基于Labview的無人值守機(jī)房遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

蔣久芳

（廣西魚峰集團(tuán)有限公司 廣西壯族自治區(qū)柳州市 545026）

1 緒論

步入大數(shù)據(jù)時(shí)代，電子信息化進(jìn)程在各行各業(yè)的良性競(jìng)爭(zhēng)下突飛猛進(jìn)。電力、通信等服務(wù)型企業(yè)也愈來愈多，這些行業(yè)的發(fā)展離不開價(jià)值不菲的設(shè)備，那么存放在機(jī)房的設(shè)備如何的保護(hù)問題也隨即而出。機(jī)房同實(shí)驗(yàn)室一般，設(shè)備種類和規(guī)模日趨壯大，且各設(shè)備適應(yīng)狀態(tài)不同，因此一旦機(jī)房環(huán)境狀態(tài)發(fā)生改變極易引起設(shè)備出現(xiàn)故障,首先導(dǎo)致了整個(gè)通信系統(tǒng)停止安全運(yùn)行，接下來就是數(shù)據(jù)傳輸暫停、無法進(jìn)行存儲(chǔ)，嚴(yán)重時(shí)可造成機(jī)房?jī)?nèi)通信設(shè)備的直接損壞，若處理不得當(dāng)，事故發(fā)生的幾率也會(huì)驟然增加[1][2]。設(shè)備的種類數(shù)不勝數(shù)，每種設(shè)備的性能標(biāo)準(zhǔn)及自診斷水平也參差不齊，可想而知這些產(chǎn)品或者設(shè)備后期維護(hù)難度極大。因此如何預(yù)防故障發(fā)生，或在機(jī)房環(huán)境狀態(tài)出現(xiàn)異常時(shí)便能及時(shí)阻止危險(xiǎn)發(fā)生影響設(shè)備成了重點(diǎn)研究對(duì)象[3][4]。為了避免故障的突然發(fā)生，可以讓工作人員輪守機(jī)房，但同時(shí)帶來的問題是人力和物力的大量耗費(fèi)，況且工作人員不能做到24 小時(shí)一直關(guān)注，存在一定隱患，而無人值守機(jī)房可以解決這些問題，安全系數(shù)更高。根據(jù)上面所述，可知本文研究具有重要意義，本文主要是對(duì)無人值守機(jī)房設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、溫濕度、系統(tǒng)供電電壓等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)以便深度分析該系統(tǒng)的內(nèi)在隱患，而該設(shè)計(jì)可用于配電系統(tǒng)、消防安全、門禁系統(tǒng)等[5][6]。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要包括上位機(jī)和下位機(jī)兩部分。下位機(jī)的功能主要包括采集溫度、濕度、電壓、電流等數(shù)據(jù)，并在單片機(jī)控制器完成數(shù)據(jù)的處理，同時(shí)將數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)，并能接收來自上位機(jī)的數(shù)據(jù)并做出相應(yīng)的處理，實(shí)現(xiàn)管理功能，適時(shí)報(bào)警等。上位機(jī)由Labview 設(shè)計(jì)完成，并通過串口實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)端的通信。在人機(jī)交互界面顯示各個(gè)數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)置條件超出安全范圍后預(yù)警，并能及時(shí)通知下位機(jī)做出報(bào)警，最后要能保存所采集的數(shù)據(jù)方便以后查詢歷史記錄。硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖如圖1 所示。

圖1：硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖

圖2：LT163 與STC12 連接框圖

圖3：主函數(shù)流程圖

圖4：客戶端用戶界面

2.1 溫濕度采集電路

溫濕度采集選用DНT12 傳感器，它是DНT11 傳感器升級(jí)后的產(chǎn)品。DНT12 傳感器能夠測(cè)溫度及濕度，在出廠前每一個(gè)傳感器都已在實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)過。此型號(hào)傳感器具有抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)快、性價(jià)比高、精度高、穩(wěn)定性好、超低能耗等特點(diǎn)。DНT12 傳感器能測(cè)量到-20 到60℃的溫度，它的精度大致為±0.5℃左右，能測(cè)量到20% RН 至90% RН 的濕度，它的精度大致為±5%RН 左右；分辨力為1[7][8]。

2.2 電壓電流采集電路

電壓、電流采集電路采用LT163 模塊，能夠測(cè)量單相交流電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率、電量等，本課題中只需測(cè)量流過機(jī)房通信系統(tǒng)的交流電壓、電流用于判斷機(jī)房中空調(diào)等機(jī)器是否處于正常工作。該模塊有1 路TTL（Transistor Transistor Logical）電平接口方便通訊，小體積、良好的兼容性、方便攜帶、高性價(jià)比、高精度測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。電壓測(cè)量范圍為100-260V，能測(cè)量0 至50A 的電流,精度最多不超過±1.0%。它由RN8209 單相防竊電計(jì)量芯片、24C08、F9224 單片機(jī)、電流互感器等組成。該模塊與單片機(jī)通信采用I/O 口模擬串口通信，用P3.2 腳和P2.7 腳模擬RXD和TXD。VL 接測(cè)量交流電壓的火線，VN 接測(cè)量交流電壓的零線，PF 為有功電能校驗(yàn)脈沖輸出默認(rèn)低電平狀態(tài)輸出無需接此腳，TXD 和RXD 分別為TTL 電平發(fā)送和接收連接單片機(jī)模擬串口，V+提供5V 電源，V-接地。LT163 與STC12 連接框圖如圖2 所示。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 下位機(jī)程序設(shè)計(jì)

下位機(jī)軟件部分是選用C 語(yǔ)言對(duì)單片機(jī)的程序進(jìn)行編寫，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境μ Vision5 編程實(shí)現(xiàn)溫濕度、電壓電流的讀取并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后通過串口通信協(xié)議，將數(shù)據(jù)傳輸給PC 機(jī)。主程序過程為：調(diào)用OLED_Init 函數(shù)完成OLED 初始化，調(diào)用InitUART 函數(shù)完成串行口初始化，調(diào)用UartInit 函數(shù)完成模擬串口初始化；調(diào)用GetData函數(shù)采集溫濕度；計(jì)算溫濕度并在OLED顯示；通過Sendata1()函數(shù)采集電壓電流；計(jì)算電壓電流并在OLED 顯示；通過UART1SendPkg()函數(shù)將采集到的溫度、濕度、電壓、電流、有功功率、功率因數(shù)串口發(fā)送至上位機(jī)。主函數(shù)流程圖如圖3 所示。

軟件部分主要分為溫度、濕度數(shù)據(jù)分析，電壓、電流、有功功率、功率因數(shù)的數(shù)據(jù)讀取及處理，實(shí)現(xiàn)串口通信，OLED 屏進(jìn)行顯示這四大部分。

3.2 上位機(jī)程序設(shè)計(jì)

上位機(jī)設(shè)計(jì)中采用基于Labview 程序開發(fā)環(huán)境。Labview 程序開發(fā)環(huán)境是由美國(guó)國(guó)家儀器（NI）公司研制開發(fā)，Labview 與其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的顯著區(qū)別是：其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言都是采用基于文本的語(yǔ)言產(chǎn)生代碼，而Labview 使用的是圖形化編輯語(yǔ)言G 編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式[9]。G 代碼相對(duì)于其他語(yǔ)言較容易學(xué)習(xí)，Labview 開發(fā)環(huán)境分為前面板和程序框圖。前面板：根據(jù)用戶的要求和喜好選擇相應(yīng)合適樣式的控件并進(jìn)行擺放，設(shè)置背景顏色，字體顏色及大小等，在此界面實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互對(duì)話功能。程序框圖：根據(jù)設(shè)計(jì)目的對(duì)前面板確定的控件選擇相應(yīng)的函數(shù)結(jié)構(gòu)并連線編程。一般情況下先在前面板選擇控件，后在程序框圖根據(jù)功能進(jìn)行編程。Labview 開發(fā)環(huán)境自帶即時(shí)幫助和范例，可隨時(shí)查看各函數(shù)含義幫助理解使用，同時(shí)也方便系統(tǒng)學(xué)習(xí)編寫程序；前面板可自行美化界面提高觀賞性。相對(duì)而言Labview 開發(fā)環(huán)境功能較為強(qiáng)大，在本次設(shè)計(jì)中只使用到了進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇谕ㄐ?、TCP/IP 遠(yuǎn)程通信、數(shù)據(jù)分析、顯示、存儲(chǔ)、程序調(diào)試等小部分功能，還有更多方面值得研究學(xué)習(xí)。

用戶界面就是VI 程序的前面板，使用者可直接在前面板進(jìn)行操作控制，方便簡(jiǎn)單。為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，將上位機(jī)部分分為服務(wù)器和客戶端兩部分，服務(wù)器置于機(jī)房；客戶端遠(yuǎn)程監(jiān)控，處在同一局域網(wǎng)即可?？蛻舳擞脩艚缑嫒鐖D4 所示。

4 結(jié)論

本文采用Labview 設(shè)計(jì)操作界面，采用STC12C5A60S2 單片機(jī)作為主控器，傳感器DНT12 采集溫度、濕度，LT163 單相互感式計(jì)量模塊采集電壓、電流，結(jié)果表明該系統(tǒng)能夠?qū)C(jī)房設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、溫濕度、供電電壓電流等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房的遠(yuǎn)程智能化管理。