摘 要：為了實現(xiàn)對溫室環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同監(jiān)控，將虛擬儀器技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有機的結(jié)合起來，在虛擬儀器開發(fā)平臺—LabVIEW7.1上設(shè)計了一套基于Datasocket的網(wǎng)絡(luò)化溫室測控系統(tǒng)。本文詳細介紹了該系統(tǒng)的硬件、軟件組成和遠程監(jiān)控的實現(xiàn)方法。 關(guān)鍵詞：虛擬儀器技術(shù);LabVIEW;溫室;遠程測控 [b][align=center]Designing Network Greenhouse Measurement and Control System with Virtual Instrument Wang Wendi Tang Juan Lv Changfei Huo Xiaojing[/align][/b] Abstract In order to realize the network interoperable monitoring to greenhouse environment，a set of greenhouse remote measurement and control system is designed based on Datasocket in virtual instrument development platform—LabVIEW7.1, combining network technology with virtual instrument technology. The systemic hardware composition and systemic software are introduced，and at the same time a way of realizing network monitoring is provided. Keywords Virtual instrument technology; LabVIEW; Greenhouse; Remote measurement and control CLC number: TP39 Document code: A 1 引言 　　隨著計算機技術(shù)的不斷提高，現(xiàn)代測控系統(tǒng)正向儀器的自動化、智能化、小型化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。虛擬儀器（Virtual Instrument簡稱VI）的出現(xiàn)給現(xiàn)代測控技術(shù)帶來了一場革命，它利用計算機系統(tǒng)的強大功能結(jié)合相應(yīng)的軟件，大大突破了傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、顯示、傳送、存儲方面的限制。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)的測量理念，使測量數(shù)據(jù)得到了真正意義上的共享，使遠程測量得以實現(xiàn)。傳統(tǒng)的溫室測控系統(tǒng)往往在現(xiàn)場操作，對溫室監(jiān)測受到地域的限制，為此我們利用虛擬儀器技術(shù)設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)化溫室測控系統(tǒng)，使遠程客戶端通過局域網(wǎng)或Internet也能對溫室進行監(jiān)測和控制，從而實現(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、被測試點以及數(shù)據(jù)庫等資源納入網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)資源共享，共同完成測試任務(wù)。使用網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器，人們可以在任何地點、任何時間獲得測量信息或數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)化的虛擬儀器也適合異地或遠程監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集、故障檢測、報警等。 　　網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器將傳統(tǒng)儀器由單臺計算機實現(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處理，分別使用獨立的硬件模塊實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的三大功能，以網(wǎng)線相連接，測試網(wǎng)絡(luò)的功能將遠遠大于系統(tǒng)中各部分的獨立功能。根據(jù)具體的工程實踐需要，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。隨著測試系統(tǒng)越來越龐大，測試節(jié)點或PC機的分布廣泛，需要分散的I/O系統(tǒng)模塊。此類系統(tǒng)模塊提供3種類型的元件：I/O模塊、接線座、網(wǎng)絡(luò)模塊，為工業(yè)檢測和控制應(yīng)用提供了最經(jīng)濟的解決策略。用戶可以通過以太網(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)測試中的數(shù)據(jù)采集卡（ DAQ）必須帶有遠端數(shù)據(jù)設(shè)備訪問的驅(qū)動軟件（RDA），這樣才能實現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上的資源共享。網(wǎng)絡(luò)測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、集線器、Datasocket服務(wù)器和遠程計算機等構(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NI公司生產(chǎn)的插入式數(shù)據(jù)采集板PCI6024E。 [align=center] 圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖[/align] 　　本系統(tǒng)用溫度傳感器、濕度傳感器和光照傳感器對溫室內(nèi)的實時數(shù)據(jù)進行采集并傳送給PCI6024E數(shù)據(jù)采集板，并由其將采集的電信號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為計算機可以識別的數(shù)字信號，進入預(yù)先編制好的實時數(shù)據(jù)分析處理程序，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、顯示、實時傳送和分析，同時利用以太網(wǎng)接口，通過通訊和數(shù)據(jù)發(fā)布模塊，實現(xiàn)與其他分析系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。 　　3.2系統(tǒng)的軟件設(shè)計 　　虛擬儀器的提出和實現(xiàn)帶來測控技術(shù)的一次革命，人們開始接受這一全新的儀器概念。LabVIEW作為適時推出的一個優(yōu)秀測控軟件開發(fā)平臺和虛擬儀器構(gòu)建環(huán)境，得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。 　　LabVIEW （Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，實驗室虛擬儀器工程平臺）是由美國國家儀器公司（National Instruments，簡稱NI）研制的基于圖形化編程語言G的開發(fā)環(huán)境。它結(jié)合了簡單易用的圖形式開發(fā)環(huán)境與靈活強大的編程語言，提供了一個直覺式的環(huán)境，與測量硬件緊密結(jié)合，能讓用戶迅速開發(fā)出滿足用戶需求的各種虛擬儀器系統(tǒng)。使用LabVIEW進行原理研究、設(shè)計、測試并實現(xiàn)儀器系統(tǒng)，可以縮短系統(tǒng)的開發(fā)時間，大大地提高了生產(chǎn)效率[2]。因此，本系統(tǒng)的應(yīng)用軟件均是基于LabVIEW平臺來開發(fā)和實現(xiàn)的。系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示。 [align=center] 圖2系統(tǒng)軟件模塊構(gòu)成[/align] 　　系統(tǒng)的各個軟件模塊都是在LabVIEW7.1環(huán)境下開發(fā)的。利用虛擬儀器技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化溫室測控系統(tǒng)由以下幾個模塊組成：（1）參數(shù)設(shè)置模塊;（2）數(shù)據(jù)采集模塊;（3）數(shù)據(jù)處理模塊;（4）遠程控制模塊;（5）系統(tǒng)幫助模塊。各個模塊之間是相互獨立的。這對于軟件的設(shè)計和日后升級改進都很有用處，保證了各個模塊開發(fā)的獨立性。參數(shù)設(shè)置模塊負責(zé)待測參數(shù)、采集通道號、采樣間隔、報警和溫室內(nèi)控制設(shè)備等參數(shù)的設(shè)定，數(shù)據(jù)采集模塊負責(zé)對溫度、濕度和光照信號的收集;數(shù)據(jù)處理模塊負責(zé)對被測信號的數(shù)字濾波、異常信號剔除和數(shù)值轉(zhuǎn)換;遠程控制模塊負責(zé)遠程客戶端能實現(xiàn)對溫室的監(jiān)測和控制;系統(tǒng)幫助模塊給操作者提供系統(tǒng)的功能及如何操作等相關(guān)內(nèi)容。 　　3.3 網(wǎng)絡(luò)化測控 　　LabVIEW強大的網(wǎng)絡(luò)通信功能使得用戶可以很容易地實現(xiàn)遠程測控，本系統(tǒng)選用DataSocket技術(shù)來實現(xiàn)遠程測控。DataSocket就是NI提供的一種編程工具，借助它可以在不同的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)源之間傳遞數(shù)據(jù)。DataSocket可以訪問本地文件以及HTTP和FTP服務(wù)器上的數(shù)據(jù)，DataSocket為低層通訊協(xié)議提供了一致的API（應(yīng)用編程接口），編程者無需為不同的數(shù)據(jù)格式和通訊協(xié)議編寫具體的程序代碼，而且這些數(shù)據(jù)源可以分布在不同的計算機上。 　　DataSocket使用一種增強數(shù)據(jù)類型來交換儀器類型的數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)類型包括數(shù)據(jù)特性（如采樣率、操作者姓名、時間及采樣精度等）和實際測試數(shù)據(jù)。DataSocket用類似于Web中的統(tǒng)一資源定位器（URL）定位數(shù)據(jù)源，URL不同的前綴表示了不同的數(shù)據(jù)類型，file表示本地文件，http為超文本傳輸資源，ftp為文件傳輸協(xié)議，OPC （OLE for Process Control）表示訪問的資源是OPC服務(wù)器，dstp（DataSocket Transfer Protocol）則說明數(shù)據(jù)來自DataSocket服務(wù)器的實時數(shù)據(jù)[3,4]。 　　利用DataSocket技術(shù)分別編寫服務(wù)器端與客戶端軟件，具體步驟如下：先將服務(wù)器前面板的各控件的DataSocket連接屬性進行設(shè)置，編好服務(wù)器程序;然后將將服務(wù)器端前面板的所有控件復(fù)制到一個新的VI中，即客戶端前面板與服務(wù)器端前面板完全相同;由于DataSocket只能傳遞控件的數(shù)據(jù)（控件對應(yīng)變量的值），而不能傳遞控件的屬性，因此客戶端根據(jù)控件值的變化而引起的控件屬性的變化的特點來編好客戶端程序。這樣就可以實現(xiàn)客戶端與服務(wù)器端的前面板運行變化完全相同，即客戶端不僅可以顯示出服務(wù)器端前面板顯示的溫室的實時數(shù)據(jù)和控件狀態(tài)，而且可以控制服務(wù)器端面板上的控件動作，從而達到對溫室進行網(wǎng)絡(luò)化測控的目的。 4 結(jié)束語 　　將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入測控領(lǐng)域，不僅是虛擬儀器發(fā)展的必然，也是很多測控任務(wù)的要求。通過網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器，人們不僅可以共享測量數(shù)據(jù)，而且可以構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)，從而可以在更大范圍內(nèi)提高人們的測控效率。實踐證明，LabVIEW7.1開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)化溫室遠程測控系統(tǒng)利用虛擬儀器、網(wǎng)絡(luò)把現(xiàn)有的軟、硬件資源和網(wǎng)絡(luò)帶來的各種好處充分利用起來，實現(xiàn)各種資源最有效、最合理的配置，適應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)化的需要，具有廣闊的應(yīng)用前景。 　　本文作者創(chuàng)新點：通過網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器，組建基于DataSocket技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化溫室測控系統(tǒng)，實現(xiàn)對溫室的遠程監(jiān)控。 參考文獻： 　　[1]王承，何志偉.基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的自動化測試系統(tǒng)的互連及實現(xiàn)[J].計算機測量與控制，2002,10（2）:84-86 　　[2]鄧焱，王磊等主編.LABV I EW7. 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