基于虛擬儀器的遠程監控系統設計

黃忠情 陳進軍

【摘要】本文介紹了以溫度控制為對象，利用虛擬儀器及其相關技術實現了多通道數據采集。該系統具有多路采集、實時顯示、Web發布等功能。

【關鍵詞】虛擬儀器;數據采集;LabVIEW;測控技術

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

隨著生產過程自動化控制要求的不斷提高，傳統測試系統的缺點越來越突出：傳統測試系統由多臺測量儀器組成，信號的傳輸速度受到限制，給被測信號的實時分析帶來困難;而在很多情況下，如果時間延誤，測得的信號與實時信號存在很大差異，自動控制難以實現;來自不同廠家，執行不同技術標準的測量儀器各自不同的測量精度及相互間的匹配問題使整個測試系統精度的提高受到限制;由多臺儀器組成的測試系統相對分散，體積大，不易攜帶，使現場實測受到限制。因此，傳統測試系統的改造勢在必行。

測控系統網絡化的思路是把測控系統與計算機網絡相結合，構成信息采集、傳輸、處理和應用的綜合網絡，符合信息化發展的要求，是具有信息時代特點的新思路。網絡化測控的最大特點就是可以實現資源共享，使現有資源得到充分利用，從而實現多系統、多專家的協同測試與診斷。網絡技術和軟件工程技術的快速發展，使得建立開放的、互操作的、模型化的、可擴展的網絡化測控系統成為可能。測試現場的普通儀器測得被測對象的數據（信息）后，通過網絡傳輸給異地的精密測試儀器或高檔微機化儀器去分析處理，提高了貴重和復雜設備的利用率。在Internet上進行測試和數據采集，可以遠程監測和控制實驗過程和數據而不必親臨現場，不但節約了人力物力，而且實時性好。網絡化測控使測試和控制技術跨越了空間和時間上的界限，與傳統儀器和測控系統相比，是一個質的飛躍。

2.虛擬儀器軟件程序設計

2.1 登陸界面設計

登錄系統是程序員為了管理程序而設置，設置了用戶名和密碼，防止非設計或者工作人員的更改而導致程序不能成功運行。運行情況如圖1所示。

程序設計完成后，按下運行按鈕出現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”即可運行;若有任意一個錯誤，則彈出圖所示的窗口，按下“確定”不可運行。

前面板的實現效果：

圖1 登陸界面及顯示

2.2 多通道數據采集系統設計

2.2.1 發送端程序設計

發送端是程序設計的重要部分，其中包含有多通道數據采集部分，是實現數據采集遠程監控的核心部分，本部分決定實驗臺上對于采樣通道的的選擇，本次設計的是8通道的數據采集，前面板設計圖如圖2所示。

圖2 多通道數據采集發送端前面板

2.2.2 接收端程序設計

接收端是為了接收數據而設計的接收端的程序，是在Web發布與實時顯示中的重要環節，本次設計中我們設定溫度的報警上限值為40℃，當采集溫度高于40℃時報警，燈會紅色閃爍，具體程序設計如圖3所示。

圖3 多通道數據采集接收端程序圖

2.3 Web顯示

建立DataSocket服務器是共享數據的一種辦法，可以實現遠程調用和控制，但是DataSocket有一個缺點：不具備遠程面板發布的能力，即不能直接在本地計算機上打開并操作位于遠程計算機上的VI的程序界。使用LabVIEW的Web服務器可以為用戶解決了這個問題，用戶可以利用它在網絡上以極為簡單的方式發布LabVIEW程序界面的圖象或HTML（Hypertext Markup Language，超文本鏈接標示語言），在遠程可以用瀏覽器（如Internet Explore、Netscape Communicator等）進行監視：還可以在網絡上打開其他計算機內存中的LabVIEW程序界面，這樣更容易被網絡上的用戶使用。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、快捷地進行程序的遠程控制。Web發布界面如圖4所示。

圖4 Web發布界面

3.系統的調試及運行

由于實驗室條件限制，本次設計只用了兩臺英聯系列溫度測量儀來模擬實時溫度的變化，同時利用K型熱電偶來實現溫度采集，溫度測量儀的輸出端分別接到接到試驗臺插座一的4、6號孔，分別對應表一中的通道3（Ch3）和通道5（Ch5），并將地線接到1號端口上。最后將實驗臺上37孔的插口線接到計算機插槽中，準備工作就完成了。

開電源運行時，首先通過登陸口登陸，進入實時采集部分，系統開始采集數據后，可以在系統前面板設置溫濕度的上限（也可以在系統運行前，進行設置），進行溫度監測系統的調試，最終的調試結果如圖5所示：

圖5 數據采集及Web發布及實時顯示

由圖5知，2通道數據采集Web發布及實時顯示可以得以實現，由于實驗條件的限制，本次設計沒有辦法同時接通8個通道，但是可以斷定本設計可以實現8個通道，因為調試中8個通道的順序可以自行調整，所以在同時接通8個通道時，也應當可以實現。

4.總結

本次設計是基于LabVIEW語言的多通道數據采集，而遠程監控系統是在虛擬儀器技術、Web應用技術以及軟件開發技術的基礎上，實現的多通道數據采集，通過數據實時顯示與發布，進一步設計了一個遠程數據訪問系統。實現了一個從物理信號到遠程桌面訪問的多通道數據采集系統，多通道數據采集的構建是整個遠程監控系統的核心部分。網絡技術的飛速發展和遠程測試的需要，驅動虛擬儀器網絡化方向發展。以PC機或工作站為平臺，運用虛擬儀器技術構成實用的測控系統將成為儀器和測試技術發展的一個重要方向，體現了測控技術的網絡化發展。

參考文獻

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[5]林爽，楊風.基于LabVIEW的多通道數據采集系統的研究[J].山西電子技術，2009.

作者簡介：

黃忠情，貴州大學電氣工程學院研究生在讀，研究方向：傳感器技術。

陳進軍，貴州大學電氣工程學院教授，研究方向：傳感器技術。