VB在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用

羅 婷 朱凌云

(東華大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，上海 201620)

0 引言

Visual Basic(VB)編程語言具有眾多的優(yōu)點，易于學(xué)習(xí)，因此常常被應(yīng)用于監(jiān)控系統(tǒng)的上位機軟件設(shè)計。在上位機軟件系統(tǒng)的實現(xiàn)過程中，主要需要解決的問題包括記錄的管理、實時曲線的顯示、歷史數(shù)據(jù)的保存和查看等。本文通過對VB語言的深入研究和學(xué)習(xí)，設(shè)計了一個環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的上位機軟件。針對設(shè)計過程中的3種關(guān)鍵技術(shù)，以下分別給出詳細的實現(xiàn)方法。這3種技術(shù)分別為基于ADO的Access訪問方法、繪制曲線的方法以及與Excel的連接方法。最后，給出了這些關(guān)鍵技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的實際應(yīng)用情況。

1 VB關(guān)鍵技術(shù)

1.1 基于ADO的Access數(shù)據(jù)庫訪問

ActiveX Data Object(ADO)技術(shù)是由 Microsoft公司開發(fā)的最新的數(shù)據(jù)訪問接口技術(shù)，ADO是建立在基于低層數(shù)據(jù)訪問接口OLEDB技術(shù)上的數(shù)據(jù)對象，它是數(shù)據(jù)訪問對象(data access object，DAO)和遠程數(shù)據(jù)對象(remote data object，RDO)的后繼產(chǎn)物［1］。在 VB中，通常有2種方法可以實現(xiàn)對ADO的操作［2］，一是通過ADO Data控件非編程訪問方式，二是利用ADO對象編程來訪問各種類型數(shù)據(jù)庫。

在此舉例說明第二種方法，即編程訪問Access數(shù)據(jù)庫。假設(shè)存在一個名為“hjmonitoring”的數(shù)據(jù)庫，同時該數(shù)據(jù)庫中有一張“admin”表，該表含有 users、passwords和rname這3個字段。訪問數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵語句如下。

使用VB設(shè)計上位機軟件時，常常需要使用數(shù)據(jù)庫保存一些數(shù)據(jù)記錄(當(dāng)數(shù)據(jù)量不大時，常采用Access數(shù)據(jù)庫)，同時也要求在監(jiān)控界面上方便地查看這些記錄。因此，必需利用編程方法訪問數(shù)據(jù)庫。

1.2 利用VB繪制曲線

在監(jiān)控軟件中，圖形最能給人直觀的感受，因此，采用VB語言編程，實現(xiàn)實時圖形繪制十分必要。繪制實時圖形的方法較多，在此結(jié)合設(shè)計系統(tǒng)時所涉及到的二維曲線的實時繪制，采用一種較簡單的Line方法繪制實時曲線［5］。

Line方法是結(jié)合實測得到的數(shù)組數(shù)據(jù)進行曲線的繪制。該方法必須在窗體或者圖片框等容器內(nèi)使用。實際使用時，常采用PictureBox控件作為容器，但首先要設(shè)置其Autodraw屬性為true，以保證在界面刷新時所繪圖形不會被消隱。

使用Line方法得到的是位圖圖像，圖像的大小和所定義的容器的大小一致。

假設(shè)Timer控件的Interval參數(shù)值設(shè)為1000，即每隔1 s刷新一次;監(jiān)測環(huán)境中CO2氣體的濃度隨時間變化，使用GetCO2Percent()函數(shù)來采集CO2實時濃度值，則繪制實時曲線的程序［6］如下。

如果要查看歷史曲線，首先提取歷史數(shù)據(jù)并存放到數(shù)組CO2_CSh(N1)中(注:取數(shù)據(jù)方法將在下一部分VB與Excel連接中做詳細說明)，然后再繪制曲線。繪制曲線的程序如下。

1.3 VB 與 Excel的連接

在監(jiān)控軟件中，還有一個應(yīng)用很廣泛的連接對象——Excel。

在VB中，可以通過調(diào)用Excel事件的方法完成報表的制作［7－8］。利用 Excel實現(xiàn)數(shù)據(jù)報表制作的關(guān)鍵在于如何根據(jù)報表要求的格式將數(shù)據(jù)快速準確地輸出到Excel。

微軟的Excel對象模型包括128個不同的對象，其中最重要也是使用最多的4個對象分別介紹如下。①Application對象，它處于Excel對象層次結(jié)構(gòu)的頂層，表示Excel自身的運行環(huán)境;②Workbook對象，它直接處于Application對象的下層，表示一個Excel工作簿文件;③Worksheet對象，它包含于Workbook對象，表示一個Excel工作表;④Range對象，它包含于Worksheet對象，表示Excel工作表中的一個或多個單元格。

在VB中，可以通過對這些對象進行直接控制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出。Excel中還定義了一個類“cell”，這個類所代表的就是Excel的一個單元格。通過給cell賦值，就可以實現(xiàn)對Excel表格的某個單元格寫入數(shù)據(jù)。

下面給出使用Excel對象時的常用編程語句。

2 VB在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)主要應(yīng)用在對人類生命安全存在威脅的環(huán)境中，如密閉環(huán)境、地下等。該系統(tǒng)的工作流程為:測得環(huán)境內(nèi)各種氣體的濃度數(shù)值，然后系統(tǒng)按照適宜人類生存的各種氣體濃度的標(biāo)準值對環(huán)境進行凈化處理;待人們進入環(huán)境凈化工作后，系統(tǒng)繼續(xù)實時監(jiān)測該環(huán)境，在PC機上顯示出各種氣體濃度的實時曲線。如果某氣體值超標(biāo)，監(jiān)控系統(tǒng)會馬上報警，提示環(huán)境內(nèi)的工作人員撤退。

本系統(tǒng)的下位機主要由溫度傳感器、噪聲傳感器以及多種氣體濃度測量傳感器組成［9］，這些傳感器信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡的自動采集，通過USB口傳送至上位機進行分析和處理。本系統(tǒng)的組成框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)組成框圖Fig.1 Composition of the system

系統(tǒng)的上位機監(jiān)控軟件組成框圖如圖2所示。

圖2 監(jiān)控軟件組成框圖Fig.2 Configuration of the monitoring software

對于該監(jiān)控軟件，系統(tǒng)用戶管理和氣體標(biāo)準管理頁面涉及到VB和數(shù)據(jù)庫連接的技術(shù);實時監(jiān)控曲線涉及到利用VB繪制曲線的技術(shù);氣密性監(jiān)測、環(huán)境凈化管理以及查看歷史記錄既涉及到VB和數(shù)據(jù)庫連接的技術(shù)，又涉及到VB和Excel連接的技術(shù)。

系統(tǒng)用戶管理界面與氣體標(biāo)準管理頁面類似，通過在監(jiān)控界面的相關(guān)操作，使得數(shù)據(jù)庫中的“admin”表得到修改，包括查看記錄、添加記錄、修改記錄和刪除記錄4種操作。

2.2 實時監(jiān)控曲線界面

環(huán)境監(jiān)控涉及到的參數(shù)較多，具體包括溫度、噪聲、壓力、濕度、CO2、CO、O2、NO、H2S、CH4這 10 種檢測信號，所以監(jiān)控界面上同時放置有10個PictureBox控件用來顯示曲線。監(jiān)測開始后，顯示界面就會實時顯示各個氣體濃度的動態(tài)變化過程。同時，界面上有兩條濃度上下限標(biāo)準值直線，若濃度超出范圍，系統(tǒng)會發(fā)出報警聲。此外，點擊任意PictureBox，可實現(xiàn)對應(yīng)位置參數(shù)曲線圖的放大。N2濃度實時監(jiān)測曲線如圖3所示。

圖3 N2濃度實時監(jiān)測圖Fig.3 Real-time monitoring of N2concentration

2.3 輸出報表

在實時監(jiān)測過程中，大量的氣體濃度數(shù)據(jù)會被保存到Excel表格中，以便測試后查看記錄時調(diào)用。同時，在監(jiān)測過程中系統(tǒng)也會對這些數(shù)據(jù)做分析處理，每隔30 min自動輸出一張格式工整的測試分時報表。具體測試分時報表界面如圖4所示。

圖4 測試分時報表界面圖Fig.4 Interface of time sharing report of testing

3 結(jié)束語

通過分析可知，使用VB語言編制監(jiān)控程序簡單易行，設(shè)計界面美觀，具有較大的實際應(yīng)用意義。目前，該監(jiān)控程序已經(jīng)應(yīng)用于地下環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中。

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