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(diǎn)，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(jī)軟件設(shè)計(jì)。在上位機(jī)軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程中，主要需要解決的問題包括記錄的管理、實(shí)時(shí)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(jì)了一個(gè)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)軟件。針對設(shè)計(jì)過程中的3種關(guān)鍵技術(shù)，以下分別給出詳細(xì)的實(shí)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(shí)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(yuǎn)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(shí)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(gè)名為“hjmonitoring”的數(shù)據(jù)庫，同時(shí)該數(shù)據(jù)庫中有一張“admin”表，該表含有 users、passwords和rname這3個(gè)字段。訪問數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵語句如下。

使用VB設(shè)計(jì)上位機(jī)軟件時(shí)，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(shí)，常采用Access數(shù)據(jù)庫)，同時(shí)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(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)圖形繪制十分必要。繪制實(shí)時(shí)圖形的方法較多，在此結(jié)合設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)所涉及到的二維曲線的實(shí)時(shí)繪制，采用一種較簡單的Line方法繪制實(shí)時(shí)曲線［5］。

Line方法是結(jié)合實(shí)測得到的數(shù)組數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)際使用時(shí)，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(shí)所繪圖形不會(huì)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(shí)間變化，使用GetCO2Percent()函數(shù)來采集CO2實(shí)時(shí)濃度值，則繪制實(shí)時(shí)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(xì)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(gè)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(bào)表的制作［7－8］。利用 Excel實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)表制作的關(guān)鍵在于如何根據(jù)報(bào)表要求的格式將數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確地輸出到Excel。

微軟的Excel對象模型包括128個(gè)不同的對象，其中最重要也是使用最多的4個(gè)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(yùn)行環(huán)境;②Workbook對象，它直接處于Application對象的下層，表示一個(gè)Excel工作簿文件;③Worksheet對象，它包含于Workbook對象，表示一個(gè)Excel工作表;④Range對象，它包含于Worksheet對象，表示Excel工作表中的一個(gè)或多個(gè)單元格。

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

下面給出使用Excel對象時(shí)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(zhǔn)值對環(huán)境進(jìn)行凈化處理;待人們進(jìn)入環(huán)境凈化工作后，系統(tǒng)繼續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測該環(huán)境，在PC機(jī)上顯示出各種氣體濃度的實(shí)時(shí)曲線。如果某氣體值超標(biāo)，監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)馬上報(bào)警，提示環(huán)境內(nèi)的工作人員撤退。

本系統(tǒng)的下位機(jī)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(hào)經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡的自動(dòng)采集，通過USB口傳送至上位機(jī)進(jìn)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(jī)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(zhǔn)管理頁面涉及到VB和數(shù)據(jù)庫連接的技術(shù);實(shí)時(shí)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(zhǔn)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(shí)時(shí)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(hào)，所以監(jiān)控界面上同時(shí)放置有10個(gè)PictureBox控件用來顯示曲線。監(jiān)測開始后，顯示界面就會(huì)實(shí)時(shí)顯示各個(gè)氣體濃度的動(dòng)態(tài)變化過程。同時(shí)，界面上有兩條濃度上下限標(biāo)準(zhǔn)值直線，若濃度超出范圍，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警聲。此外，點(diǎn)擊任意PictureBox，可實(shí)現(xiàn)對應(yīng)位置參數(shù)曲線圖的放大。N2濃度實(shí)時(shí)監(jiān)測曲線如圖3所示。

圖3 N2濃度實(shí)時(shí)監(jiān)測圖Fig.3 Real-time monitoring of N2concentration

2.3 輸出報(bào)表

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

圖4 測試分時(shí)報(bào)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(jì)界面美觀，具有較大的實(shí)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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［9］安子良，孔令超，肖立中.基于VB、Matlab和Access的石油井架應(yīng)力測量系統(tǒng)［J］.化工自動(dòng)化及儀表，2011，38(6):597 －600.