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1、目 录摘 要 .1关键词 .1一、前言 .1二、关于 LabVIEW .1三、TCP /IP 技术及 TCP 传输的实现 .2四、系统硬件构成 .3五、系统软件设计 .4六、结论 .5参考文献 .51基于 LabView 的远程数据采集与传输系统(通信与信息系统，徐洁 2010020438)摘 要：针阐述了开放式虚拟仪器平台 LabVIEW 的特点 , 介绍了在 LabVIEW 平台上结合数据采集卡和 TCP/IP 协议进行数据采集和远程传输的设计方法。在此基础上开发了基于计算机控制的远程数据采集和传输系统。关键词： 嵌入 TCP/IP； 虚拟仪器；LabVIEW；数据采集；一、前言在现代仪器
2、系统中, 计算机与仪器结合得非常紧密 , 已成为整个系统的核心, 许多传统仪器正在逐渐被计算机部分、甚至全部取代。虚拟仪器正在成为当今世界流行的一种仪器构成方案。虚拟仪器的结构是开放式的, 它把计算机平台与具有标准接口的硬件模块, 以及与开发测试软件结合起来构成仪器系统, 这种系统具有通用性、灵活性, 便于开发测试应用。软件部分是虚拟仪器的心脏。随着计算机网络的发展, 虚拟仪器与 Internet 技术的结合为虚拟仪器网络化、工业现场远程测控提供了更好的实现平台。文中介绍在 LabVIEW 开发平台上结合 NI 数据采集卡和 TCP /IP 技术实现远程数据采集与传输系统。二、关于 LabVI
3、EWLabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序，而 LabVIEW 则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了 VI 及函数的执行顺序。VI 指虚拟仪器，是 LabVIEW 的程序模块。 LabVIEW 提供很多外观与传统仪器（如示波器、万用表）类似的控件，可用来方便地创建用户界面。LabVIEW 的程序由前面板 ( Frontpanel) 、流程图(Blockdiagram) 和图标/接线端口(
4、 Icon /Connector)三部分组成。前面板是LabVIEW 程序的图形用户接口, 集成了用户输入和输出显示 , 相当于传统仪器的面板; 流程图包含虚拟仪器程序的图形化源代码, 对前面板上的控制对象进行控2制; 图标/接线端口则用于将 LabVIEW 程序定义成子程序, 从而实现模块化编程。在虚拟仪器设计中, 从控制模板中选取所需的控制及显示对象构建仪器的操作面板; 在功能模板中选取适当的功能模块进行必要的连接与设置形成控制流程图, 完成所设计仪器应具有的功能, 程序的模块化与层次化更为直观。三、TCP /IP 技术及 TCP 传输的实现TCP /IP 协议体系是目前最成功, 使用最频
5、繁的 Intranet /Internet 协议, 有着良好的实用性和开放性。它定义了网络层的网际互连协议 IP, 传输层的传输控制协议 TCP、用户数据协议 UDP 等。基于 TCP /IP 技术可以架构各种 Web 服务, 如邮件传输 SMTP、文件传输 FTP, 以及利用超文本传输协议 HTTP 实现动态网页发布和网络浏览。在数据传输中, TCP /IP 网络通过提供通用网络服务, 使得具体网络技术对用户或应用程序透明,从而将具体通信问题从网络细节中解放出来 , 使网络应用更加灵活方便。协议结构上, TCP /IP 体系利用基于无连接传输的 IP 协议, 具体表现为用 IP 地址来区分网
6、络中不同的数据站点。数据传输通过确定各主机的 IP 地址及通信的源端口号、目标端口号, 从而实现端口对端口的面向连接的数据通信。LabVIEW 运用内嵌的 TCP /IP 网络通讯协议组通讯, 可以直接调用 TCP 模块完成流程图编写, 而无需过多考虑网络的底层实现。在 LabVIEW 中可以利用已发布的 TCP 模块实现 TCP 通信。设计上可采用服务器/ 客户端通信模式 , VI 程序分成两部分: 处理主机工作在 Server 模式, 完成数据接受, 并提供接口用于数据的相关后续处理; 数据点采集站工作于 Client 模式, 实现数据传送。服务器程序中, 利用 TCP Create Li
7、sten 子程序接收客户端连接请求。建立TCP 连接后, 利用节点函数 TCP Write 把需传输的数据( 振动、时间、应变、位移等) 通过网络发送出去。为发送不同类型的数据 , 程序首先利用 Type Cast 节点函数把不同类型的数据都转变为字符类型, 再利用 ConcatenateStrings 节点函数把多个字符数据连接成一个字符,然后发送到网络。客户端程序中, 首先利用节点函数 TCP Open onnection 打开一个指定服务器和远程端口的 TCP 连接。利用节点函数 TCP Read 接收服务器发送来的数据, 用 Match Pattern 把接收到的字符数据分为不同类型的
8、数据进行不同的处理和分析。3服务器与客服端通信流程如图 1 所示。服务器初始化客服机连接服务器产生波形数据写出数据 读入数据显示波形退出循环 退出循环退出 退出传送数据否否是 是图 1 双机通信流程图四、系统硬件构成结合某大桥实际监测项目需求, 设计了基于虚拟仪器技术的远程数据采集与传输系统。系统主要由 NI 公司的数据采集卡、串行接口设备、现场数据采集计算机、传输网络和远程监控计算机组成。系统硬件组成如图 2 所示。PCI 总线 数据采集与预 处理计算机 实时显示波形网关/ 交换机 Internet/Intranet网络数据库服务器 远程监控和浏览计算机数据采集（A/D ）传感器组及信号处理
9、传感器组及信号处理串行口4图 2 系统硬件结构图现场数据采集与预处理系统由数据采集计算机( 或微控制器) 、A/D 卡、RS232 /RS485 转换模块和采集与预处理软件组成 , 数据采集计算机控制整个系统进行自动信息采集, 数字化后经一定距离将采集到的桥梁状态信息近程传输到数据采集计算机中进行预处理, 然后将相关数据远程传输到监控中心的主计算机上, 供管理人员进行查询和后续分析处理。振动、应变、位移和挠度等信号通过数据采集卡进行 A/D 后进入数据采集计算机中进行预处理和波形显示, 温度等随时间变化缓慢的信号采样间隔长, 采样数据少, 采用串口接受数据。采集的原始数据和经处理后的特征量经光
10、纤传输到远程监控系统中, 经授权还可通过 Internet 访问数据。远程监控计算机选用高性能的服务器。五、系统软件设计本测试系统的数据采集和远程数据接收、分析、显示、报警、数据存储、数据管理软件是在 LabVIEW7.0 平台上开发的。数据采集部分程序流程图如图3 所示。开始系统初始化启动 TCP 连接系统结束采集断开TCP 连接数据存入数据库启动采集设备和信号调理设备进入采集工作状态系统采集信号、处理和发送数据、预处理和预报警采样条件是否满足采样结束条件是否满足否否是是图 3 数据采集流程图5六、结论在远程测控中，由于存在数据采集点多级分散，数据的采集和传输通常需要专用的网络，花费较大。理
11、由现存的 Internet/Intranet 网络可以有效的提高资源的使用率、削减应用成本，而实现采用面向连接的传输模式，更能保证数据传输的正确性。利用 LabVIEW 的内嵌 Web Server 发布，采用开放性的协议，更方便了解处理结果。参考文献1 刘君华基于 LabView 的虚拟仪器设计M电子工业出版社，2003 2 何道清传感器与传感器技术北京：电子工业出版社,2004.3973 雷振LabView7 Express 实用技术教程北京：中国铁道出版社，2004. 250-2514 王建群， 南金瑞，孙逢春，等 基于 LabVIEW 的数据采集系统的实现J计算机工程与应用， 2003，39( 21) ，122-1255 杨乐平LabVIEW 程序设计与应用M 北京：电子工业出版社， 2001
