基于ＬａｂＶＩＥＷ的粉塵排放遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研究

曾思明　楊冠玲

摘 要：針對(duì)大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反饋時(shí)間長(zhǎng)，不利于指導(dǎo)生產(chǎn)的問(wèn)題，同時(shí)為了簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程，基于虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)LabVIEW 8.0進(jìn)行了粉塵排放遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究。該系統(tǒng)使用NI公司生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集卡，利用數(shù)據(jù)采集助手DAQ Assistant對(duì)數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并采用DataSocket通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程采集，實(shí)現(xiàn)了對(duì)粉塵排放的遠(yuǎn)程監(jiān)控。實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)是穩(wěn)定可靠的。

關(guān)鍵詞：虛擬儀器;LabVIEW;DataSocket技術(shù);粉塵排放;計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程在線(xiàn)監(jiān)控

中圖分類(lèi)號(hào)：TN247文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-373X(2009)05-139-03

Research on Telemeasuring-controlling System for Dust Emissions Based on LabVIEW

ZENG Siming1,YANG Guanling2

(1.Department of Experimental Teaching，Guangdong University of Technology,Guangzhou,510006,China;

2.School of Physics and Telecommunication Engineering,South China Normal University,Guangzhou,510631,China)

Abstract：According to the problem of long time for the feedback of data of atmospheric environment,not benefit for the production,and in order to simplify the process of data transmission,the research on telemeasuring-controlling system for dust emission measurement based on virtual instrument investigation field LabVIEW 8.0 has been conducted.Using DAQ Assistant to drive the data acquisition card produced by NI Company.And collecting the data for telemeasuring-controlling system real time based on the DataSocket technique.Experiments show that the system is stable and reliable.

Keywords：virtual instrument;LabVIEW;DataSocket technology;dust emissions;online remote computer monitoring and controlling

當(dāng)前，我國(guó)生態(tài)環(huán)境的總體惡化趨勢(shì)尚未得到根本扭轉(zhuǎn)，環(huán)境污染狀況日益嚴(yán)重。以粉塵和S0₂為代表的煤煙型污染是我國(guó)大氣污染的普遍問(wèn)題。其中,煙囪排放到大氣的粉塵是最主要的污染之一，對(duì)人類(lèi)的身體健康造成很大危害。因此，對(duì)粉塵排放監(jiān)測(cè)的必要性已日益得到社會(huì)的認(rèn)同，有關(guān)此類(lèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)的儀器也在不斷地得到完善,但是仍存在諸如監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反饋時(shí)間長(zhǎng)，不利于指導(dǎo)生產(chǎn)；對(duì)于某些危險(xiǎn)、環(huán)境惡劣、不適合人員操作的監(jiān)測(cè)站不便長(zhǎng)期進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控；測(cè)量數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程過(guò)于復(fù)雜等問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，利用虛擬儀器技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，使用LabVIEW中的通信功能模塊，在LabVIEW 8.0軟件平臺(tái)上采用圖形化編程語(yǔ)言搭建了粉塵排放遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

1 虛擬儀器遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)

LabVIEW是一種基于圖形化編程語(yǔ)言的虛擬軟件開(kāi)發(fā)工具，其中DataSocket是NI公司提供的一種網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，它建立在TCP/IP協(xié)議的基礎(chǔ)之上，但是卻不用進(jìn)行復(fù)雜的底層TCP編程，只能通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)向多個(gè)遠(yuǎn)程終端同時(shí)傳播現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量數(shù)據(jù)。它極大地簡(jiǎn)化了應(yīng)用程序之間以及計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程。因此使用DataSocket技術(shù)進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)是相當(dāng)方便的。無(wú)論是通過(guò)編程的方法,還是前面板對(duì)象鏈接的方法,使用DataSocket技術(shù)，計(jì)算機(jī)都可以在LabVIEW程序運(yùn)行后通過(guò)Internet互相傳輸數(shù)據(jù)。

2 DataSocket技術(shù)在粉塵排放遠(yuǎn)程監(jiān)控中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成功地研制出來(lái)一套激光粒度儀系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用SSPA探測(cè)器來(lái)探測(cè)激光經(jīng)過(guò)模擬煙囪后的散射光信號(hào)，同時(shí)用NI公司提供的數(shù)據(jù)采集卡M6220采集散射光信號(hào)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以反映出煙囪粉塵排放的狀況，這些工作都是在LabVIEW8.0軟件平臺(tái)上進(jìn)行的。當(dāng)然，這套模擬系統(tǒng)最終要安裝在工廠(chǎng)的煙囪里，以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控粉塵排放的功能，這也涉及到遠(yuǎn)程監(jiān)控的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)幾種方案的對(duì)比，鑒于LabVIEW中DataSocket網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的強(qiáng)大功能及其操作簡(jiǎn)單的特性，采用該方案對(duì)煙囪粉塵排放狀況進(jìn)行了實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)控。

使用DataSocket傳輸數(shù)據(jù)有兩種方法，一種是在前面板控件之間傳輸數(shù)據(jù)；另一種是在程序中傳輸數(shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)室中分別采用了這兩種方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

第一種是使用DataSocket來(lái)鏈接前面板對(duì)象。首先必須在現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行采集信號(hào)任務(wù)的計(jì)算機(jī)上用LabVIEW8.0編寫(xiě)采集程序，然后在該程序的前面板上對(duì)準(zhǔn)備鏈接的對(duì)象屬性進(jìn)行一些必要的設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)鏈接，該設(shè)置包括鏈接方式、鏈接類(lèi)型和鏈接位置的設(shè)定。圖1為現(xiàn)場(chǎng)粉塵排放數(shù)據(jù)采集的前面板程序，該前面板對(duì)象包括了采樣通道、采樣速率、采點(diǎn)數(shù)、信號(hào)顯示、啟動(dòng)停止按鈕以及存儲(chǔ)按鈕等。在采集現(xiàn)場(chǎng)隔壁的另一臺(tái)電腦上把這些對(duì)象放入前面板，不過(guò)在這里對(duì)象之間就不再需要連線(xiàn)了，只需要在對(duì)象的屬性上進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集程序的遠(yuǎn)程控制。圖2為用戶(hù)遠(yuǎn)程監(jiān)控粉塵排放樣數(shù)據(jù)采集的前面板程序。遠(yuǎn)程用戶(hù)可以通過(guò)圖2所示的前面板程序中的控制件控制現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集過(guò)程，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)采集方式和數(shù)據(jù)的變化也會(huì)反饋到遠(yuǎn)程用戶(hù)端。例如，在粉塵排放現(xiàn)場(chǎng)有一臺(tái)計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)，那么遠(yuǎn)程用戶(hù)就可以通過(guò)另一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制采集數(shù)據(jù)的程序運(yùn)行，修改它的采樣通道和采樣次數(shù)，并讀取它的采樣數(shù)據(jù)。還可以把現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后的結(jié)果界面?zhèn)鬏數(shù)竭h(yuǎn)程用戶(hù)端，或者在遠(yuǎn)程用戶(hù)端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,并最終得到粉塵的排放狀況。

第二種是使用編程的方法來(lái)建立鏈接?？梢岳煤瘮?shù)子模板中的DataSocket Write和DataSocket Read 函數(shù)來(lái)編寫(xiě)程序。首先在采集現(xiàn)場(chǎng)的一臺(tái)計(jì)算機(jī)上用DataSocket Write寫(xiě)數(shù)據(jù)，這臺(tái)計(jì)算機(jī)在運(yùn)行程序之前必需打開(kāi)DataSocket Serve，然后在另一臺(tái)計(jì)算機(jī)上編寫(xiě)程序調(diào)用DataSocket Read函數(shù),從URL指定的位置(即現(xiàn)場(chǎng)采集的計(jì)算機(jī)地址)讀取數(shù)據(jù)。使用該方式傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，DataSocket Serve只向數(shù)據(jù)客戶(hù)發(fā)布最新的數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)布數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)比接收數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)運(yùn)行快時(shí)，則一些數(shù)據(jù)還沒(méi)被讀取就被覆蓋掉，那么就會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失。為了確保傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，應(yīng)該使用數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的方法來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。在編寫(xiě)該程序的過(guò)程中采用了DataSocket模塊中的DataSocket Select URL函數(shù)、DataSocket Open函數(shù)、DataSocket Read函數(shù)和DataSocket Close函數(shù)。圖3、圖4分別為向DataSocket寫(xiě)現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)和采用緩沖方式讀取現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的程序框圖。圖4中的程序運(yùn)行后，會(huì)彈對(duì)話(huà)框提示用戶(hù)選擇一個(gè)數(shù)據(jù)源，并將用戶(hù)選擇的URL輸出，這樣現(xiàn)場(chǎng)采集的計(jì)算機(jī)與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)之間的鏈接就建立起來(lái)了。

此外,也可以在Web上發(fā)布程序。使用LabVIEW的Web服務(wù)器,可以在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布LabVIEW程序的前面板圖像，以便供具有使用權(quán)限的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)瀏覽。只需在發(fā)布程序的計(jì)算機(jī)上的LabVIEW中打開(kāi)和設(shè)置Web服務(wù)器以后，那么網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)不管是否安裝了LabVIEW，只要按規(guī)定格式在Web瀏覽器中輸入正確的URL,就可以動(dòng)態(tài)地查看Web服務(wù)器所在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中程序的前面板。圖5給出網(wǎng)絡(luò)上的一臺(tái)計(jì)算機(jī)利用Web瀏覽器查看現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)粉塵排放時(shí)程序前面板的網(wǎng)頁(yè)。

在實(shí)際應(yīng)用中,可以采取以上幾種方法相結(jié)合的方式來(lái)建立粉塵排放遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。設(shè)想的大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站、數(shù)據(jù)信息中心、政府環(huán)保部門(mén)、廣州市環(huán)科所等單位，通過(guò)Internet連接起來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)建立環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫(kù)、共享環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、交流相關(guān)信息的網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)。圖6所示為大氣環(huán)境信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)框圖。

3 結(jié) 語(yǔ)

粉塵排放的遠(yuǎn)程監(jiān)控具有非常重大的意義，LabVIEW 8.0的DataSocket技術(shù)為遠(yuǎn)程監(jiān)控提供了便利的實(shí)現(xiàn)方法。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、環(huán)保部門(mén)可以遠(yuǎn)程監(jiān)控多個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)，能實(shí)時(shí)得到各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的反饋信息，而且各個(gè)監(jiān)測(cè)站之間還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，大大地提高了環(huán)境

監(jiān)測(cè)的效率。這套粉塵排放遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室中

已經(jīng)成功地完成了模擬實(shí)驗(yàn)，得到了比較準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)，相信它的應(yīng)用會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)起到積極的作用。

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作者簡(jiǎn)介 曾思明 男，1981年出生，廣東梅州人，光電技術(shù)專(zhuān)業(yè)碩士，助教。從事電子電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研工作。