虛擬儀器+網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)溫室測(cè)控系統(tǒng)

1 引言

　虛擬儀器技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合，使虛擬儀器系統(tǒng)更加突破了傳統(tǒng)的測(cè)量理念，使測(cè)量數(shù)據(jù)得到了真正意義上的共享，使遠(yuǎn)程測(cè)量得以實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的溫室測(cè)控系統(tǒng)往往在現(xiàn)場(chǎng)操作，對(duì)溫室監(jiān)測(cè)受到地域的限制，為此我們利用虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)化溫室測(cè)控系統(tǒng)，使遠(yuǎn)程客戶(hù)端通過(guò)局域網(wǎng)或Internet也能對(duì)溫室進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，從而實(shí)現(xiàn)了真正意義上的虛擬儀器。

　　2 網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器技術(shù)

　　網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器也稱(chēng)為虛擬儀器網(wǎng)絡(luò)化[1]，其一般特征是指將虛擬儀器、昂貴的外部設(shè)備、被測(cè)試點(diǎn)以及數(shù)據(jù)庫(kù)等資源納入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)資源共享，共同完成測(cè)試任務(wù)。使用網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器，人們可以在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間獲得測(cè)量信息或數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)化的虛擬儀器也適合異地或遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集、故障檢測(cè)、報(bào)警等。

　　網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器將傳統(tǒng)儀器由單臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的三大功能：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析以及圖形化顯示分開(kāi)處理，分別使用獨(dú)立的硬件模塊實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的三大功能，以網(wǎng)線(xiàn)相連接，測(cè)試網(wǎng)絡(luò)的功能將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于系統(tǒng)中各部分的獨(dú)立功能。根據(jù)具體的工程實(shí)踐需要，可以構(gòu)成各種樣式的網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器。

　　網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器由以下幾部分組成：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、虛擬儀器(有網(wǎng)絡(luò)測(cè)試功能)、分散的I/O系統(tǒng)模塊、數(shù)據(jù)采集卡和控制器。目前通用的虛擬儀器平臺(tái)通常具有很多網(wǎng)絡(luò)方面的功能，這樣使得建立網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器更加容易和方便，而不必去學(xué)習(xí)復(fù)雜的TCP/IP傳輸協(xié)議。隨著測(cè)試系統(tǒng)越來(lái)越龐大，測(cè)試節(jié)點(diǎn)或PC機(jī)的分布廣泛，需要分散的I/O系統(tǒng)模塊。此類(lèi)系統(tǒng)模塊提供3種類(lèi)型的元件：I/O模塊、接線(xiàn)座、網(wǎng)絡(luò)模塊，為工業(yè)檢測(cè)和控制應(yīng)用提供了最經(jīng)濟(jì)的解決策略。用戶(hù)可以通過(guò)以太網(wǎng)將這些模塊集成到已有的虛擬儀器系統(tǒng)中或與RS-232, RS-485等串行設(shè)備通信連接。網(wǎng)絡(luò)測(cè)試中的數(shù)據(jù)采集卡( DAQ)必須帶有遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)設(shè)備訪問(wèn)的驅(qū)動(dòng)軟件(RDA)，這樣才能實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上的資源共享。網(wǎng)絡(luò)測(cè)試中所使用的儀器必須是帶有網(wǎng)絡(luò)功能的控制器，即GPIB-ENET。

　　3 系統(tǒng)構(gòu)成

　　3.1系統(tǒng)的硬件配置

　　網(wǎng)絡(luò)化溫室測(cè)控系統(tǒng)硬件由溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、數(shù)據(jù)采集板、集線(xiàn)器、Datasocket服務(wù)器和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)等構(gòu)成。如圖1所示。其中溫度傳感器選用 JWSL溫度變送器，濕度傳感器為JWSL濕度變送器，光照傳感器選用北京昆侖海岸傳感技術(shù)中心生產(chǎn)的ZD-VB照度變送器，數(shù)據(jù)采集板選擇了美國(guó)NI公司生產(chǎn)的插入式數(shù)據(jù)采集板PCI6024E。

　　圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

　　本系統(tǒng)用溫度傳感器、濕度傳感器和光照傳感器對(duì)溫室內(nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并傳送給PCI6024E數(shù)據(jù)采集板，并由其將采集的電信號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)入預(yù)先編制好的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析處理程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、顯示、實(shí)時(shí)傳送和分析，同時(shí)利用以太網(wǎng)接口，通過(guò)通訊和數(shù)據(jù)發(fā)布模塊，實(shí)現(xiàn)與其他分析系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。