關(guān)于虛擬儀器在測控系統(tǒng)的應(yīng)用研究

王源（江南機(jī)電設(shè)計研究所，貴州貴陽，550000）

關(guān)于虛擬儀器在測控系統(tǒng)的應(yīng)用研究

王源
（江南機(jī)電設(shè)計研究所，貴州貴陽，550000）

本文通過在實際的測控系統(tǒng)有效應(yīng)用虛擬儀器，借助功能多采集數(shù)據(jù)卡與調(diào)理信號電路構(gòu)成自動測試系統(tǒng)，選取LabWindows/CVI這一專業(yè)性測控工具當(dāng)成平臺，以便可以采集、處理、分析數(shù)據(jù)。通過系統(tǒng)的開發(fā)，能夠讓整個測控系統(tǒng)不但經(jīng)濟(jì)性比較強(qiáng)、操作特別方便，而且還能夠比較容易改進(jìn)與擴(kuò)展功能，另外比較基于傳統(tǒng)開發(fā)平臺測控系統(tǒng)。

測控系統(tǒng)；虛擬儀器；軟件開發(fā)；應(yīng)用

0 引言

虛擬儀器是二十世紀(jì)九十年代發(fā)展的通過全新理念進(jìn)行設(shè)計與發(fā)展的儀器，虛擬儀器技術(shù)則是通過比較高性能模塊化硬件的利用，進(jìn)行靈活高效軟件的有效結(jié)合完成各種自動測試、儀器設(shè)計、應(yīng)用自動化、過程控制、數(shù)據(jù)分析。軟件高效靈活可以有助于創(chuàng)建完全自定義用戶界面，基本思想則是儀器設(shè)計后者測試系統(tǒng)當(dāng)中最大限度的將硬件通過軟件替代，這也就是所指的軟件屬于儀器，那么虛擬儀器則是處于通用計算機(jī)平臺當(dāng)中，按照用戶需求實施定義與設(shè)計儀器測試功能，從本質(zhì)上來看，通過最新計算機(jī)技術(shù)的最大限度利用做好傳統(tǒng)儀器的實現(xiàn)與擴(kuò)展的功能，這樣的測試儀器軟件化硬件功能，導(dǎo)致深刻變化在測試儀器，那么虛擬儀器就代表現(xiàn)階段測試儀器發(fā)展的一個方向。

1 虛擬儀器特點與構(gòu)成

1.1 虛擬儀器特點

虛擬儀器對比以往傳統(tǒng)儀器，那么就能夠發(fā)現(xiàn)存在可操作性好、強(qiáng)大功能、開放、性價比高、易用靈活、高效等特點。

1.2 虛擬儀器構(gòu)成

構(gòu)建虛擬儀器主要考慮的是設(shè)計硬件電路、開放和設(shè)計軟件。按照現(xiàn)階段完成測試設(shè)計，往往設(shè)計硬件電路搭建選擇現(xiàn)在存的各種不同功能板卡和信號調(diào)理板。根據(jù)對選取的板卡功能進(jìn)行分析，主要的有數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換，輸出和控制信號，轉(zhuǎn)換信號與采集高速數(shù)據(jù)。通過信號調(diào)理版的有效結(jié)合組件一種或者多種功能板卡，可以構(gòu)成所有虛擬儀器。比如通過高速實時數(shù)據(jù)處理與采集板卡就能夠構(gòu)成一臺頻譜分析儀、數(shù)字化儀、示波器，通過數(shù)字量信號輸入出板卡與實時數(shù)據(jù)處理的使用就可以構(gòu)成一臺控制器或者信號源、函數(shù)發(fā)生器。

2 實際測控系統(tǒng)應(yīng)用虛擬儀器分析

2.1 航空機(jī)電子測控系統(tǒng)應(yīng)用虛擬儀器分析

由于在航空機(jī)載成件當(dāng)中，測控系統(tǒng)發(fā)揮著特別關(guān)鍵作用，將測控系統(tǒng)精度與測試能力的提高和完善，往往存在著特別重要的意義在分析整個飛機(jī)性能。在這里我們完成的主要是測試立足于虛擬儀器的各種類型開關(guān)盒測控系統(tǒng)與繼電器盒。通過數(shù)字采集板與工控機(jī)另外在LabWindows/CVI開發(fā)平臺的使用，以便能夠給輸出存儲與分析采集整個測試電壓、各個類型繼電器盒延時時間與邏輯狀態(tài)。

一方面是測試系統(tǒng)組成。根據(jù)對整個測控系統(tǒng)進(jìn)行分析，那么就能夠了解到其中才組成部分為若干信號調(diào)理板與工控機(jī)、六塊PCLD_78224通道光電隔離數(shù)字量輸入板、兩塊PCI_175464路數(shù)字量輸入板、美國NI公司的LabWindows/CVI8.0、一塊PCL_818L16通道A/D轉(zhuǎn)換板、兩塊PCLD_785B24通道繼電器輸出板、一塊PCI_175148路數(shù)字量輸入/輸出板。

另一方面是基于虛擬儀器航空機(jī)載電子系統(tǒng)測控平臺?；谔摂M儀器航空機(jī)載電子系統(tǒng)測控平臺整體系統(tǒng)則是選取LabWindows/CVI系統(tǒng)這種美國國家儀器公司所開發(fā)出來的虛擬儀器專用開發(fā)平臺。而根據(jù)分析就能夠了解到，CVI則是立足標(biāo)準(zhǔn)C語言增加儀器控制與工具函數(shù)庫的虛擬儀器開發(fā)軟件，所具備的豐富面板功能、集成化開發(fā)平臺、豐富庫函數(shù)、交互式編程方法導(dǎo)致?lián)碛兄軌驗閺?qiáng)大的自身功能，更為方便的應(yīng)用，設(shè)計界面絕對可以虛擬真實實物，以便擁有著更為友好與直觀的人機(jī)對話界面。

2.2 測控系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用基于虛擬儀器測控平臺的關(guān)鍵技術(shù)分析

一是借助系統(tǒng)時鐘方法將軟件測試的時間提高。測試環(huán)節(jié)當(dāng)中要想得到延時繼電器時間，主要采取兩種方法，第一種方法就是選取計數(shù)的是專門定時器/計數(shù)器板，另外的一種方法就是技

4 動態(tài)稱故障及排查

4.1 車輛異常

從計重收費系統(tǒng)角度進(jìn)行分析，如果在稱重過程中，車輛若在運行過程中存在異常情況，將會影響最終稱量的準(zhǔn)確性。在進(jìn)行動態(tài)稱量過程中，如果車輛行駛異常，車輛對地面的壓力大小將會發(fā)生改變。例如，車輛在行駛過程中，如果發(fā)生瞬間起伏行駛，車輛形成的壓力也將會有所變化，此時計重系統(tǒng)感應(yīng)到的重力也會有所改變，因此，實際稱重過程中，經(jīng)常會因為掌握不當(dāng)，而導(dǎo)致最終的計重數(shù)據(jù)存在較大誤差，從而導(dǎo)致實際收費與標(biāo)準(zhǔn)收費不符，無法體現(xiàn)收費的公平性。

4.2 排查處理

從目前我國多數(shù)高速公路采用的計重收費系統(tǒng)的具體情況來看，多數(shù)采用的都為動態(tài)稱重方式，這稱重方式，一方面方便對收費站口車輛的合理管理，另一方面也降低了收費站工作人員在實際操作過程中所面來的困難。針對車輛在異常狀態(tài)下行駛，導(dǎo)致計重收費系統(tǒng)出現(xiàn)故障，在具體處理過程中，要對集中系統(tǒng)和車輛雙方面進(jìn)行檢查。第一，要排查車輛是否存在故障，檢查的重點要集中在車輛的發(fā)動機(jī)上，通常通過發(fā)動機(jī)的響聲、轉(zhuǎn)速等內(nèi)容進(jìn)行判斷，一旦發(fā)現(xiàn)故障，要及時調(diào)修。第二，檢查計重稱臺中的零件是否遭受到了磨損，進(jìn)行校準(zhǔn)后，再進(jìn)行一次稱量。

5 車輛分離故障及排查處理

5.1 車輛分離故障

車輛分離故障也是集中收費系統(tǒng)中比較常見的一種故障。當(dāng)車輛同通過稱重區(qū)時，系統(tǒng)對車輛分離時，發(fā)生錯誤，將一輛車分離成兩輛車，或?qū)奢v車作為一輛車處理，這都會影響收費。對該類型故障形成的原因進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，其是因為光幕遭受污染、被遮擋或線圈存在故障。

5.2 排除處理

處理車輛分離故障如下：對車輛進(jìn)行合并或拆分，從而對車輛進(jìn)行重新計重檢測，如果情況必要，可以在系統(tǒng)中加設(shè)分離檢測環(huán)節(jié)，在車輛完全分離之后，再進(jìn)行計重收費，確保收費的合理性。

6 結(jié)束語

計重收費系統(tǒng)在高速公路中的應(yīng)用越來越廣泛，在具體應(yīng)用中，需要不斷加強(qiáng)對設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)。通過科學(xué)的方式，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行中存在的問題，采取合理的措施對問題進(jìn)行解決，從而確保計重收費系統(tǒng)的合理性。

[1]曾慧.試論高速公路計重收費系統(tǒng)穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性[J].黑龍江科技信息,2016,17:151.

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[3]趙祖明,谷建斌. ETC計重收費系統(tǒng)總體設(shè)計的研究[J].衡器,2013,06:35-39.

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Research on the application of virtual instrument in measurement and control system

Wang Yuan
(Guiyang Institute of mechanical and electrical design,Guiyang Guizhou,550000)

This article through the actual application in measurement and control system of virtual instrument, data acquisition card with multiple functions and signal conditioning circuit automatic test system, the selection of LabWindows/CVI professional tools as control platform, in order to acquisition, processing and analysis of data. Through the development of the system, can make the whole system not only relatively strong economic operation, particularly convenient, but also easy to improve and expand the function, also based on the traditional measurement and control system development platform.

Measurement and control system; virtual instrument; software development; application