基于LabVIEW平臺和網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程在線監(jiān)控的研究

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，人們對信息的分析和處理能力不斷提高，對信息技術(shù)的要求也不斷提高，而計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程技術(shù)為人們應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)開辟新的方向和道路，使得異地在線管理成為可能。本文以LabVIEM平臺為基礎(chǔ)，探討計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程在線監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：LabVIEM；遠(yuǎn)程在線監(jiān)控；采集

中圖分類號：TP277

LabVIEM是虛擬儀器領(lǐng)域最具代表性的圖形化變成開發(fā)平臺，也是數(shù)據(jù)采集與控制開發(fā)環(huán)境之一，具有非常強(qiáng)大的功能，被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集、分析、顯示以及虛擬儀器的控制等領(lǐng)域。另外，LabVIEM能適應(yīng)不同的操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可視化分析和儀器能力強(qiáng)，是一個真正的編譯器，在開發(fā)環(huán)境下，用戶可自定義變異程序，創(chuàng)建可執(zhí)行未見，迅速開發(fā)出數(shù)據(jù)采集分析和顯示方案。最為重要的是：對儀器的軟件對象進(jìn)行進(jìn)行圖形化的組合操作，利用LabVIEM平臺中內(nèi)置的協(xié)議組和通訊模型，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場的監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控，這正是本文研究的重點(diǎn)。

1 計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程在線監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

目前，基于LabVIEM平臺和網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于污水處理、發(fā)電機(jī)組監(jiān)控、變電站監(jiān)控、集成電路板遠(yuǎn)程維修等領(lǐng)域，下文以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的遠(yuǎn)程在線監(jiān)控為例，分析基于LabVIEM平臺的遠(yuǎn)程在線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

該系統(tǒng)以PC機(jī)、交換機(jī)、主控PLC、直流調(diào)速器、直流電動板、變頻器、傳感器、采集板等組成，其主流程如圖1所示，分成遠(yuǎn)程監(jiān)控、中央監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集三個部分。

數(shù)據(jù)采集部分：采集數(shù)據(jù)之前先對測試系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化校正，確保采集電路具有可信度和權(quán)威性，然后應(yīng)用NI采集卡和傳感器采集風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的直流電壓、電網(wǎng)電壓、定子電壓、轉(zhuǎn)子電流、定子電流等電信號；最后使采集到的信息顯示到上位機(jī)上，利用LabVIEM軟件和NI采集卡之間的通訊方式實(shí)現(xiàn)信息交流。

中央監(jiān)控部分：中央監(jiān)控服務(wù)器將將接收到的電信號以數(shù)據(jù)或波形的方式顯示到人機(jī)界面上，并通過web服務(wù)器實(shí)現(xiàn)信號的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。

遠(yuǎn)程監(jiān)控部分：遠(yuǎn)程終端輸入相應(yīng)的網(wǎng)址后，通過IE瀏覽器查看中央監(jiān)控器并對其進(jìn)行控制。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵部分設(shè)計(jì)

2.1 人機(jī)界面設(shè)計(jì)

基于LabVIEM平臺設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程在線監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要有用戶登錄、信號采集、頻譜分析等，下面就人機(jī)界面的設(shè)計(jì)進(jìn)行簡要論述。

（1）用戶登錄界面設(shè)計(jì)。普通用戶在登錄界面上輸入用戶名和密碼進(jìn)入系統(tǒng)。另外，為增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性，設(shè)計(jì)管理員用戶，其進(jìn)行用戶管理等操作；

（2）通道配置界面，用戶可根據(jù)自身需要選擇通道口、濾波器開關(guān)、通道報(bào)警值、輸入方式、采樣頻率等的設(shè)置；

（3）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)界面。點(diǎn)擊某一通道研究實(shí)時(shí)波形，也可進(jìn)行多通道的波形研究，實(shí)時(shí)了解發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的實(shí)時(shí)波形，了解其運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控；

（4）歷史數(shù)據(jù)界面。系統(tǒng)自動存儲歷史數(shù)據(jù)，用戶在需要?dú)v史數(shù)據(jù)時(shí)，可以以表格和波形圖的形式將歷史數(shù)據(jù)集調(diào)用出來，在歷史數(shù)據(jù)界面上查詢和分析歷史數(shù)據(jù)。系統(tǒng)經(jīng)過濾波處理后，將采集到的電信號進(jìn)行回放和分析。

2.2 系統(tǒng)溫度采集設(shè)計(jì)

溫度采集子系統(tǒng)主要由變換器、傳感器、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集分析硬件、計(jì)算機(jī)、驅(qū)動程序、應(yīng)用軟件等組成，如圖2所示。

在硬件設(shè)計(jì)方面，選用體積小、安全簡單、性能穩(wěn)定、精度高的測溫在0℃-200℃范圍內(nèi)的薄片型鉑電阻WZP003型號的溫度傳感器，選擇與之相配套的溫度變送器，斷定BNC-2120轉(zhuǎn)換板和PCI-6221型數(shù)據(jù)采集卡。

首先通過LabVIEM中的DAQ Assistant配置采集通道、終端連接方式、采集次數(shù)、采集頻率等。另外，以免發(fā)生溫度傳感器采集到的信號微弱或噪聲過大情況，在系統(tǒng)中配置濾波器。最后，換算后的電壓幅值轉(zhuǎn)化成實(shí)時(shí)溫度值。為將溫度控制在一定范圍內(nèi)，采取預(yù)先設(shè)定和受凍設(shè)定方式設(shè)定溫度的上限值，一旦超過限定值，系統(tǒng)立即發(fā)出報(bào)警信號。另外，以手動方式實(shí)現(xiàn)華氏溫度和攝氏溫度之間的轉(zhuǎn)換，最后顯示到LabVIEM人機(jī)交互界面上，顯示出溫度的實(shí)時(shí)變化曲線，讓工作人員更直觀、清醒了解溫度變化情況。

2.3 GSM無線短信收發(fā)

GSM短消息服務(wù)具有價(jià)格低、服務(wù)穩(wěn)定特點(diǎn)，既能在手機(jī)之間收發(fā)，也能在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、辦公自動化等領(lǐng)域中應(yīng)用。在本計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程在線監(jiān)控系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)一個GSM模塊，其通過RS-232串行總線實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的連接，LabVIEM中內(nèi)嵌一個VISA串口通信組建，采用AT指令實(shí)現(xiàn)GSM模塊的短信收發(fā)。

在短信的編碼方式上，采用PDU模式，它能支持UTF7、UTF8、Unicode三種編碼，第一種是對ACSII字符進(jìn)行編碼，第二種是對圖像和鈴聲等多媒體信息進(jìn)行編碼，第三種是對兩個字節(jié)的編碼，由于中文就是兩個字節(jié)的編碼，當(dāng)發(fā)布中文信息時(shí)，必須采用第三種編碼方式。

2.4 異地遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計(jì)

異地遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計(jì)是該在線監(jiān)控系統(tǒng)最關(guān)鍵的部分，它要實(shí)現(xiàn)客戶端前面板的控件與測試服務(wù)器前面板控件的一致，操作客戶端的軟件就像是遠(yuǎn)端測試軟件一樣，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的遠(yuǎn)程在線監(jiān)控。

LabVIEM為不同的應(yīng)用和層次提供不同的網(wǎng)絡(luò)通信方式，根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的通信方式，對于要求不高的可以選擇LabVIEM Web Server通信方式，要求較高的則采用DSTP協(xié)議的DataSocket通信方式。下面簡單介紹一下第一種通信方式的設(shè)計(jì)。

LabVIEM內(nèi)置的Web Server就是將遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上的VI前面板嵌入到Web頁面上，通過Web服務(wù)器完成相關(guān)測試任務(wù)，進(jìn)行網(wǎng)頁發(fā)布，像上網(wǎng)一樣實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的獲取。先在服務(wù)器端運(yùn)行LabVIEM，然后打開VI并配置Web Server。而客戶端計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程終端與服務(wù)器端計(jì)算機(jī)裝有相同版本的LabVIEM Run-Time引擎，然后建立一個VI，點(diǎn)擊Operate下的Connet to Remote Pannel選項(xiàng)，在彈出的對話框中輸入先前配置好的服務(wù)器端地址等，并根據(jù)需求選擇是否控制，實(shí)現(xiàn)對服務(wù)器計(jì)算機(jī)的瀏覽和控制。

3 結(jié)束語

隨著虛擬化技術(shù)的發(fā)展，虛擬化技術(shù)的應(yīng)用越來越廣，該技術(shù)下的測控系統(tǒng)充分應(yīng)用PC機(jī)的硬件資源，利用軟件程序代替硬件，從而減少系統(tǒng)維護(hù)工作量，降低系統(tǒng)開發(fā)成本。LabVIEM作為虛擬化儀器領(lǐng)域的一種重要開發(fā)平臺，其在遠(yuǎn)程在線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)中的應(yīng)用有廣闊前景，具有開發(fā)時(shí)間短、靈活性強(qiáng)、維護(hù)量少、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。本文以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的在線監(jiān)控為例，探討基于LabVIEM平臺的計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程在線監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng)，還能被廣泛應(yīng)用于其他電力設(shè)備運(yùn)行的遠(yuǎn)程在線監(jiān)控。

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作者簡介：錢亮（1981.11-），男，湖北鐘祥人，講師，長江大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)碩士，研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

作者單位：荊州職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息技術(shù)系，湖北荊州 434020