵敏度取出所有记录的比值数值，再使用这些比值数值和最大值还原原始数据的模量，最后将所有数据的符号根据首值符号和符号交变性质依次求出所有数据的符号。进一步地，所述解压缩算法模块中求所有数据符号的过程包括：第a)步，求出该点处的左导数Dleft1＝|D1|-|D0|，右导数Dright1＝|D2|-|D1|，数据包为DM；解析后的第一个数为D0，第二个数为D1，……Dn；第b)步，当Dleft1<＝0且Dright1>＝0时，D1到D2处符号发生变化，对sign进行变号运算sign＝-sign；其他情况时，sign不变；第c)步，求出D1＝sign*|D1|。进一步地，所述传感器是振动试验中测量振动加速度的传感器，传感器根据自身的振动回传电压值给采集卡，采集卡被安装在采集器上。有益效果：1、本专利技术根据采集器灵敏度实现了数据无损压缩，压缩算法的压缩率与采集卡灵敏度有关，对于确定的灵敏度则会有确定的压缩率，与数据本身无关，因此压缩率稳定。2、本专利技术针对振动数据连续交变的特点进行特定数据解压缩，压缩算法专门针对振动数据进行的计算，与通用算法的核心思想有着本质的不同，因此在本算法压缩完毕后可以再进行通用压缩算法的压缩，从而得到更高的压缩率。附图说明图1是设备振动数据图；图2是本专利技术的硬件组成原理图；图3是压缩算法的数据结构图；图4是振动函数图像的符号交变位置示意图。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本专利技术提供了一种提高可靠性测试中振动数据传输带宽的方法，该方法针对的对象是如图1所示的振动数据，图1是一段加速度在x方向的分量关于时间的函数图像；图像清晰的揭示了在振动测试中振动加速度在任意方向的分量与时间的关系具有正负交变的特性。如附图2所示，本专利技术的方法采用的硬件包括传感器、采集器、网络接口和上位机；采集器包括采集卡、缓存和压缩算法模块，上位机包括数据库和解压缩算法模块；传感器是振动试验中测量振动加速度的传感器，它可以根据自身的振动回传电压值给采集卡，采集卡被安装在采集器上；采集器将采集卡的中的数据用压缩算法模块进行打包然后通过网口发送到上位机；上位机接收到数据包后，用所述解压缩算法模块进行数据还原，然后上传到数据库。压缩算法模块实现的步骤包括：第一步：写入用于识别数据包的起始位置包头信息(0x0A0x55)；第二步：写入灵敏度，0x01表示16bit，0x02表示32bit；第三步：写入首值符号，取源数据的第一个数的符号位直接写入；0x00表示‘+’，0x01表示‘-’；第四步：写入绝对值的最大值，遍历源数据的绝对值计算出最大值以8字节Double类型写入，用|A|max表示；第五步：写入数据量；遍历源数据，统计出源数据的个数N并写入；第六步：写入数据，取源数据的第一个数D0，求出它与n0＝|D0|/|A|max*216的值；然后将n0的值写入D0，依此方式求出n1＝|D1|/|A|max*216,然后写入Data1；依次类推，将数据全部写入。假设变量即为终止，从网络接口读入的数据包为DM；解析后的第一个数为D0，第二个数为D1，……Dn；解析后的每个数的左导数为Dlefti，右导数值为Drighti，其中i＝0，1，2，……，n；解压缩算法模块实现的步骤包括：第一步：取两个字节，判断其是否为包头信息(0x0A0x55)，如果判断通过则表示DM是解压缩算法模块的数据包，可以进行解析，否则DM不是解压缩算法模块的数据包，不予解析；第二步：取一字节，解析为8bit的short类型，设为sensi，则可得每个数据的长度是s＝sensi*16；第三步：取一字节，解析为8bit的short类型，设为sn，根据sn的值确定首位符号sign，当sn＝0x00时sign＝1，当sn本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高可靠性测试中振动数据传输带宽的方法，其特征在于，该方法采用的硬件包括传感器、采集器、网络接口和上位机；/n所述采集器包括采集卡、缓存和压缩算法模块；/n所述上位机包括数据库和解压缩算法模块；/n该方法实现的步骤如下：/n步骤一：所述采集卡将传感器中原始的电压值数据传到采集器的缓存中，通过压缩算法模块将电压值数据压缩成数据包；/n步骤二：所述数据包通过网络接口传输到上位机的解压缩算法模块中；/n步骤三：所述上位机的解压缩算法模块解出源数据后存入数据库。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高可靠性测试中振动数据传输带宽的方法，其特征在于，该方法采用的硬件包括传感器、采集器、网络接口和上位机；
所述采集器包括采集卡、缓存和压缩算法模块；
所述上位机包括数据库和解压缩算法模块；
该方法实现的步骤如下：
步骤一：所述采集卡将传感器中原始的电压值数据传到采集器的缓存中，通过压缩算法模块将电压值数据压缩成数据包；
步骤二：所述数据包通过网络接口传输到上位机的解压缩算法模块中；
步骤三：所述上位机的解压缩算法模块解出源数据后存入数据库。


2.如权利要求1所述的提高可靠性测试中振动数据传输带宽的方法，其特征在于，所述压缩算法模块将一组原始数据进行打包，对于每一个原始数据都使用它的模量与本组数据中的最大模量的比值进行记录，占用的bit位数等同于采集器分辨率；原始数据始终具有符号交变特性，将原始数据始的符号位直接去掉，在解压缩算法时根据交变关系还原符号。


3.如权利要求1或2所述的提高可靠性测试中振动数据传输带宽的方法，其特征在于，所述解压缩算法模块将所述压缩算法打包好的数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘隆波，王磊，杜贻群，袁玉道，刘文浩，姚国英，王思文，王大翊，付芸，熊玲，
申请(专利权)人：中国人民解放军九二九四二部队，同方试验技术北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11