基于LabVIEW的无线远程温度监控系统
基于labview的温度监测系统设计任务书
基于labview的温度监测系统设计任务书1.背景介绍现代工业生产和生活中，温度监测系统在各个领域中都扮演着非常重要的角色。
从工业生产中的温度控制，到医疗设备和环境监测中的温度监测，都需要可靠的温度检测系统来确保生产和生活的安全和稳定。
因此，设计一款高效、稳定、精准的温度监测系统是非常有必要的。
2.设计目标本次设计的目标是开发一款基于LabVIEW的温度监测系统，主要用于工业生产、医疗设备和环境监测等领域。
该系统需要满足以下主要设计目标：-提供高精度的温度监测功能，能够在工业生产中实时监测温度并进行控制；-能够实时采集温度数据，并能够对数据进行存储、分析和显示；-支持远程监控和控制功能，方便用户在远程地点对温度系统进行监测和控制。
3.技术需求为了实现设计目标，需要满足以下技术需求：-传感器：选择高精度、稳定的温度传感器，能够在-50℃至150℃范围内工作，并且具有快速的响应时间和高灵敏度；- LabVIEW软件：利用LabVIEW软件进行系统的设计和开发，实现数据采集、处理和显示功能；-远程通信技术：使用网络通信技术，实现远程监控和控制功能；-数据存储和分析：需要采用数据库存储技术，对采集的温度数据进行存储和分析。
4.系统设计4.1系统硬件设计传感器选择：选择一款高精度、稳定的温度传感器，例如PT1000，它具有高精度和稳定的特性，可以满足系统的测温要求。
数据采集和处理：使用DAQ卡进行数据采集和预处理，实现对温度数据的快速采集和处理。
远程监控功能：通过网络模块，实现系统远程监控和控制功能，便于用户随时随地监控温度系统的工作状态。
4.2系统软件设计数据采集和处理：使用LabVIEW软件进行数据采集和处理，通过编程实现对温度数据的实时采集和处理。
数据存储和分析：利用LabVIEW和数据库技术进行温度数据的存储和分析，实现对历史温度数据的查询和分析功能。
远程通信功能：通过LabVIEW和网络通信技术，实现对温度系统的远程监控和控制功能，方便用户进行远程操作。
基于LabVIEW的无线温度测控系统设计
（ ｃ ｏ ｌ ｆ ｅ ｔｉａ ｎ ｉｅ ｒ ｇ ｏ ｔ ｅ ｓ Ｕｎｖ ｒｉｙ Ｓ ｈ ｏ ｃｒｃｌＥ ｇｎ ｅｉ ，Ｓ ｕｈ ａ ｔ ｉｅ ｓ ，Ｎａ ｊ ｇ ２ ０ ９ ，Ｃｈｎ ） ｏ Ｅｌ ｎ ｔ ｎｉ １ ０ ６ ｎ ｉａ
关 键 词 ：Ｐ ９ １ ８Ｉ Ｖ５ ＲＤ２ ＴＭＰ １ ；Ｌａ ＶＩ Ｗ ；温 度 测 控 ；无 线 通 信 ；Ｐ Ｄ 控 制 ； １２ ｂ Ｅ Ｉ
中 图分 类 号 ：ＴＰ ７ ２３
文 献标 识码 ：Ａ
Ｗ ｉｅｌ ｓ ｅｍｐ ａ ｕ ｅ Ｄｅ ｅｃ ｉｇ Ｓｙ ｔ ｒ ｅ ｓＴ ｅｒ ｔ ｒ ｔ ｔｎ ｓ ｅｍ Ｂａｓ ｄ ｏ ａ ｅ ｎ Ｌ ｂＶｌ ＥＷ
Ａｂ ｔａ ：Ａ ｅ ｌｔｍ ｅｔ ｍ ｐｅ ａ ｕ ｅ ｄ ｔ ｃ ｉｇ ｓ ｔ ｍ ｓ ｄ ｓｇ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｒｕａ ｎｓ ｒ ｅ ． Ｔ ｈ ｙｓｅ ｓ ｓＬａ ｓ ｒｃｔ ｒ ａ—ｉ ｅ ｒ ｔ ｒ ｅ ｅ ｔｎ ｙｓｅ ｉ ｅ ｉｎｅ ａ ｅ ｎ ｖｉｔ ｌｉ ｔｕｍ ｎｔ ｅ ｓ ｔ ｍ ｕ ｅ ｂＶＩ ＥＷ ８． ｓｓ ｆｗａ ｅ ５ａ ｏｔ ｒ ｄｅ ｉ ａ ｆ ｒ ，ａ ｏｗ— ｏｗｅ ＣＵ ９ＩＶ ５１ ｓｇｎ ｐｌｔｏ ｍ ｎｄ ｌ ｐ ｒＭ Ｐ８ ＲＤ２ ａ ｒ ｗ ａ ｅ ｃ ｅ Ｔｈｅｓ ｓ ｅ ａ ｑｕｉｅ ｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ｉｎａ ｎ ｓｔ ｙ Ｐ８９ ｓｈａ ｄ ｒ ｏｒ ． ｙ ｔ ｍ ｃ ｒ ｓｔ ｍ ｅ ａ ｕ ｅｓｇ ｌｏ ｉｅ ｂ ＩＶ５１ ＲＤ２ ａ ｉ ｉａ ｅ ｐｅ ａ ｕｒ ｅ ｏｒＴＭ Ｐ１ ２，ａ ｄ ｃ ｎｄ ｄ ｇｔ ｌｔ ｍ ｒ ｔ ｅ ｓ ｎｓ １ ｎ ｏｍｍ ｕ ｃ ｔｓ ｗ ｉｈ ＰＣ ｈｒ ｇｈ Ｚｉ ｎｉａ ｅ ｔ ｔ ｏｕ ｇＢｅ ｉｅｅ ｓ ｃ ｍ ｕ ｃ ｔｏ ｏｄ ｅ ＳＺ０ ． Ｉ ｏ ｔ ｒ ｅｗ ｒ ｌｓ ｏｍ ｎｉａ ｉｎ ｍ ｕｌ ５ ｎ ｓ ｆｗａ ｅ ｐｌｔｏｒ ，ｔ ｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ｉ ｎａ ｓｄｓ ａ ｅ ａｆ ｍ ｅ ｅ ａ ｕ ｅｓｇ ｌｉ ｉｐｌｙ ｄ，ａ ｌ ｅ ｎ ａ ｅ ｎａｙｚ ｄ ａ ｄ ｓ ｖ ｄ，ａ ｄ ＰＩ ｃ ｎｔｏ ｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ｓａ ｈ ｅ ｄ． Ｔｈｅｄ ｓｇ ｄ ｓ ｔ ｍ ｅ ｔ ｅ ｎ Ｄ ｏ ｒ ｌｏｆｔ ｍ ｅ ａ ｕ ｅｉ ｃ ｉｖｅ ｅ ｉｎｅ ｙｓｅ ｆ ａ ｕｒ ｓ ｌ ｗ ｗｅ ｏ ｐｏ ｒ，ｈｉｈ ｐ ｅ ｉｉｎ，ｆ ｉｎ ｙ ｉ ｔ ｒａ ｅ，ｓｍ ｐ ｅｏｐ ｒ ｔｏ ｎ ｏ ｘ ｅ ｉ ｌｔ ｉｈ ｌｗ ｏｓ． ｇ ｒ ｃｓｏ ｒｅ ｄｌ ｎ ｅ ｆｃ ｉ ｌ ｅ ａ ｉｎ ａ ｄ ｇｏ ｄ ｅ ｔ ｎｓｂｉｉｙ ｗ ｔ ｏ ｃ ｔ Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ：Ｐ８９ ＬＶ ５１ ＲＤ２；ＴＭ Ｐ１ ２； Ｌａ １ ｂＶ Ｉ ＥＷ ；ｔ ｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ｔ ｃ ｉ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｄｅｅ ｔｎｇ； ｗｉｅｅ ｓｃ ｍ ｍ ｕ ｃ ｔｏ ｒ ｌｓ ｏ ｎｉａ ｉｎ；ＰＩ ｃ ｎｔｏｌ Ｄ ｏ ｒ 。
基于LabVIEW的实验室远程监控系统设计与实现
1.3.1 课题要紧研究内容............................................................................................ 2 1.3.2 关键技术研究.................................................................................................... 2 第 2 章 系统总体方案设计............................................................................................... 3 2.1 系统需求分析........................................................................................................... 3 2.2 系统网络架构........................................................................................................... 3 2.3 系统功能模块划分................................................................................................... 5 第 3 章 可视化远程监控采集系统设计........................................................................... 6 3.1 系统硬件构成........................................................................................................... 6 3.2 传感器的选型........................................................................................................... 7 第 4 章 基于 LabVIEW 的监控系统设计..................................................................... 11 4.1 系统模块划分......................................................................................................... 11 4.2 用户认证模块设计................................................................................................. 11 4.3 用户界面设计......................................................................................................... 13 4.4 程序结构设计......................................................................................................... 15 4.5 数据采集模块设计................................................................................................. 16 4.5.1 模拟信号采集与显示模块设计 ...................................................................... 17 4.5.2 开关信号采集与显示模块设计...................................................................... 17 4.5.3 空调与照明开关输出模块设计...................................................................... 18 4.5.4 称重实验模块设计.......................................................................................... 18 4.5.5 涡流实验模块设计.......................................................................................... 20 4.5.6 转速测控实验模块设计.................................................................................. 21 4.5.7 振动实验模块设计.......................................................................................... 23 4.6 图像采集及压缩..................................................................................................... 24 4.6.1 图像采集.......................................................................................................... 24 4.6.2 图像压缩与远程传输...................................................................................... 26 4.7 系统远程公布的实现............................................................................................. 30 4.7.1 基于 DataSocket 的远程通信方式 ................................................................. 30 4.7.2 远程 Web 访问 ................................................................................................ 31 4.7.3 可视化监控系统远程公布实现...................................................................... 32 第 5 章 系统实现与运行................................................................................................. 37 第 6 章 终止语 ................................................................................................................. 42 答谢辞
基于LabVIEW的自动温度监控系统的设计
基于LabVIEW的自动温度监控系统的设计作者：何乾伟，王小魏，黄致尧来源：《科技视界》 2015年第27期何乾伟王小魏黄致尧（西南石油大学石油与天然气工程学院，四川成都610500）【摘要】传统的温度监控器功能完全依赖硬件实现，有精度低、速度慢、价格昂贵等缺点，根据温度监控的需要，结合虚拟仪器的特点，基于LabVIEW的开发平台设计了一种自动温度监控系统。
该系统主要完成了前面板和程序框图的设计，具有使用灵活、效率高、自动化程度高、操作简单、可实现用户自定义其功能等优点。
【关键词】温度监控系统；LabVIEW；程序；设计０引言借助于仪器仪表技术和计算机技术的飞速发展，虚拟仪器随之诞生，20世纪80年代，美国国家仪器公司首先提出虚拟仪器的概念，和传统仪器相比，虚拟仪器具有使用灵活、效率高、自动化程度高、操作简单、可实现用户自定义其功能等优点。
虚拟仪器已成为未来仪器发展的一种趋势，但这也对现有虚拟仪器技术提出了更高的要求。
本文重点介绍了一种基于LabVIEW而设计的数字化自动温度监控系统，在很大程度上解决了传统温度检测仪器的诸多弊端。
该仪器可以由用户自由地组合计算机平台、硬件、软件、以及各种实现应用所需要的附件，这种灵活性可由供应商定义，功能固定、独立的传统仪器无法与之相比。
１自动温度监控系统的设计指标该自动温度监控系统基于LebView而设计，在实现传统温度监控器所实现的功能的基础上，结合虚拟仪器的特点进而增加了一些传统仪器不具备的新功能，该设计实现的主要功能如下：1）实时监测温度数值；2）自动分析已检测温度，显示最大温度、最小温度和平均温度；3）设定温度的监控范围，出现异常时报警提示；4）华氏温度与摄氏温度之间互相转换；5）用户可以控制监测过程。
２自动温度监控系统的设计２.1前面板的设计前面板的设计主要包括显示部分和控制部分，具体设计步骤如下，图1为前面板的设计图。
2.1.1显示部分显示部分主要包括一个波形图表和多个字符串显示控件，波形图表用于显示当前温度值和规定的报警温度温度上下线，字符串显示控件分别用于显示设定的温度上下线、当前温度值、最大温度、最小温度和平均温度，以便于更加直观的观察各项温度的精确值。
基于Labview的远程PID温度控制系统_官伟
2011年第21期随着现代控制技术在工业控制领域的发展需要实时现场数据采集，控制，如电厂，钢厂，化工等行业需要的现场，那里的温度数据收集大量生产收集了非常重要的一部分。
在极端不利的条件下，温度测量，往往伴随着影响或高速高温气体，其共同特点是高温度的变化，是短暂的，响应时间，最多到MS 或PS 水平，测量流量巨大的力量是困难的。
目前，最常用的温度采集系统是一个集成的温度传感器和单片机的形式，这种友好的人机界面程序，调试周期长，变化不大方便，所以一个新的测量效率和自动化水平是较高发展趋势的温度控制系统[1]。
Lab view 是美国国家仪器公司开发的一种虚拟仪器平台，开发的一个代码来替换图标的编程语言文本来创建应用程序开发工具。
LabVIEW 的强大，提供了数据收集，分析和储存财富的库函数，包括数据采集器，GPIO ，Rs232/485各种手段，包括所有的标准通信总线功能特点。
设计使用LabVIEW 数据采集系统，可以收集各种模拟信号，但与NI 公司的数据采集板都比较贵，可以在单片机数据采集系统的实际开发。
本文设计了一种基于Labview 的单片机远程温度自动控制系统，并对其系统的组成、实现给出了详细描述。
1．系统硬件设计由计算机系统硬件，单片机，温度测量电路和温度控制电路。
该系统结合在一个电脑，一个强大的图形化编程软件和模块化硬件，灵活和基于计算机的测量和控制解决方案，建立适应建设系统的需要。
使用温度信号的传感器和单片机小系统的温度信号采集，调理和转换，然后再由通过RS -232串行数据传送到计算机，通过计算机和Labview 程序运行的输入数据进行分析处理，并最终由计算机显示的结果。
同时，通过计算机串口采样输入信号，利用Labview 中的PID 控制算法，求出系统输出信号的大小，再由串口将输出信号传输至外部温度控制电路，以实现温度控制。
1.1温度测量电路温度测量电路主要由温度传感器和信号调理部分组成。
基于Labview的远程温度、湿度监测与控制系统
仿真 ， 蟆 Ｉ ＤＣ 堤 ＣＡ Ｉ ＡＭＩ Ｅ ＣＡ Ｐ ＣＡ Ｉ Ｐ
基 ａｖ ｗ的 程 度、 度 测与 制 统 于Ｌｂｉ 远 温 湿 监 控 系 ｅ
邢 志 石 勇 ， 张 斌 ，
（ ． 械 工 程 学 院 ， 家庄 ０ ０ ０ ；． 国 人 民解 放 军 ９ ６ ７部 队 ， 京 １０ ０ ：． 阳军 区装 备 部 ， 阳 １０ ２ ） １ 军 石 ５ ０ ３ ２中 ６３ 北 ０ ０ ０ ３沈 沈 １ ０ １
２ ． 远 程 温 湿 度 监 控 系统 的 结 构 和 组 成 ２
Ｄ ｔＳｃｅ Ｃ ｎ ｅｔ ｎ ａ ｏｋ ｔ ｏｎｃｉ 属性 的配置对 话框 ， 图 ２ ａ ｏ 如 所示 。 配置 对话 框 的 Ｃ ｎ ｅｔｏ 中填 写 的 是该 控 件 用 于 ｏｎｃ ｔ 栏 Ｄ ｔＳｃｅ 通 信 的 Ｕ Ｌ地 址 。地 址 的 格 式 如 下 ：ｓ ： ａ ｏｋｔ ａ Ｒ ｄｔ／ ｐ／
ｓ ｒ ｅ ｎ ｍｅ ｄ ｔ ｎ ｍｅ ｅｖ ｒ ａ ／ ａａ ａ 。
在远 程 数 据采 集 中 ，不 同的 计算 机 中 的两 个类 型 相
同 的 Ｌ ｂ ｉｗ 控 件 设 置 相 同 的 Ｄａａｏ ｋ ｔｃ ｎ ｅｔ ｎ ａ ｖｃ ｔ ｃ ｅ ｏ ｎ ｃｉ ｓ ｏ
远程 洲 系统采 用 反馈 控 制 系统 完成 对 温湿 度 的控
摘
要： 给出 了虚拟远程监控 系统 的设计思想和实 现过程 ， 并通过虚拟 仪器 开发软
“
Ｌ ｂ ｗ 和 网络技 术， 实现远 ａ ｖｅ Ｊ 来
程 温 湿度 的监 测和 控 制 系统 的核 心内 容 。
关键词 ： 拟仪器 ； ａ ｖ ｗ； 虚 Ｌ ｂ ｉ 远程监控 ； ｅ 温湿度监控 系统 中ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分 类号 ： Ｐ ９ Ｔ３１ 文献 标识 码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ２ ２ ３ （ ０ ８）０ ０ ９ ＇ ２ ｉ０ － ３ ３ ２ ０ １ — ０ Ｏ ０
基于LabVIEW远程温度监测系统的设计
作者简介： 袁秋风（ １ ９ ８ ３ － ） ， 女， 讲师． Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ：ｘ ｉ ａ ｏ ｙ ａ ｏ ｐ ＠ １ ６ ３ ． （ ３ ｏ ｅ ｒ
第 １ 期
袁秋风 ： 基于Ｌ ａ ｂ Ｖ Ｉ Ｅ ｗ远程温度监测系统的设计
・５ １・
芯片将单片机 的ｒ Ｉ １ ’ Ｌ 电平转换为Ｒ Ｓ － ４ ８ ５ 信号 ， 布线采用屏蔽双绞线作为传
输介质． 下位 机程 序设 计 流程 图如 图２ 所示．
定时器 、 串 口初始化
３ 上位机设计
上位机监测软件采用 图形化编程软件Ｌ ａ ｂ Ｖ Ｉ Ｅ ｗ（ 实验室虚拟仪器集成 环境 ） 为开发平 台． Ｌ ａ ｂ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ内置数值运算 、 数据采集 、 数据分析等功能强
一 ｒ
大 的函数库 ， 能为用户提供简明、 直观、 易用 的图形编程方式 ， 能将繁琐复 杂 的语言编程简化成以菜单提示方式选择功能， 并且用线条将各种功能连
圆
图 ３ 用户名和密码正确的处理
“ 用户验证” 子ｖ Ｉ 的基本设计思路如下 ： （ １ ）使用Ａ Ｄ Ｏ Ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｒ ｅ ａ ｔ ｅ ． ｖ ｉ 建立数据库连接 ， 然后使 Ｊ ￣ Ｊ Ａ Ｄ Ｏ Ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｏ ｐ ｅ ｎ ． ｖ ｉ 打开数据库连接 （ 需指定数据源 ） ； （ ２ ）使） ￣ Ａ Ｄ Ｏ Ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｘ ｅ ｃ ｕ ｔ ｅ ． ｖ ｉ 执行
２ ２４— ２２ ５．
丽． 基 于Ｊ Ｓ Ｏ Ｎ 实现Ａ ｎ ｄ ｒ ｏ ｉ ｄ 智 能终端 与ｗｅ ｂ 服务器“ 面向对象 ” 的信息交换 叨．数字技术与应用， ２ ０ １ ２ （ ４ ） ：
基于LabVIEW的温度监控系统设计
１引 言 随 着 周 内施 Ｔ 技 术 和 铣 刨 机 行 业 的迅 速 发 ，我 们 需 要
Ｓ＝ ｕ △ｔ ／ （ Ｚ ｏ） ：２ Ｉ ／ （ Ｚ九 ）
式中： ｕ ． Ｔ作 速 度 ， 最 高 Ｔ 作速 度 ３ ０ ｍ ／ ａｉ ｒ ｎ ： ｕ ５ ～ｌ ６ ｍ／ ｓ ： Ｒ 一
参数 ， ：ｕ ， ／ ｕ 。
Ｏ ． ３ ｍ、 ０ ． ４ ｍ； Ｚ ． 转 了． 每排 ） Ｊ 具个 数 ， ３个 ： ． 运 动 学 进行人量铣刨过程分析 、 铣刨功率、 作 业 阻 力 计算 及 作 业 参 数 转 了 半 。 匹 方 面 的试 验 ， 这 就 离 小 开 相 的 铣 刨 试验 系统 ， 即 铣 刨 试 验 。 通 过 训 研 发 现 日前 困 内矬 的 关 于 铣 刨 转 了 的试 验 俞 ， 转 了血 为 ６ ０ ０ ａｍ， ｒ 转 了 转速 分 别 为 ｌ ６ ｍ／ ｓ 、 ５ ｍ／ ｓ 时， 则
显示 、 存储等 功能 。Ｌ ａ ｂ ＶＩ Ｅ Ｗ 通过 ＶＩ Ｓ Ａ 串口驱动程序和 单 片机进行通讯，采集温度数据。上位 需求 ， 如开始、 暂停 、 上下 限设置 等 。同时本系统还具有 良好的人机界面，可 以通过温度计和
图 ２ 串 口电路
关键词 ： Ｌ ａ ｂ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ
温度采集 串口 单片机
文献标识码 ： Ａ
Ｄ Ｓ １ ８ Ｂ ２ ０
文章编号： １ ０ ０ ７ ． ３ ９ ７ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ０ ９ ． １ ３ ４ ． ０ ２
中图分类号 ： Ｔ Ｐ ２ ７ ７
１ 引 言
２ ． ２串 口通 讯模 块
环境温度监测在工农业生产 、 科研 、 工作和 生活 中占有重
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第2卷第1期2009年3月上海电气技术JOURNAL OF SH ANGH A I ELECT RIC T ECH N OLOGYVol.2No.1M ar.2009文章编号:1674-540X(2009)01-020-05收稿日期:2009-01-05作者简介:唐丽婵(1983-),女,本科,主要从事机电产品技术研究工作,E -mail:t ang lichan@基于LabVIEW 的无线远程温度监控系统唐丽婵, 齐 亮, 王庆东, 陈江洪(上海电气集团股份有限公司中央研究院,上海200070)摘 要:介绍了一种利用无线传感器网络技术对空调温度信号进行采集传输,并利用实验室虚拟仪器集成环境(LabVIEW)强大的数据处理和显示功能对采集的数据进行实时处理、分析和显示。
成果已应用于上海电气中央研究院空调温度检测系统,证明该系统具有可靠性高、实时性强等优点,大大降低了成本。
关键词:实验室虚拟仪器集成环境;无线网络;串口通信中图分类号:T P 39 文献标识码:ATemperature Supervisory System by Wireless R em ote Comm unication Based on LabVIEWT A N G L ichan,QI L iang ,W A N G Qingdong ,CH EN J ianghong(Shang hai Elect ric Group Co.,Lt d.,Cent ral A cademe,Shang hai 200070,China)Abstract:This paper intr oduces a w ay to co llect the tem perature o f air -co ndition by w ireless senso r netw o rk techno logy.It uses LabV iew s big and pow erful handling data and show ing carries o ut a r eal-time processing,analyses and display s.After it is used as an air -co ndition tem perature super visor y sy stem in Shanghai electr ic central academy,that system has been demonstrated reliability,real time and so on,it has reduced cost g reatly.Key words:LabVIEW;w ir eless netw o rk;ser ial por t co mmunication近年来,我国电力供需矛盾十分突出,尤其是迎峰度夏期间,造成夏季电力缺口的重要原因是大量使用空调形成用电负荷高峰。
我国不少城市夏季用电高峰负荷的1/3以上是空调用电负荷,有的城市达到40%。
为缓解这一矛盾,国务院办公厅已发出 关于严格执行公共建筑空调温度控制标准的通知 ,要求公共建筑内所有单位夏季室内空调温度设置不得低于26 ,冬季室内空调温度设置不得高于20 。
上海电气集团股份有限公司中央研究院积极响应国家节能减排的号召,基于实验室虚拟仪器集成环境(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench,LabVIEW)开发了一套远程温度监控系统,对办公大楼各个房间的空调温度进行实时监控。
LabVIEW 是美国国家仪器公司基于G 语言开发的一种虚拟仪器平台。
它提供了丰富的数据采集、分析和存储库函数以及包括DAQ 、GPIB 、PXI 、VXI 、RS-232/485在内的各种仪器通信总线标准的所有功能函数[1]。
LabVIEW 与visual basic 、visual C++、2009年第1期唐丽婵,等:基于LabVIEW 的无线远程温度监控系统21delphi 、perl 等基于文本型程序代码的编程语言不同,采用图形模式的结构框图构建程序代码,因而在使用这种语言编程时,基本上不写程序代码,取而代之的是用图标、连线构成的流程图。
LabVIEW 具有直观的图形化开发环境,强大的数据处理功能,丰富的可视化显示功能,完备的仪器驱动程序,完善的外部代码接口和强大的网络功能等特点。
本文正是利用LabVIEW 的虚拟仪器技术对温度传感器的信号进行采集。
将采集到的数据利用多个无线路由器传送到ZigBee 协调器,通过协调器与PC 监控计算机通讯,在LabVIEW 环境下实现对各办公室室内温度进行监控,显示、查询实时温度与用电量的统计等功能,既充分利用了LabVIEW 强大的虚拟仪器技术,又降低了系统的开发成本,提高了效率。
1 系统硬件概述基于LabVIEW 的远程温度监控系统由温度传感器、无线网络节点、上位监控计算机组成。
系统通过温度传感器采集房间内的空调温度数据,经过模数转换单元将放大的温度信号数字化转换,通过路由器组成的无线M ESH 网络传输到Zig Bee 协调器,再通过串口与上位监视计算机通讯。
系统基本构架如图1所示。
图1 系统硬件构架图温度传感器可以根据用户的实际情况进行选择,选用美国DALLAS 公司最新推出的DS18B20数字式温度传感器。
DS18B20数字式温度传感器能够直接数字输出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位精度数值读数方式,可以分别在93.75m s 和750m s 内将温度值转化9位和12位的数字量。
该温度传感器的测温范围为-55~+125 ,精度为0.5 ,能应用于各种领域、各种环境的自动化测试和控制系统,使用方便灵活,测试精度高,优于任何传统的温度数字化、自动化测控设备。
在此基础上,同时选用SLM T 1-1智能温度数据采集模块,该模块可以对DS18B20数字温度传感器进行温度数据采集,显示、报警设定,数据传输,使温度巡迴检测系统获得高可靠性、低成本和最简单的布线结构。
它作为传统测温系统的理想替代品,具有体积小、测点多、组网灵活等特点。
无线网络是由不规则分布的无线节点组成的MESH 网,每个节点都可以单独完成信号接收和发射的任务。
传输协议采用低复杂度、低成本、低功耗和低速率的无线连接技术 ZigBee 技术,ZigBee 技术是近年通信领域的研究热点,具有低功耗、组网灵活的特点。
它工作于无需注册的2.4GHz ISM 频段,传输速率为10~250kB/s,传输距离为10~75m 。
监控计算机应用LabVIEW 8.5软件平台开发了一套远程实时温度监测系统。
构建监测界面和数据浏览界面,不仅能监视各个办公室空调的运行状态,提供现场图片、实时曲线图、以形象直观的动态图形方式显示设备的运行情况,还具备了历史数据查询、用电量的统计等功能。
具有测量准确可靠、反应迅速、功能强大、可扩展性良好等优点。
22上海电气技术2009年第1期2 系统软件设计2.1 硬件读写模块程序设计LabVIEW 提供了功能强大的虚拟仪器软件规范(Virtual Instrument Softw ar e A rchitecture,VISA)库[2],VISA 库驻留于计算机系统中,是计算机与仪器之间的软件层连接,用以实现对仪器的程控。
对于驱动程序、应用程序开发者而言,VISA 库函数是一套可方便调用的函数,其中核心函数可控制各种类型器件,而不用考虑器件的接口类型。
与其他现存的I/O 接口软件相比,VISA 具有以下几个特点: VISA 的I/O 控制功能适用于各种类型仪器,如VXI 仪器、GPIB 仪器、RS -232仪器、LAN 仪器等,也包含消息基器件、寄存器基器件、存储器器件等仪器操作; 与仪器硬件接口无关的特性,即利用V ISA 编写的模块驱动程序既可以用于嵌入式计算机V XI 系统,也可以用于通过M XI 、GPIB VXI 或1394接口控制的系统中,当更换不同厂家符合VPP 规范的硬件时,模块驱动程序无须改动; VISA 的I/O 控制功能适用于单处理器系统结构,也适于多处理器结构或分布式网络结构[3]。
VISA 库中常用的串口通讯函数有:VISA Config ure Serial Por t (串口配置)、VISA Write (读)、VISA Read(写)、VISA Close(关闭)。
VISA Configure Serial Port 对串口配置,进行初始化。
用该节点可以设置串口的波特率为9600、数据位为8、奇偶校验为none 、缓存大小以及流量控制为none 等参数。
利用计算机控制串口仪器设备时,会经常用到这个节点。
在进行串口通信前,首先要配置好串口,也就是先初始化串口,使计算机串口的各种参数设置与仪器设备的串口保持一致,才能正确的通信。
在该程序中只需在前面板通讯串口设置中,设定仪器的波特率19200,数据位为8,停止位为1,校验位none 。
VISA Wr ite 与VISA Read 是一组相对应的读写功能数据模块,前者是把w rite buffer 端口输入的数据写入由VISA resource name 端口指定的设备中,后者是从由VISA r esource name 端口指定的设备中读出指定长度的数据。
在实际应用中,用VISA Write 节点向Zig Bee 模块发送指令,用VISA Read 节点从ZigBee 的反馈信息中读取数值。
通过VISA 与仪器进行通讯的基本程序框图如图2所示。
图2 VISA 与串口通讯基本程序框图2.2 数据通信程序设计利用VISA 与ZigBee 实现通信可分为以下几个步骤: 初始化串口,设置串口的通信参数与ZigBee 模块的串口参数一致; 向ZigBee 发送模块节点查询指令; 延时500ms,等待ZigBee 执行命令,并返回相应的字符串; 从串口中读出ZigBee 的返回的字符串,并提取出节点地址; 对该节点地址发送温度查询指令,每隔一个扫描周期,按照上一步返回的各个节点地址,依次发送查询命令; 延时500ms,等待ZigBee 执行命令,并返回相应的字符串; 从串口中读出ZigBee 返回该节点的温度数据包,并提取出温度值; 关闭串口。
表1为模块查询命令格式。
2009年第1期唐丽婵,等:基于LabVIEW 的无线远程温度监控系统23例如,发送十六进制数为7E 00070843444E 4E 4F 3154,其中7E 为起始符,0007为字节长度,08为API 标识符,43为非0值,表示需要接受返回指令,444E 4E 4F 31转换成ASC 码为DNN01(即为查询模块名称为N01的地址),54为校验位。