基于遠程網(wǎng)絡(luò)的虛擬儀器的開發(fā)初探

張霞

摘要：介紹了遠程網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)的特點和構(gòu)成，說明了遠程網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與虛擬儀器技術(shù)的結(jié)合。改變了傳統(tǒng)的測控模式，可以實現(xiàn)測量、分析、測控等在空間上的分離。

關(guān)鍵詞：遠程網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器；測控模式；LabVIEW；網(wǎng)頁；B/S；瀏覽器虛擬儀器（VI）技術(shù)的出現(xiàn)，使得用戶可以自定義儀器，靈活的設(shè)計儀器系統(tǒng)，用以滿足多元化的需求。但有時候，需要對非本地數(shù)據(jù)進行采集分析，或者希望共享遠端的硬件資源。這時遠程網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器技術(shù)就能很好的解決這一問題。

遠程網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器系統(tǒng)是近年來誕生并發(fā)展迅速的一種新型網(wǎng)絡(luò)測控技術(shù)，它不同于一般的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其主要用于遠距離有傳感器或其他數(shù)據(jù)接收設(shè)備得到的數(shù)據(jù)傳輸與通信。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和普及，使得遠程網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器技術(shù)可以實現(xiàn)系統(tǒng)的測量、分析、輸出、測控等在空間進行分離。它的主要優(yōu)勢在于不受地域、環(huán)境的限制。使遠程醫(yī)療、教育、環(huán)境監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析等成為現(xiàn)實。

1遠程網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器的概述

VI的兩大技術(shù)基礎(chǔ)是計算機硬件技術(shù)和軟件技術(shù)，而網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也不可避免的要滲透到VI技術(shù)鄰域。將虛擬儀器的應(yīng)用范圍拓展到整個Internet/Intranet網(wǎng)上后，除了可以使許多昂貴的硬件資源得以共享，充分利用現(xiàn)有的實驗室資源，還可使遠程教育實驗教學得以實現(xiàn)，從而解決限制遠程教育中實驗教學難的問題。

基于Web的遠程網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器，就是將VI技術(shù)和面向Internet的Web技術(shù)二者有機結(jié)合。該技術(shù)將儀器的面板移植到Web頁面上，通過Web服務(wù)器實現(xiàn)相關(guān)的測試需求。友好的圖形用戶接口，良好的平臺獨立性，都為VI和Web的結(jié)合奠定了堅實的基礎(chǔ)。

2遠程網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器的特點

傳統(tǒng)概念的網(wǎng)絡(luò)是基于客戶機/服務(wù)器（Client/Server，C/S）模型，大量程序在客戶端，服務(wù)器只起到一個管理的作用。若應(yīng)用程序需要更新或維護，則需對每個客戶端進行大量操作，工作繁瑣且數(shù)量極大，成本也比較高昂。

Web技術(shù)在Internet上得到廣泛應(yīng)用后，從C/S模型衍生出另一種B/S（Browser/Server，B/S）模型，即瀏覽器/服務(wù)器模型，其以服務(wù)器為核心，程序處理和數(shù)據(jù)存儲基本是都在服務(wù)端完成，用戶無需安裝專門的客戶端軟件，只要通過網(wǎng)絡(luò)中的計算機連接服務(wù)器，使用瀏覽器即可根據(jù)需要從服務(wù)器下載應(yīng)用程序來完成相應(yīng)任務(wù)。

以NI公司LabVIEW為代表的各種具有遠程設(shè)備訪問功能的VI開發(fā)工具也在不斷完善其網(wǎng)絡(luò)性能。在LabVIEW 6i以后的版本集成了遠程面板技術(shù)，該技術(shù)可直接在本地計算機上打開并操作位于遠程計算機上的VI面板。甚至可將LabVIEW VI的前面板窗口嵌入到一個網(wǎng)友中，并在網(wǎng)頁中直接操作它。

3遠程網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器系統(tǒng)的構(gòu)成

由遠程的傳感器及被測單元采集到相應(yīng)信號后通過PC總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、GPIB儀器控制系統(tǒng)、VXI儀器系統(tǒng)以及這三者的任意組合傳送到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，由已經(jīng)開發(fā)好的服務(wù)器端程序，運行出相應(yīng)結(jié)果并以圖形界面的形式體現(xiàn)出相關(guān)結(jié)果。每一臺客戶機均通過網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器相連，隨時隨地都可向服務(wù)器發(fā)出相應(yīng)請求，并得到相應(yīng)結(jié)果。

PC總線-插卡型方式、GPIB方式、VXI總線方式各有各的特點。PC總線-插卡型方式借助插入計算機內(nèi)的數(shù)據(jù)采集卡與專用的軟件相結(jié)合，完成測試任務(wù)，它的性價比高，特別適于教學和各種實驗室使用。但頻率測量的帶寬有限制，集成也比較復雜；GPIB技術(shù)是IEEE488標準的虛擬儀器早期發(fā)展階段，典型系統(tǒng)由一臺PC機、一塊GPIB接口卡和若干臺GPIB形式的儀器通過GPIB電纜連接而成。它能實現(xiàn)用計算機對儀器的操作和控制，用以替代傳統(tǒng)人工方式操作，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較多。但儀器與主控制有技術(shù)重復，每個儀器都有輸入/輸出連接，信號線連接過多，不適宜數(shù)據(jù)的高速傳輸；VXI總線的標準開放、結(jié)構(gòu)緊湊，數(shù)據(jù)吞吐能力強、定時和同步精確、模塊可重復利用，且電源穩(wěn)定、冷卻和屏蔽能力強，在組建大、中規(guī)模自動測量系統(tǒng)以及對速度、精度要求高的場合，有其他儀器無法比擬的優(yōu)勢。但其集成比較困難，價格也比較高。

這三種遠程網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器系統(tǒng)各有各的優(yōu)勢和缺點，用戶可根據(jù)自身需要進行選擇，或?qū)⑦@三種方式進行任意的組合。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，給遠程測試的發(fā)展帶來了新的活力。瀏覽器和HTTP協(xié)議在全世界范圍的廣泛使用給B/S模式的軟件安裝、配置提供了完善的解決方案。遠程網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)和虛擬儀器的完美結(jié)合，任何人，在任何地方只要有一個網(wǎng)絡(luò)接口、一臺安裝了瀏覽器的計算機，就可以通過虛擬儀器提供的網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境，實現(xiàn)各種測量、分析和測控。對人類測控方式的改變產(chǎn)生著深遠的影響。

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