1 引言

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷提高，現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)正向儀器的自動(dòng)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(jiǎn)稱vi)的出現(xiàn)給現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)帶來(lái)了一場(chǎng)革命，它利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的強(qiáng)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(chǔ)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(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(cè)和控制應(yīng)用提供了最經(jīng)濟(jì)的解決策略。用戶可以通過(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)。

　　3.2系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

　　虛擬儀器的提出和實(shí)現(xiàn)帶來(lái)測(cè)控技術(shù)的一次革命，人們開(kāi)始接受這一全新的儀器概念。labview作為適時(shí)推出的一個(gè)優(yōu)秀測(cè)控軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)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(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程平臺(tái))是由美國(guó)國(guó)家儀器公司(national instruments，簡(jiǎn)稱ni)研制的基于圖形化編程語(yǔ)言g的開(kāi)發(fā)環(huán)境。它結(jié)合了簡(jiǎn)單易用的圖形式開(kāi)發(fā)環(huán)境與靈活強(qiáng)大的編程語(yǔ)言，提供了一個(gè)直覺(jué)式的環(huán)境，與測(cè)量硬件緊密結(jié)合，能讓用戶迅速開(kāi)發(fā)出滿足用戶需求的各種虛擬儀器系統(tǒng)。使用labview進(jìn)行原理研究、設(shè)計(jì)、測(cè)試并實(shí)現(xiàn)儀器系統(tǒng)，可以縮短系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)時(shí)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(tái)來(lái)開(kāi)發(fā)和實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　系統(tǒng)的各個(gè)軟件模塊都是在labview7.1環(huán)境下開(kāi)發(fā)的。利用虛擬儀器技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化溫室測(cè)控系統(tǒng)由以下幾個(gè)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(yuǎn)程控制模塊；(5)系統(tǒng)幫助模塊。各個(gè)模塊之間是相互獨(dú)立的。這對(duì)于軟件的設(shè)計(jì)和日后升級(jí)改進(jìn)都很有用處，保證了各個(gè)模塊開(kāi)發(fā)的獨(dú)立性。參數(shù)設(shè)置模塊負(fù)責(zé)待測(cè)參數(shù)、采集通道號(hào)、采樣間隔、報(bào)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(fù)責(zé)對(duì)溫度、濕度和光照信號(hào)的收集；數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)對(duì)被測(cè)信號(hào)的數(shù)字濾波、異常信號(hào)剔除和數(shù)值轉(zhuǎn)換；遠(yuǎn)程控制模塊負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程客戶端能實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室的監(jiān)測(cè)和控制；系統(tǒng)幫助模塊給