分布式数据采集与监控系统的时间同步及其软件编程

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  【摘要】随着通信技术的发展,时间同步技术获得了明显进步。时间同步技术应用十分广泛。在通信技术中分布式数据采集是经常要用到的方法。本文将重点探讨时间同步技术在分布式数据采集与监控系统中的应用。
  【关键词】分布式;数据采集;监控系统;时间同步;软件编程
  时间同步技术是通信技术中一种专门用于数据传输的技术,时间同步技术应用十分广泛。时间同步技术在数据传输过程中可以实现通信系统的可靠稳定迅速运行。它主要运用于工程和技术领域。时间同步技术是基于同步数据采集原理产生的。它在分布式数据采集与监控系统中应用非常广泛。
  分布式数据采集与监控系统是专门用来对数据进行分布式采集并予以全方位监控。在分布式数据采集监控系统中时间同步技术是其核心技术。时间同步技术在系统中的应用是系统功能正常发挥的前提。时间同步步技术直接关系到系统的整体性能。
  在分布式数据采集与监控系统中对时间同步技术的要求非常高,系统的正常运行要求分布式技术达到以下几个要求:一是对随机事件或者是突发事件的精确确标记;二是对实时数据高要求的满足。在分布式数据采集与监控系统中,包含着大量的实时数据,这些实时数据是专门用来事故追记的。它们自身的时序逻辑对时间同步技术有较高的要求;三是对系统中的任务进行调度,在多任务的前提下满足分辨率要求。
  时间同步技术在分布式数据采集与监控系统中的应用主要是通过软件编程来实现的,加强对时间同步技术的软件编程的研究,有助于满足系统的高要求,从而提升系统的整体性能。本文将先介绍数据同步原理,而后详细论述时间同步技术的软件编程。
  一、时间同步原理
  我们要实现时间同步技术在系统中的应用就必须要掌握时间同步原理。只要充分把握了时间同步原理后才能真正地提升系统性能。在分布式数据采集与监控系统中,时间同步主要有两种时间信号:一是同步脉冲信号,二是时间码信号。这两种信号应用范围不同,时间码信号一般应用于系统时间同步中,而同步脉冲信号一般用于装置时钟同步。在系统运行中,按照系统数据的实时性要求,整分整秒的通过串行接口从而为系统提供时间码信号。对于装置时钟同步也是采用同样的方法予以实现。它主要是根据系统分辨率的要求,运用1PPs等同步脉冲信号实现装置时钟同步。
  在分布式数据采集与监控系统中,数据同步技术应用非常广泛的就是系统时钟同步与装置时钟同步。实现两者的同步就是实现系统数据精确采集与全方位监控的主要手段。我们要提升系统的整体性能,也要从这两方面来下手。下面笔者就来详细论述这两方面的数据同步原理以及软件编程。
  二、系统时间同步
  系统时间同步主要指的是在系统运行中运用时间码等信号实现统一分布系统时间的目的。在分布式数据采集与监控系统中,主机的时间系统运用的都是三级计时结构。最为典型的就是RTC计时和OS计时。在系统中经常运用的就是同步RTC时钟、同步BIOS时钟、同步OS时钟。运用前两种计时方式虽然也能实现系统性能,但是对系统的硬件线路要进行专门设计,对于整个系统的完整性和稳定性有很大的影响。相反运用同步OS时钟,可以实现所有应用程序的时间同步。但是在运用OS时钟的时候还需要注意到OS时钟的运行依赖于BIOS时钟计时,如何协调两者的关系是系统正常运行的关键。
  在系统运行中,实现系统时间的同步可以分为三个步骤,一是UTC 1PPS脉冲迁延对应的BCD码时间同步信号与整点时刻相对应,服务器要启动处理后台进程。二是后台进程接入时间码。对服务器系统时钟进行设置,在将长整型数转换为ASCII流之后,再把数据向节点进行广播。三是各节点接受到ASCII流之后,再把数据转换为长整型数,最后就是对系统时间进行设置。
  三、装置时钟同步
  装置时钟同步要比系统时钟同步更为复杂,系统技术要求也要比系统级的同步更高。在装置时钟同步中所采用的记录与拴测装置的计数器频率也呈现出各自不同的特点。这样在系统运行中就会相互之间产生计时误差,为了消除这种误差主要采用的是1PPS脉冲信号来消除。
  运用1PPS冲实现装置时钟的同步可以采用多种方式实现,一种方式是纯硬方式。这种方式是把1PPS脉冲信号当作输入开关量,运用空接点方式输入到输入输出装置。还有一种方式是运用查询中断的方式来实现同步。运用这种方式有个前提,系统必须要保证输入输出装置可以编程。在系统运行中最为常见的就是运用1PPS脉冲来进行同步。在同步过程中还要注意到分辨率的要求。
  在分布式数据采集与监控系统中,时间同步技术应用十分广泛。时间同步技术是分布式数据采集与监控系统中的核心技术,它是系统功能发挥的前提。系统同步主要指的是系统时钟的同步与装置时钟的同步。本文重点介绍了系统时钟同步的主要方法以及各个步骤,而后又介绍了装置时钟同步的方法。在进行同步的过程中要根据系统自身性能来适当选取方法。
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