基于LABVIEW的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

李曉潔，毛 瑞，李昭靜

（鄭州電力高等專科學(xué)校，鄭州 450000）

基于LABVIEW的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

李曉潔，毛 瑞，李昭靜

（鄭州電力高等?？茖W(xué)校，鄭州 450000）

為了對(duì)電力通信機(jī)房溫濕度能夠?qū)嵭袑?shí)時(shí)的監(jiān)控，開發(fā)了由Labview進(jìn)行傳感系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有溫濕度數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)處理、波形顯示、超限報(bào)警和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽⑶也僮骱?jiǎn)單、易于控制。

溫濕度監(jiān)測(cè)；Labview；數(shù)據(jù)采集卡

1 引言

電力通信是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)和安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)現(xiàn)代化管理的重要前提。電力通信最重要的就是可靠安全，保障電力業(yè)務(wù)正常運(yùn)行。因此，電力通信機(jī)房的管理要求也就更加嚴(yán)格，需要有更加全面、實(shí)時(shí)的信息監(jiān)控手段。

通信機(jī)房為了對(duì)機(jī)房里面的溫度還有濕度等各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，開始具備了全天侯的監(jiān)控功能，以便有意外的情況及時(shí)處置。由于不能讓機(jī)房的機(jī)器溫度偏高、散熱不暢，晶體管的工作參數(shù)漂移，所以通訊機(jī)房才對(duì)溫度的要求極高，因?yàn)闇囟冗^(guò)高嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生擊穿現(xiàn)象從而造成元部件的損壞！同樣濕度也對(duì)通信設(shè)備造成一定影響，空氣太潮濕會(huì)使插接管部件和設(shè)備生銹，并且引起插件、布線和電路板的絕緣降低，更嚴(yán)重還會(huì)造成短路，太干燥的空氣會(huì)引起靜電，從而對(duì)通信設(shè)備造成威脅，一般來(lái)說(shuō)，通信設(shè)備在長(zhǎng)期運(yùn)行工作期時(shí)，機(jī)器溫度控制在 之間較為適宜；機(jī)房?jī)?nèi)的相對(duì)濕度保持在40％-60％范圍內(nèi)較為適宜[1]。針對(duì)上述要求，設(shè)計(jì)一種基于Labview的溫濕度無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)溫度傳感器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和無(wú)線傳輸，采用低功耗單片機(jī)作為控制芯片構(gòu)建多路溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、無(wú)線傳輸、分析、顯示與存儲(chǔ)等功能。

2 基于LABVIEW的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于LabVIEW的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面的內(nèi)容。

2.1 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖1 系統(tǒng)硬件組成框圖

如圖1所示，溫濕度傳感器用于分別采集目標(biāo)溫度和濕度，芯片采用的是瑞士Scnsirion公司推出的SHT11數(shù)字溫濕度傳感器。SHT11芯片高度集成，將溫度濕度感測(cè)、信號(hào)變換、A/D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個(gè)芯片上；它可以提供數(shù)字串行接口SCK和DATA，支持CRC傳輸校驗(yàn)，傳輸?shù)目煽啃暂^高；內(nèi)置分辨率8～12位的A/D轉(zhuǎn)換器，可以用編程來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)測(cè)量精度；測(cè)量的精確度高，而且可以提供溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葴y(cè)量值和露點(diǎn)計(jì)算功能；封裝尺寸小，測(cè)量和通信結(jié)束后，可以自動(dòng)轉(zhuǎn)入低功耗模式。

數(shù)據(jù)采集卡采用NI（National Instruments，美國(guó)國(guó)家儀器有限公司）USB-6221是一款USB高性能M系列多功能DAQ模塊。它的產(chǎn)品性能為16路模擬輸入、16位分辯率；250Ks/s采樣速率；2路模擬輸出、更新速率833Ks/s；24路數(shù)字I/0（8路高速可達(dá)1 MHZ）；2個(gè)32位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器；支持USB 2.0。NI USB-6221需外部供電經(jīng)優(yōu)化在高采樣率下也能保持高精度。本模塊專門針對(duì)移動(dòng)應(yīng)用或空間有限的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。

2.2 測(cè)量系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

軟件的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要參照：重用性、靈活性和擴(kuò)展性這三個(gè)核心目標(biāo)，通過(guò)多層的模型角度對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分類，分為：用戶服務(wù)層，用戶表示層（界面定義），數(shù)據(jù)服務(wù)層和業(yè)務(wù)邏輯層，然后對(duì)這些層在進(jìn)行細(xì)分，這樣就確定程序的模塊組成和他們時(shí)間的關(guān)系。

LabVIEW軟件的設(shè)計(jì)概念程序非常的模式化，可以按照數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)顯示采集分類出一個(gè)任務(wù)表，然后把任務(wù)表按照工作的需求列出一個(gè)子任務(wù)，在給每個(gè)子任務(wù)創(chuàng)新虛擬儀器VI，從而形成了測(cè)量軟件的一個(gè)結(jié)構(gòu)層次，很多低層的子VI可以完成很多模塊的通用功能，所以在軟件編寫中，需要完成一系列的通用的子VI。

每個(gè)模塊指標(biāo)可以根據(jù)軟件的結(jié)構(gòu)確定，輸入/輸出還有其完成的功能。如果一個(gè)軟件開發(fā)由一個(gè)項(xiàng)目組來(lái)完成，那么在這個(gè)階段需要統(tǒng)一的參數(shù)設(shè)定，讓軟件里的各部分進(jìn)行統(tǒng)一的交互標(biāo)準(zhǔn)，列出每個(gè)子VI顯示和輸入控件的清單，從而使項(xiàng)目程序更有條理，更清晰，提高可讀性和便于修改和聯(lián)合調(diào)試。

在溫濕度測(cè)量系統(tǒng)中，監(jiān)控軟件是重要的組成部分，承擔(dān)著傳感系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)處理、超限報(bào)警和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，（如圖2所示）。

圖2 電力通信機(jī)房溫濕度測(cè)量系統(tǒng)軟件功能框圖

電力通信機(jī)房溫濕度測(cè)量系統(tǒng)軟件系統(tǒng)首先要完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集的功能，然后將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控計(jì)算機(jī)，把監(jiān)控軟件收到的數(shù)據(jù)變成濕溫度值，對(duì)它進(jìn)行判別以用來(lái)顯示溫濕度伴隨著時(shí)間變化的曲線，需要做一個(gè) EXCEL表格來(lái)記錄參數(shù)的采集。

3 結(jié)論

根據(jù)電力通信機(jī)房?jī)?nèi)傳輸設(shè)備較多，要求做到恒溫和恒濕、防塵的要求，因此本文利用數(shù)據(jù)采集卡對(duì)電力通信機(jī)房溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并通過(guò)Labview進(jìn)行的編程控制一利用Labview的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了溫濕度數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)處理、波形顯示、超限報(bào)警和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，并具有操作?jiǎn)單，可視性好的特點(diǎn)，具有很好的應(yīng)用價(jià)值。

[1]閆磊.基于RFID的電力通信機(jī)房可視化監(jiān)控研究[D].華北電力大學(xué)，2012.

[2]姜旭.基于LabVIEW的電力測(cè)溫軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施[D].北京郵電大學(xué)，2010.