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2 Construire l enregistreur de données autonome de demain Marc-Junior LARROUY, Ingénieur d Applications, National Instruments France

3 Contenu Introduction à l enregistrement de données de demain Signaux et conditionnement Plates-formes matérielles d enregistrement de données Logiciels dédiés à l enregistrement de données Cadencement, déclenchement et synchronisation Enregistrement des données Affichage et visualisation des données

4 Histoire de l enregistrement de données Le télégraphe Enregistreur à tracé continu Enregistreur de données numériques

5 La Loi de Moore appliquée à l enregistrement de données Nombre de transistors par date d introduction Nous anticipons le besoin pour les systèmes d acquisition de données basés PCs, réseaux, ou serveurs, d avoir en plus de l enregistrement simple, une intelligence permettant d ajouter le principe de prise de décision. Mariano Kimbara, Senior Research Analyst, Frost & Sullivan

6 La Loi de Moore appliquée à l enregistrement de données Prix des disques durs par gigaoctet ,00$ Apple: $ ,00$ ,00$ Seagate: $ 1 000,00$ 100,00$ 10,00$ 1,00$ 0,10$ Seagate: $ 0,01$

7 Les systèmes d enregistrement de données de demain Avantage des technologies de composants pris sur étagères (COTS) Appareil 1 Appareil 2 Contrôleur de cadencement Bus de données CPU Intel Mémoire Contrôleur Mémoire non volatile Processeurs Mémoire C A/N Bus de données FPGA

8 Capacités des systèmes d enregistrement de demain Affichage/Visualisation Possibilité de créer rapidement des interfaces utilisateurs personnalisées sur tablettes ou smartphones Logiciel de développement Logiciel personnalisable sur les appareils mobiles Enregistrement Utilisation du Cloud pour améliorer les capacités de stockage et d enregistrement des données Cadencement et taux de transfert des E/S Fréquences plus rapides et possibilité d intégrer des options de cadencement plus personnalisables Traitement/Analyse Techniques d analyse en direct et de traitement des signaux plus avancées Connectivité Meilleure connectivité et synchronisation en mode sans fil (Wi-Fi, cellulaire, Ethernet, IEEE 1588) Taille et robustesse Des systèmes plus compacts, renforcés basés sur ARM ou sur Atom d Intel

9 Construire l enregistreur de données autonome de demain Système de surveillance de conditions météo Besoins : Mesure de la vibration, de la vitesse et de la température Système autonome renforcé Logiciel flexible pour une interface personnalisable Démarrer l acquisition par déclenchement matériel Référencer les mesures à une base de temps commune Enregistrer les données sur une mémoire locale non volatile Intégrer l affichage de vidéos synchronisées aux données Voir les mesures à distance sur une tablette Afficher et gérer les données depuis un outil simple Rejouer les données des capteurs et les vidéos côte à côte

10 Les applications à plusieurs types de mesures combinés sont diverses et variées Vibration Couple Déplacement Pression Température Force Contrainte

11 Construire l enregistreur de données autonome de demain Choix des capteurs et du conditionnement des signaux Capteurs, etc. Conditionnement de signaux Température : 2 x Thermocouples Amplification, compensation de soudure froide, filtrage Vibration : 2 x IEPE Accéléromètres Amplification, excitation IEPE (IEC), filtrage, couplage AC Vitesse : 1 x IEPE Tachymètre Amplification, excitation IEPE (IEC), filtrage, couplage AC Vidéo : 1 x Caméra Aucun

12 Construire l enregistreur de données autonome de demain Système de surveillance de conditions météo Besoins : Mesure de la vibration, de la vitesse et de la température Système autonome renforcé Logiciel flexible pour une interface personnalisable Démarrer l acquisition par déclenchement matériel Référencer les mesures à une base de temps commune Enregistrer les données sur une mémoire locale non volatile Intégrer l affichage de vidéos synchronisées aux données Voir les mesures à distance sur une tablette Afficher et gérer les données depuis un outil simple Rejouer les données des capteurs et les vidéos côte à côte

13 Plates-formes NI d acquisition de données autonomes NI CompactDAQ autonome NI CompactRIO NI PXI Mesures embarquées Mesures embarquées et contrôle/commande Mesures hautes performances Grand choix de modules divers et variés ; conçu pour les mesures autonomes, continues Système de mesure doté de fonctionnalités embarquées reconfigurables comme le cadencement ou le traitement des signaux Optimisé pour les systèmes à grand nombre de voies et synchronisation ultra précise

14 Qu est-ce que NI CompactDAQ autonome? E/S (module de Série C) Contrôleur embarqué Châssis (NI-STC3) E/S (module de Série C) E/S (module de Série C)

15 Modules d E/S de la Série C DAQ intégré, conditionnement de signaux, et connectivité Conditionnement des signaux inclus Connexion directe aux capteurs de température, pression, accélération, contrainte, courant, etc. Précision garantie Étalonnage traçable NIST Mesures haute qualité Enregistrement jusqu à 1 Méch./s et résolution jusqu à 24 bits Isolation entre signal et châssis Sécurité, immunité au bruit, réjection de mode commun

16 Construire l enregistreur de données autonome de demain Choix de la plate-forme et des modules Webcam Thermocouples Accéléromètres Tachymètres Système NI CompactDAQ autonome : cdaq-9139 Modules de la Série C : NI 9211, NI 9234

17 Construire l enregistreur de données autonome de demain Système de surveillance de conditions météo Besoins : Mesure de la vibration, de la vitesse et de la température Système autonome renforcé Logiciel flexible pour une interface personnalisable Démarrer l acquisition par déclenchement matériel Référencer les mesures à une base de temps commune Enregistrer les données sur une mémoire locale non volatile Intégrer l affichage de vidéos synchronisées aux données Voir les mesures à distance sur une tablette Afficher et gérer les données depuis un outil simple Rejouer les données des capteurs et les vidéos côte à côte

18 LabVIEW prouve son efficacité depuis près de 30 ans Résister à l'épreuve du temps au travers des différents systèmes d'exploitation, des bus de données, des technologies, et plus encore

19 Améliorez votre productivité avec LabVIEW Logiciel Standardisé Gestion de toutes les ressources système depuis un seul environnement logiciel. Connectivité Matérielle Intégration des signaux du monde réel dans LabVIEW depuis n importe quel E/S ou instrument. Cibles de déploiement Déploiement de code LabVIEW sur un PC, sur une cible Temps Réel ou sur un FPGA. Programmation Parallèle Implémentation facile et rapide de boucles indépendantes s exécutant en parallèle. Clarté de l Interface Utilisateur Création d interfaces utilisateurs moderne pour afficher les mesures et les résultats d analyses. Intégration de Code Existant Insertion de fichiers.m, de code C, et HDL dans le code graphique de LabVIEW. Mesurer Rapidement Réduction du temps de développement grâce à des projets intégrant des modèles de code et des centaines d exemples Bibliothèques d Analyses Utilisation de bibliothèques d analyse hautesperformances conçues pour les applications de mesure LabVIEW enlève la complexité de bas niveau et intègre l'ensemble des outils dont les ingénieurs et les scientifiques ont besoin pour construire tous les systèmes de mesure ou de contrôle

20 Chameleon pour NI CompactDAQ par PVI Systems Pour les applications de test et de surveillance des structures/constructions Logiciel configurable, réalisé grâce à LabVIEW Acquisition de signaux statiques et dynamiques Mesure de tensions, courants, vibrations, contraintes, et températures S exécute directement sur la plate-forme NI CompactDAQ autonome Supporte les châssis USB, Ethernet, autonomes et plus de 20 modules différents «En utilisant la solution clé en main Chameleon (basée sur NI LabVIEW et NI- DAQmx), nous pouvons mesurer plus de 32 voies de données provenant de capteurs de pression avec la possibilité d étendre ce nombre, tout en maintenant la synchronisation des données dans le temps.» -Raytheon BBN

21 Construire l enregistreur de données autonome de demain Choix du logiciel Webcam Thermocouples Accéléromètres Tachymètre Système NI CompactDAQ autonome : cdaq-9139 Modules de la série C : NI 9211, NI 9234 Logiciel LabVIEW pour la conception de systèmes

22 Construire l enregistreur de données autonome de demain Système de surveillance de conditions météo Besoins : Mesure de la vibration, de la vitesse et de la température Système autonome renforcé Logiciel flexible pour une interface personnalisable Démarrer l acquisition par déclenchement matériel Référencer les mesures à une base de temps commune Enregistrer les données sur une mémoire locale non volatile Intégrer l affichage de vidéos synchronisées aux données Voir les mesures à distance sur une tablette Afficher et gérer les données depuis un outil simple Rejouer les données des capteurs et les vidéos côte à côte

23 Base du cadencement sur NI CompactDAQ Tâches pour les entrées analogiques, sorties analogiques, entrées numériques, sorties numériques L horloge d échantillonnage peut être générée depuis une source interne ou externe Modes de cadencement Échantillons finis Échantillons continus Point-à-point cadencé matériellement Description Acquisition ou génération d un nombre configurable d échantillons à une fréquence configurable également. Acquisition ou génération d échantillons en continu, jusqu à ce que le programme stoppe cette action explicitement. Acquisition ou génération d échantillons en continu sur le front d un signal numérique provenant d une horloge matérielle.

24 7 flux de données cadencés matériellement Moteurs de cadencement - 3 pour les entrées analogiques - 1 pour les sorties analogiques - 1 pour les entrées numériques - 1 pour les sorties numériques Sources supplémentaires - Compteur/Timers - Lignes PFI externes

25 Réduire l enregistrement des données en utilisant des événements Anomalie détectée Une anomalie pourrait déclencher une nouvelle phase de l acquisition de données, comme une fréquence plus élevée Données post-déclenchement Les données acquises après la détection de l événement sont souvent enregistrées avec plus d attention Données pré-déclenchement Les données acquises avant un événement peuvent être enregistrées depuis le buffer où elles se trouvent ou tout simplement ignorées selon le besoin Données ignorées Les données d historique au-delà de la taille du buffer sont ignorées

26 Synchronisation Voie - Voie Les voies d un module utilisent la même horloge d échantillonnage Module - Module Les horloges d échantillonnage sont dérivées de la même horloge interne (Timebase) Châssis - Châssis Sortir l horloge d échantillonnage depuis l un des châssis et l importer dans le second afin de synchroniser les deux dispositifs

27 Démo 1 : Déclenchement et synchronisation

28 Construire l enregistreur de données autonome de demain Système de surveillance de conditions météo Besoins : Mesure de la vibration, de la vitesse et de la température Système autonome renforcé Logiciel flexible pour une interface personnalisable Démarrer l acquisition par déclenchement matériel Référencer les mesures à une base de temps commune Enregistrer les données sur une mémoire locale non volatile Intégrer l affichage de vidéos synchronisées aux données Voir les mesures à distance sur une tablette Afficher et gérer les données depuis un outil simple Rejouer les données des capteurs et les vidéos côte à côte

29 Comparaison des formats de fichier ASCII Binary XML Database Base de ASCII Binaire XML données TDMS Exchangeable Échangeable Small facilement Disk Taille Footprint réduite en mémoire Searchable Recherches Inherent possibles Attributes Attributs en High-Speed arborescence Enregistrement Streaming haute vitesse

30 Format de fichier TDMS Données MyFile.tdms (Fichier) Propriété Author = John 1 Smith Propriété Description n = Test Drive Groupe(s) Test Run de #1 voies Propriété Vehicle = 1 Malibu Fichier binaire unique pour le streaming de données Trois niveaux de hiérarchie pour une meilleure organisation Fichier, groupes et voies Propriété Track = East 2 Propriété Road_Surface n = Paved Engine Voie(s) Temperature Propriété TC_Type = 1 J Propriété Units = Deg n C Propriétés descriptives et personnalisables à chaque niveau Extensible et évolutif

31 Où devriez-vous sauvegarder vos données? Mémoire Embarquée Clé USB Disque dur USB (HDD) Disque dur USB (SSD) Ethernet ou Cloud Embarqué Rapide Avantages Amovible, remplaçable Prix par Go Haut débit Amovible, remplaçable Grande capacité Haut débit Amovible, remplaçable Pas de pièces mobiles Températures étendues Grande capacité Accessible à distance Considérations Récupération des données Espace disque limité Plus faible débit Vulnérable aux vibrations Capacités plus faibles Prix par Go Connectivité réseau Sécurité des données

32 Les technologies du Cloud Clients légers basés Web NI Data Dashboard pour LabVIEW Cloud de données Applications de bureau LabVIEW NI CompactDAQ autonome

33 Intégration de la partie Vision à NI CompactDAQ Caméra de sécurité de type IP Marques supportées : Basler Vision Technologies Axis Communications Images compressées 1 à 5 images par seconde (dépendant de la résolution) Caméras : de vision industrielle, scientifiques, spécialisées Disponible sur NI CompactDAQ autonome Débit d images max., images non compressées GigE Vision, Ethernet, options USB

34 Démo 2 : Enregistrement TDMS

35 Construire l enregistreur de données autonome de demain Système de surveillance de conditions météo Besoins : Mesure de la vibration, de la vitesse et de la température Système autonome renforcé Logiciel flexible pour une interface personnalisable Démarrer l acquisition par déclenchement matériel Référencer les mesures à une base de temps commune Enregistrer les données sur une mémoire locale non volatile Intégrer l affichage de vidéos synchronisées aux données Voir les mesures à distance sur une tablette Afficher et gérer les données depuis un outil simple Rejouer les données des capteurs et les vidéos côte à côte

36 Options de visualisation souples avec NI CompactDAQ autonome Sans interface Mobile Locale Déportée

37 Tendance de l industrie : intégration d appareils mobiles Data Dashboard pour LabVIEW Contrôle/commande et visualisation des données de systèmes LabVIEW depuis une tablette

38 Gestion des données avec NI DIAdem Gestion et extraction rapide des données Accès rapide et flexible aux fichiers et bases de données Affichages visuels interactifs Analyses interactives et rapports personnalisés Automatisation à l aide du VBScript

39 Démo 3 : Data Dashboard et gestion des données

40 Construire l enregistreur de données autonome de demain Système de surveillance de conditions météo Besoins : Mesure de la vibration, de la vitesse et de la température Système autonome renforcé Logiciel flexible pour une interface personnalisable Démarrer l acquisition par déclenchement matériel Référencer les mesures à une base de temps commune Enregistrer les données sur une mémoire locale non volatile Intégrer l affichage de vidéos synchronisées aux données Voir les mesures à distance sur une tablette Afficher et gérer les données depuis un outil simple Rejouer les données des capteurs et les vidéos côte à côte

41 Capacités des systèmes d enregistrement de demain Affichage/Visualisation Possibilité de créer rapidement des interfaces utilisateurs personnalisées sur tablettes ou smartphones Logiciel de développement Logiciel personnalisable sur les appareils mobiles Enregistrement Utilisation du Cloud pour améliorer les capacités de stockage et d enregistrement des données Cadencement et taux de transfert des E/S Fréquences plus rapides et possibilité d intégrer des options de cadencement plus personnalisables Traitement/Analyse Techniques d analyse en direct et de traitement des signaux plus avancées Connectivité Meilleure connectivité et synchronisation en mode sans fil (Wi-Fi, cellulaire, Ethernet, IEEE 1588) Taille et robustesse Des systèmes plus compacts, renforcés basés sur ARM ou sur Atom d Intel

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