曾思明　楊冠玲

摘 要：針對大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋時間長，不利于指導(dǎo)生產(chǎn)的問題，同時為了簡化數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程，基于虛擬儀器開發(fā)平臺LabVIEW 8.0進(jìn)行了粉塵排放遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計和研究。該系統(tǒng)使用NI公司生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集卡，利用數(shù)據(jù)采集助手DAQ Assistant對數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行驅(qū)動，并采用DataSocket通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的實時、遠(yuǎn)程采集，實現(xiàn)了對粉塵排放的遠(yuǎn)程監(jiān)控。實驗證明該系統(tǒng)是穩(wěn)定可靠的。

關(guān)鍵詞：虛擬儀器;LabVIEW;DataSocket技術(shù);粉塵排放;計算機(jī)遠(yuǎn)程在線監(jiān)控

中圖分類號：TN247文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-373X(2009)05-139-03

Research on Telemeasuring-controlling System for Dust Emissions Based on LabVIEW

ZENG Siming1,YANG Guanling2

(1.Department of Experimental Teaching，Guangdong University of Technology,Guangzhou,510006,China;

2.School of Physics and Telecommunication Engineering,South China Normal University,Guangzhou,510631,China)

Abstract：According to the problem of long time for the feedback of data of atmospheric environment,not benefit for the production,and in order to simplify the process of data transmission,the research on telemeasuring-controlling system for dust emission measurement based on virtual instrument investigation field LabVIEW 8.0 has been conducted.Using DAQ Assistant to drive the data acquisition card produced by NI Company.And collecting the data for telemeasuring-controlling system real time based on the DataSocket technique.Experiments show that the system is stable and reliable.

Keywords：virtual instrument;LabVIEW;DataSocket technology;dust emissions;online remote computer monitoring and controlling

當(dāng)前，我國生態(tài)環(huán)境的總體惡化趨勢尚未得到根本扭轉(zhuǎn)，環(huán)境污染狀況日益嚴(yán)重。以粉塵和S0₂為代表的煤煙型污染是我國大氣污染的普遍問題。其中,煙囪排放到大氣的粉塵是最主要的污染之一，對人類的身體健康造成很大危害。因此，對粉塵排放監(jiān)測的必要性已日益得到社會的認(rèn)同，有關(guān)此類環(huán)境監(jiān)測的儀器也在不斷地得到完善,但是仍存在諸如監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋時間長，不利于指導(dǎo)生產(chǎn)；對于某些危險、環(huán)境惡劣、不適合人員操作的監(jiān)測站不便長期進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)控；測量數(shù)據(jù)的傳輸過程過于復(fù)雜等問題。針對上述問題，利用虛擬儀器技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，使用LabVIEW中的通信功能模塊，在LabVIEW 8.0軟件平臺上采用圖形化編程語言搭建了粉塵排放遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

1 虛擬儀器遠(yuǎn)程監(jiān)控的實現(xiàn)

LabVIEW是一種基于圖形化編程語言的虛擬軟件開發(fā)工具，其中DataSocket是NI公司提供的一種網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，它建立在TCP/IP協(xié)議的基礎(chǔ)之上，但是卻不用進(jìn)行復(fù)雜的底層TCP編程，只能通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)向多個遠(yuǎn)程終端同時傳播現(xiàn)場的測量數(shù)據(jù)。它極大地簡化了應(yīng)用程序之間以及計算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸過程。因此使用DataSocket技術(shù)進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)對于用戶來說是相當(dāng)方便的。無論是通過編程的方法,還是前面板對象鏈接的方法,使用DataSocket技術(shù)，計算機(jī)都可以在LabVIEW程序運(yùn)行后通過Internet互相傳輸數(shù)據(jù)。

2 DataSocket技術(shù)在粉塵排放遠(yuǎn)程監(jiān)控中的應(yīng)用

實驗室已經(jīng)成功地研制出來一套激光粒度儀系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用SSPA探測器來探測激光經(jīng)過模擬煙囪后的散射光信號，同時用NI公司提供的數(shù)據(jù)采集卡M6220采集散射光信號，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以反映出煙囪粉塵排放的狀況，這些工作都是在LabVIEW8.0軟件平臺上進(jìn)行的。當(dāng)然，這套模擬系統(tǒng)最終要安裝在工廠的煙囪里，以實現(xiàn)監(jiān)控粉塵排放的功能，這也涉及到遠(yuǎn)程監(jiān)控的問題。通過對幾種方案的對比，鑒于LabVIEW中DataSocket網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的強(qiáng)大功能及其操作簡單的特性，采用該方案對煙囪粉塵排放狀況進(jìn)行了實時在線監(jiān)控。

使用DataSocket傳輸數(shù)據(jù)有兩種方法，一種是在前面板控件之間傳輸數(shù)據(jù)；另一種是在程序中傳輸數(shù)據(jù)。在實驗室中分別采用了這兩種方法進(jìn)行實驗。

第一種是使用DataSocket來鏈接前面板對象。首先必須在現(xiàn)場執(zhí)行采集信號任務(wù)的計算機(jī)上用LabVIEW8.0編寫采集程序，然后在該程序的前面板上對準(zhǔn)備鏈接的對象屬性進(jìn)行一些必要的設(shè)置即可實現(xiàn)鏈接，該設(shè)置包括鏈接方式、鏈接類型和鏈接位置的設(shè)定。圖1為現(xiàn)場粉塵排放數(shù)據(jù)采集的前面板程序，該前面板對象包括了采樣通道、采樣速率、采點(diǎn)數(shù)、信號顯示、啟動停止按鈕以及存儲按鈕等。在采集現(xiàn)場隔壁的另一臺電腦上把這些對象放入前面板，不過在這里對象之間就不再需要連線了，只需要在對象的屬性上進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置即可實現(xiàn)對現(xiàn)場采集程序的遠(yuǎn)程控制。圖2為用戶遠(yuǎn)程監(jiān)控粉塵排放樣數(shù)據(jù)采集的前面板程序。遠(yuǎn)程用戶可以通過圖2所示的前面板程序中的控制件控制現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集過程，同時現(xiàn)場采集方式和數(shù)據(jù)的變化也會反饋到遠(yuǎn)程用戶端。例如，在粉塵排放現(xiàn)場有一臺計算機(jī)采集數(shù)據(jù)，那么遠(yuǎn)程用戶就可以通過另一臺計算機(jī)控制采集數(shù)據(jù)的程序運(yùn)行，修改它的采樣通道和采樣次數(shù)，并讀取它的采樣數(shù)據(jù)。還可以把現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后的結(jié)果界面?zhèn)鬏數(shù)竭h(yuǎn)程用戶端，或者在遠(yuǎn)程用戶端對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,并最終得到粉塵的排放狀況。

第二種是使用編程的方法來建立鏈接?？梢岳煤瘮?shù)子模板中的DataSocket Write和DataSocket Read 函數(shù)來編寫程序。首先在采集現(xiàn)場的一臺計算機(jī)上用DataSocket Write寫數(shù)據(jù)，這臺計算機(jī)在運(yùn)行程序之前必需打開DataSocket Serve，然后在另一臺計算機(jī)上編寫程序調(diào)用DataSocket Read函數(shù),從URL指定的位置(即現(xiàn)場采集的計算機(jī)地址)讀取數(shù)據(jù)。使用該方式傳輸數(shù)據(jù)時，DataSocket Serve只向數(shù)據(jù)客戶發(fā)布最新的數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)布數(shù)據(jù)的計算機(jī)比接收數(shù)據(jù)的計算機(jī)運(yùn)行快時，則一些數(shù)據(jù)還沒被讀取就被覆蓋掉，那么就會造成數(shù)據(jù)丟失。為了確保傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，應(yīng)該使用數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的方法來傳輸數(shù)據(jù)。在編寫該程序的過程中采用了DataSocket模塊中的DataSocket Select URL函數(shù)、DataSocket Open函數(shù)、DataSocket Read函數(shù)和DataSocket Close函數(shù)。圖3、圖4分別為向DataSocket寫現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)和采用緩沖方式讀取現(xiàn)場數(shù)據(jù)的程序框圖。圖4中的程序運(yùn)行后，會彈對話框提示用戶選擇一個數(shù)據(jù)源，并將用戶選擇的URL輸出，這樣現(xiàn)場采集的計算機(jī)與遠(yuǎn)程計算機(jī)之間的鏈接就建立起來了。

此外,也可以在Web上發(fā)布程序。使用LabVIEW的Web服務(wù)器,可以在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布LabVIEW程序的前面板圖像，以便供具有使用權(quán)限的遠(yuǎn)程計算機(jī)瀏覽。只需在發(fā)布程序的計算機(jī)上的LabVIEW中打開和設(shè)置Web服務(wù)器以后，那么網(wǎng)絡(luò)上的計算機(jī)不管是否安裝了LabVIEW，只要按規(guī)定格式在Web瀏覽器中輸入正確的URL,就可以動態(tài)地查看Web服務(wù)器所在計算機(jī)內(nèi)存中程序的前面板。圖5給出網(wǎng)絡(luò)上的一臺計算機(jī)利用Web瀏覽器查看現(xiàn)場監(jiān)測粉塵排放時程序前面板的網(wǎng)頁。

在實際應(yīng)用中,可以采取以上幾種方法相結(jié)合的方式來建立粉塵排放遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。設(shè)想的大氣環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)主要是由現(xiàn)場監(jiān)測站、數(shù)據(jù)信息中心、政府環(huán)保部門、廣州市環(huán)科所等單位，通過Internet連接起來，可以實現(xiàn)一個建立環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫、共享環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、交流相關(guān)信息的網(wǎng)絡(luò)信息平臺。圖6所示為大氣環(huán)境信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)框圖。

3 結(jié) 語

粉塵排放的遠(yuǎn)程監(jiān)控具有非常重大的意義，LabVIEW 8.0的DataSocket技術(shù)為遠(yuǎn)程監(jiān)控提供了便利的實現(xiàn)方法。通過網(wǎng)絡(luò)、環(huán)保部門可以遠(yuǎn)程監(jiān)控多個環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)，能實時得到各個監(jiān)測點(diǎn)的反饋信息，而且各個監(jiān)測站之間還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，大大地提高了環(huán)境

監(jiān)測的效率。這套粉塵排放遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在實驗室中

已經(jīng)成功地完成了模擬實驗，得到了比較準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)，相信它的應(yīng)用會對環(huán)境保護(hù)起到積極的作用。

參考文獻(xiàn)

［1］National Instruments Corporation.LabVIEW Measurements Manual.2007.

［2］National Instruments Corporation.LabVIEW User Manual.2007.

［3］雷振山.LabVIEW 7 Express實用技術(shù)教程［M］.北京：中國鐵道出版社，2004.

［4］雷振山.LabVIEW 8.0基礎(chǔ)教程［M］.北京：中國鐵道出版社，2008.

［5］楊樂平,杜海濤，趙勇，等.LabVIEW高級程序設(shè)計［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2003.

［6］賀天柱，孫喻.虛擬儀器技術(shù)及其編程語言LabVIEW［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2005,28(15):61-63.

［7］范君樂，王竹林.基于LabVIEW的遠(yuǎn)程測試系統(tǒng)［J］.科學(xué)技術(shù)與工程，2006，6(20):3 362-3 364.

［8］李建華,張奇.基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同設(shè)計技術(shù)及實施［J］.煤礦機(jī)械,2005(5):69-70.

［9］尹興波，馬海瑞，周愛軍.基于DataSocket技術(shù)的LabVIEW遠(yuǎn)程測控 ［J］.自動化與儀器儀表，2005(4):61-63.

［10］汪觀寶.基于LabVIEW的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)的研究［D］.武漢:武漢理工大學(xué),2007.

作者簡介 曾思明 男，1981年出生，廣東梅州人，光電技術(shù)專業(yè)碩士，助教。從事電子電工實驗教學(xué)和科研工作。