一種基于 LabView 的環境監測與預警系統設計

李澤安 曲立國　黃少肅

摘要：本項目是以LabVIEW為開發平臺的環境監控與預警系統，實現了對溫度，煙霧和電壓電流等信號的實時采集、記錄、存儲和回放等功能程序的模塊化設計，從而達到環境監控的目的。

[關鍵詞]LabView環境監測預警數據采集

國外很早就形成了比較健全的環境監控技術而國內開展環境監控工作相對較晚，并且由于監控環境因子的多樣性和復雜性，傳統的固定專一的檢測儀器不能滿足現今高檢測速度、高精度等的要求，因此，我們設計了一種基于LabView的環境監測與預警系統，在對環境進行實時監控的同時能對異常情況做出反應，從而達到預警目的。

1系統方案的設計

方案一：采用硬件和軟件兩部分共同完成，PCI-6251數據采集卡進行采集并且轉換為數字信號，通過LabView軟件部分實現溫度、煙霧等的實時采集與處理，從而達到室內環境監控的目的。該方法使測量數據更加真實，結果更加準確。

方案二：通過在LabView內部安裝NI公司提供的虛擬DAQ，實現不同數據的模擬采集，該方法更加便捷。

由于方案二采集的數據不具有真實性，綜合考慮采用方案一”。

2系統硬件設計

2.1數據采集

方案一：PCI-6221NI-PCI6221是一款低價位多功能M系列數據采集板卡，具有單端16路1差分8路模擬輸入，分辨率高達16bit，采樣速率為250KS/s，輸入最小電壓范圍為+200mV，最大電壓范圍為+10V，板上自帶4095字節內存。

方案二：PCI-6251PCI-6251是一種高精度數據采集卡。具有16個模擬信號輸入道，采樣頻率1.25Ms/s，最小輸入電壓范圍+0.1V最高為+10V;2個模擬信號輸出通道，16位分辨率;24個數字IO通道，（8路高速可達10MHz）;過載保護電壓+25V，過載電流。綜合考慮采用方案二。

3軟件設計

該部分主要包含開始與登陸界面，主界面（包含數據采集與歷史數據查詢）等界面，系統功能框圖如圖1所示。

3.1開始與登陸界面

該部分通過編程設定若干用戶名與密碼同時有效，只有正確輸入用戶名才能進入系統，提高了用戶數據的安全性。

3.2主界面設計

當登陸系統后進入主界面，該部分可供用戶實現實時采集，歷史數據查詢以及退出三個功能的選擇。

3.2.1實時采集模塊設計

該部分是系統的核心模塊，該部分包含DAQ設置區（用于設置數據的，上下限以及物理通道的選擇），不同環境因子的監測選擇，預警指示，數據監測的實時波形圖（用不同顏色的曲線代表不同環境因子的變化趨勢），采樣速率，以及是否選擇保存當前監測的數據等功能，具體界面設計如圖2。

3.2.2歷史數據查詢模塊設計

該部分主要實現歷史數據及圖形曲線的查詢，同時能返回主界面，方便用戶使用，具體界面設計如圖3。

4軟硬件測試

4.1實驗步驟

（1）將系統硬件接上電源，指示燈正常工作后通過USB與計算機連接。

（2）打開LabView進入軟件監控界面。

（3）點擊數據采集，設定好數據上下限值，并選擇采集通道進行采集數據。

（4）軟硬件聯和進行，實驗結果由軟件實時顯示。

4.2實驗結果

實驗結果分為數據采集與實時數據曲線兩部分，分別如圖4和圖5所示。

5結論

通過限定采集數據的上下限以及各環境因子安全區間，并以不同的顏色曲線以圖形的形式顯示數據的變化趨勢，當某一環境因子的采集數據超出安全范圍時，相應的預警指示燈以紅色顯示，提醒用戶。經測試，各項指數符合要求。.

本設計完成后，能通過做出實際產品，能通過對溫度，煙霧和電壓電流的采集，經過labVIEW進行數據融合處理達到對多種環境因子的同時監測。在運用到宿舍環境監控中去后能將通過labVIEW處理后的數據與設定的閾值相比較，判斷是否需要告警，從而達到對火災的預警，減少損失的目的。

參考文獻

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