為鐵路諧波干擾搭建一個(gè)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)

　　MVB通信

　　我們需要用一塊MVB協(xié)議的通信卡捕獲不同牽引單元上的不同信號(hào)。 通過(guò)使用DLL-specific LabVIEW VI，PXI平臺(tái)和LabVIEW 將整個(gè)機(jī)箱配置為一個(gè)整體，使得數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)卡和應(yīng)用程序之間的傳輸快速而容易。

　　計(jì)算機(jī)同步

　　我們的主要設(shè)計(jì)要求之一是能夠在遠(yuǎn)距離運(yùn)動(dòng)的情況下精確地同步多臺(tái)電腦。

　　為了達(dá)到所需的同步，我們決定用NI PXI-6682定時(shí)和同步模塊與全球定位系統(tǒng)（GPS）達(dá)到同步。 該模塊化的設(shè)備能夠很好的適應(yīng)我們的系統(tǒng)集成，可以很容易融入到整個(gè)應(yīng)用程序中，實(shí)現(xiàn)更精確地設(shè)備同步。

　　GPS 用戶(hù)界面

　　為了形象化的顯示鐵路上測(cè)試點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的位置， 我們通過(guò)連接在PXI-6682上的天線(xiàn)接收GPS坐標(biāo)信號(hào)，并將坐標(biāo)發(fā)送給集成了Google Earth的用戶(hù)界面。我們通過(guò)3G連接到Google Earth（谷歌地球），假如該地點(diǎn)沒(méi)有信號(hào)覆蓋，我們就使用已經(jīng)緩存好的軟件地圖代替。

　　應(yīng)用程序

　　我們用LabVIEW開(kāi)發(fā)了應(yīng)用程序， 因?yàn)樗軌蚝苋菀椎貙⒌母鞣N不同的硬件模塊集成，具有強(qiáng)大的圖形化的開(kāi)發(fā)環(huán)境，并提供了一種可視化的編程環(huán)境。

　　這個(gè)應(yīng)用程序被設(shè)計(jì)成能夠在兩種完全不同的環(huán)境里運(yùn)行：第一種是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、監(jiān)控和實(shí)時(shí)處理；第二種是長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)采集，這個(gè)過(guò)程完全自動(dòng)（沒(méi)有任何人的干預(yù)），并且是在一個(gè)不間斷電源（UPS）的支持下。

　　我們將這個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分成三個(gè)主要模塊。

　　初始化

　　在初始化模塊中，我們的基本參數(shù)有探針使用的數(shù)量、MVB的通信參數(shù)，火車(chē)的類(lèi)型和型號(hào)以及各種顯示控件（例如與驅(qū)動(dòng)單元）的通訊和狀態(tài)的驗(yàn)證。

　　電壓、電流和GPS

　　這個(gè)模塊是負(fù)責(zé)配置以及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，這些數(shù)據(jù)來(lái)自連接到計(jì)算機(jī)的不同的傳感器和GPS信號(hào)。如果應(yīng)用程序正在以實(shí)時(shí)分析模式運(yùn)行，那么該部分還執(zhí)行信號(hào)處理的任務(wù)，例如信號(hào)濾波、均方根值運(yùn)算、阻抗、速度計(jì)算以及結(jié)果顯示。

　　MVB變量

　　這個(gè)模塊負(fù)責(zé)建立MVB通信，通過(guò)使用LabVIEW call functions VI調(diào)用在ANSI C中開(kāi)發(fā)的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（dll）來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些變量也要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)記錄和顯示。

　　這些模塊通過(guò)定時(shí)循環(huán)保持同步。計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間是通過(guò)NI 6682模塊提供的GPS時(shí)間實(shí)現(xiàn)同步的。

　　為了實(shí)現(xiàn)記錄過(guò)程的自動(dòng)化，我們通過(guò)NI-6120模塊發(fā)送一個(gè)模擬信號(hào)給UPS（不間斷電源）。這個(gè)信號(hào)是一個(gè)讓UPS斷開(kāi)的命令，這樣它就進(jìn)入了待機(jī)模式。然后PXI就可以安全的關(guān)閉了，這樣可以防止數(shù)據(jù)丟失。

　　數(shù)據(jù)管理和處理

　　我們需要一個(gè)解決方案來(lái)快速地管理大量的數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)濾波，在時(shí)域和頻域分析數(shù)據(jù)，并且可以生成自動(dòng)化腳本。所以，我們使用NI DIAdem數(shù)據(jù)管理軟件來(lái)滿(mǎn)足這些要求。

　　結(jié)論

　　采用NI PXI平臺(tái)，我們?yōu)橐苿?dòng)牽引單元開(kāi)發(fā)了一種模塊化、結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。我們選擇了LabVIEW作為開(kāi)發(fā)環(huán)境，因?yàn)槠渲庇^的圖形化開(kāi)發(fā)特性、靈活、易于通過(guò)MVB協(xié)議集成和維護(hù)。DIAdem數(shù)據(jù)管理軟件通過(guò)自動(dòng)使用腳本報(bào)告節(jié)省了我們的數(shù)據(jù)處理時(shí)間和精力。

　　隨著NI軟件和硬件所提供的集成效果不斷的發(fā)展和完善，我們可以很容易地更新，以適應(yīng)可能發(fā)生在鐵路部門(mén)的系統(tǒng)級(jí)的改變。