近红外光谱分析仪的实时数据采集与监测管理

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近红外光谱技术因检测速度快、无需样品制备、无污染、可用于不同环境条件等优点,受到了越来越广泛的关注,石化、制药和生物发酵等生产行业都在逐渐增多地采用近红外光谱技术做实时在线检测。本文针对近红外光谱分析仪的实时数据采集与监测管理开展研究工作,主要研究内容包括:针对国外某仪器公司制造的近红外光谱分析仪的算法封闭和数据不开放问题,如内部光谱标定建模算法不能由用户改动、不支持用户编写的光谱预处理算法、以及不能将采集的光谱数据直接存储到本地文件等,基于TCP/IP接口和光谱仪的数据通讯机制,设计光谱数据采集和状态与诊断信息监测等程序,以实时获取光谱仪采集的光谱数据,并且对仪器进行状态和诊断信息监测。而且,编制多种光谱预处理算法以对实时采集的光谱数据进行预处理,为后续光谱标定建模与监测提供可靠的数据源。针对光谱数据量大、实际工程应用数据采集通道多的特点,分别设计单通道与多通道数据库结构,构建单通道与多通道光谱数据库,从而克服现有光谱仪器在数据存储和读取方面的不足,可方便地读取指定通道和特定时间段的数据,并且在数据库中可以利用结构化查询语言(SQL)对历史采集数据进行增删和标注等操作,进一步方便后续光谱标定建模与实时监测。针对现有光谱仪集成开发环境不够直观的问题,基于Java Swing工具包并结合Java事件处理机制进行图形化用户界面(GUI)开发,设计光谱数据监测人机交互界面和多通道数据管理界面。前者主要集成光谱仪的实时数据采集、光谱数据图形化存储与显示功能、状态与诊断信息监测功能、以及多种光谱数据预处理算法,后者主要集成多通道光谱数据的图形化存储与显示功能、以及多种光谱数据预处理算法。这样的图形化用户界面设计便于用户进行实时光谱数据采集及监测管理。
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