基于虛擬儀器的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

黃忠情 陳進(jìn)軍

【摘要】本文介紹了以溫度控制為對(duì)象，利用虛擬儀器及其相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多通道數(shù)據(jù)采集。該系統(tǒng)具有多路采集、實(shí)時(shí)顯示、Web發(fā)布等功能。

【關(guān)鍵詞】虛擬儀器;數(shù)據(jù)采集;LabVIEW;測(cè)控技術(shù)

The design of the remote monitoring system based on virtual instrument

HUANG Zhongqing，CHEN Jinjun

Abstract：This paper introduces the use of virtual instruments and related technology to achieve a multi-channel data acquisition in temperature monitoring for object.The system has multi-channel acquisition，display，communication release.

Key words：Virtual Instrument;DAQ;LabVIEW;Measurement and Control Technology

1.引言

隨著生產(chǎn)過程自動(dòng)化控制要求的不斷提高，傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)的缺點(diǎn)越來越突出：傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)由多臺(tái)測(cè)量儀器組成，信號(hào)的傳輸速度受到限制，給被測(cè)信號(hào)的實(shí)時(shí)分析帶來困難;而在很多情況下，如果時(shí)間延誤，測(cè)得的信號(hào)與實(shí)時(shí)信號(hào)存在很大差異，自動(dòng)控制難以實(shí)現(xiàn);來自不同廠家，執(zhí)行不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量儀器各自不同的測(cè)量精度及相互間的匹配問題使整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)精度的提高受到限制;由多臺(tái)儀器組成的測(cè)試系統(tǒng)相對(duì)分散，體積大，不易攜帶，使現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)受到限制。因此，傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)的改造勢(shì)在必行。

測(cè)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的思路是把測(cè)控系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，構(gòu)成信息采集、傳輸、處理和應(yīng)用的綜合網(wǎng)絡(luò)，符合信息化發(fā)展的要求，是具有信息時(shí)代特點(diǎn)的新思路。網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控的最大特點(diǎn)就是可以實(shí)現(xiàn)資源共享，使現(xiàn)有資源得到充分利用，從而實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)、多專家的協(xié)同測(cè)試與診斷。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和軟件工程技術(shù)的快速發(fā)展，使得建立開放的、互操作的、模型化的、可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)成為可能。測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的普通儀器測(cè)得被測(cè)對(duì)象的數(shù)據(jù)（信息）后，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給異地的精密測(cè)試儀器或高檔微機(jī)化儀器去分析處理，提高了貴重和復(fù)雜設(shè)備的利用率。在Internet上進(jìn)行測(cè)試和數(shù)據(jù)采集，可以遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制實(shí)驗(yàn)過程和數(shù)據(jù)而不必親臨現(xiàn)場(chǎng)，不但節(jié)約了人力物力，而且實(shí)時(shí)性好。網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控使測(cè)試和控制技術(shù)跨越了空間和時(shí)間上的界限，與傳統(tǒng)儀器和測(cè)控系統(tǒng)相比，是一個(gè)質(zhì)的飛躍。

2.虛擬儀器軟件程序設(shè)計(jì)

2.1 登陸界面設(shè)計(jì)

登錄系統(tǒng)是程序員為了管理程序而設(shè)置，設(shè)置了用戶名和密碼，防止非設(shè)計(jì)或者工作人員的更改而導(dǎo)致程序不能成功運(yùn)行。運(yùn)行情況如圖1所示。

程序設(shè)計(jì)完成后，按下運(yùn)行按鈕出現(xiàn)如圖所示的登陸窗口，輸入用戶名和密碼，若用戶名和密碼都正確按下“確定”即可運(yùn)行;若有任意一個(gè)錯(cuò)誤，則彈出圖所示的窗口，按下“確定”不可運(yùn)行。

前面板的實(shí)現(xiàn)效果：

圖1 登陸界面及顯示

2.2 多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.2.1 發(fā)送端程序設(shè)計(jì)

發(fā)送端是程序設(shè)計(jì)的重要部分，其中包含有多通道數(shù)據(jù)采集部分，是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集遠(yuǎn)程監(jiān)控的核心部分，本部分決定實(shí)驗(yàn)臺(tái)上對(duì)于采樣通道的的選擇，本次設(shè)計(jì)的是8通道的數(shù)據(jù)采集，前面板設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

圖2 多通道數(shù)據(jù)采集發(fā)送端前面板

2.2.2 接收端程序設(shè)計(jì)

接收端是為了接收數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)的接收端的程序，是在Web發(fā)布與實(shí)時(shí)顯示中的重要環(huán)節(jié)，本次設(shè)計(jì)中我們?cè)O(shè)定溫度的報(bào)警上限值為40℃，當(dāng)采集溫度高于40℃時(shí)報(bào)警，燈會(huì)紅色閃爍，具體程序設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 多通道數(shù)據(jù)采集接收端程序圖

2.3 Web顯示

建立DataSocket服務(wù)器是共享數(shù)據(jù)的一種辦法，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)用和控制，但是DataSocket有一個(gè)缺點(diǎn)：不具備遠(yuǎn)程面板發(fā)布的能力，即不能直接在本地計(jì)算機(jī)上打開并操作位于遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上的VI的程序界。使用LabVIEW的Web服務(wù)器可以為用戶解決了這個(gè)問題，用戶可以利用它在網(wǎng)絡(luò)上以極為簡單的方式發(fā)布LabVIEW程序界面的圖象或HTML（Hypertext Markup Language，超文本鏈接標(biāo)示語言），在遠(yuǎn)程可以用瀏覽器（如Internet Explore、Netscape Communicator等）進(jìn)行監(jiān)視：還可以在網(wǎng)絡(luò)上打開其他計(jì)算機(jī)內(nèi)存中的LabVIEW程序界面，這樣更容易被網(wǎng)絡(luò)上的用戶使用。使用訪問HTML文件的方法和程序界面鏈接的方法都可以安全、快捷地進(jìn)行程序的遠(yuǎn)程控制。Web發(fā)布界面如圖4所示。

圖4 Web發(fā)布界面

3.系統(tǒng)的調(diào)試及運(yùn)行

由于實(shí)驗(yàn)室條件限制，本次設(shè)計(jì)只用了兩臺(tái)英聯(lián)系列溫度測(cè)量儀來模擬實(shí)時(shí)溫度的變化，同時(shí)利用K型熱電偶來實(shí)現(xiàn)溫度采集，溫度測(cè)量儀的輸出端分別接到接到試驗(yàn)臺(tái)插座一的4、6號(hào)孔，分別對(duì)應(yīng)表一中的通道3（Ch3）和通道5（Ch5），并將地線接到1號(hào)端口上。最后將實(shí)驗(yàn)臺(tái)上37孔的插口線接到計(jì)算機(jī)插槽中，準(zhǔn)備工作就完成了。

開電源運(yùn)行時(shí)，首先通過登陸口登陸，進(jìn)入實(shí)時(shí)采集部分，系統(tǒng)開始采集數(shù)據(jù)后，可以在系統(tǒng)前面板設(shè)置溫濕度的上限（也可以在系統(tǒng)運(yùn)行前，進(jìn)行設(shè)置），進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的調(diào)試，最終的調(diào)試結(jié)果如圖5所示：

圖5 數(shù)據(jù)采集及Web發(fā)布及實(shí)時(shí)顯示

由圖5知，2通道數(shù)據(jù)采集Web發(fā)布及實(shí)時(shí)顯示可以得以實(shí)現(xiàn)，由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，本次設(shè)計(jì)沒有辦法同時(shí)接通8個(gè)通道，但是可以斷定本設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)8個(gè)通道，因?yàn)檎{(diào)試中8個(gè)通道的順序可以自行調(diào)整，所以在同時(shí)接通8個(gè)通道時(shí)，也應(yīng)當(dāng)可以實(shí)現(xiàn)。

4.總結(jié)

本次設(shè)計(jì)是基于LabVIEW語言的多通道數(shù)據(jù)采集，而遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是在虛擬儀器技術(shù)、Web應(yīng)用技術(shù)以及軟件開發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)的多通道數(shù)據(jù)采集，通過數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示與發(fā)布，進(jìn)一步設(shè)計(jì)了一個(gè)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了一個(gè)從物理信號(hào)到遠(yuǎn)程桌面訪問的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，多通道數(shù)據(jù)采集的構(gòu)建是整個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和遠(yuǎn)程測(cè)試的需要，驅(qū)動(dòng)虛擬儀器網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。以PC機(jī)或工作站為平臺(tái)，運(yùn)用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)成實(shí)用的測(cè)控系統(tǒng)將成為儀器和測(cè)試技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向，體現(xiàn)了測(cè)控技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。

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作者簡介：

黃忠情，貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院研究生在讀，研究方向：傳感器技術(shù)。

陳進(jìn)軍，貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院教授，研究方向：傳感器技術(shù)。