ＬａｂＳＱＬ技術(shù)在輸油泵遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

[摘要]本文介紹了在虛擬儀器編程環(huán)境下利用LabSQL訪問數(shù)據(jù)庫的方法，詳細(xì)介紹了LabSQL的配置、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢及其與access數(shù)據(jù)庫的連接，并成功地應(yīng)用于輸油泵遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了溫度、振動(dòng)等信號(hào)的實(shí)時(shí)記錄存儲(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]虛擬儀器 輸油泵遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫 LabSQL

一、引言

LabVIEW采用圖形化的編程語言、直觀的前面板和流程圖相結(jié)合的方式來構(gòu)建虛擬儀器。相對(duì)于傳統(tǒng)編程方式而言，LabVIEW簡(jiǎn)單易學(xué)，節(jié)省了開發(fā)周期。它提供了豐富的圖形界面組件和庫函數(shù)，為用戶設(shè)計(jì)各種專業(yè)軟件提供方便。此外，LabVIEW還面向應(yīng)用，支持模塊化和層次化結(jié)構(gòu)，易于在不同平臺(tái)上移植。該文基于LabVIEW的上述優(yōu)勢(shì)，選擇其為軟件開發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)輸油泵遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件。

在計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件開發(fā)中，很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)是用戶可以對(duì)實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、查詢、分析以及報(bào)表、打印等操作。這就要求建立一個(gè)安全、高效的數(shù)據(jù)庫對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。LabVIEW雖然擁有很多的專業(yè)設(shè)計(jì)功能，但是沒有提供直接訪問數(shù)據(jù)庫的方法，需要其他的輔助方法來進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的訪問。文中提出一種通過LabVIEW用戶開發(fā)的免費(fèi)LabVIEW數(shù)據(jù)庫訪問工具包LabSQL實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問。

二、LabSQL簡(jiǎn)介

LabSQL是一個(gè)免費(fèi)的、多數(shù)據(jù)庫、跨平臺(tái)的LabVIEW數(shù)據(jù)庫訪問的工具包。目前版本是LabSQL1.1a，可在http://jeffreytravis.com下載。此工具包提供17個(gè)VI，此外國(guó)內(nèi)由楊樂平等編著的《LabVIEW高級(jí)程序設(shè)計(jì)》的隨書光盤中有教程作者開發(fā)的5個(gè)VI作為這個(gè)工具包的補(bǔ)充。本測(cè)試系統(tǒng)添加新記錄到Access數(shù)據(jù)庫用到這5個(gè)VI中的ADO Recordset Addnew.vi。

LabSQL支持Windows操作系統(tǒng)中任何基于ODBC（Open Database Connectivity，開放式數(shù)據(jù)庫互接）的數(shù)據(jù)庫，包括Access，SQLServer，Oracle，Sybase等。LabSQL利用Microsoft ADO（Microsoft ActiveX Data Objects）以及SQL（Structured Query Language，結(jié)構(gòu)化查詢語言）語言來完成數(shù)據(jù)庫的訪問，將復(fù)雜的底層ADO及SQL封裝成一系列的LabSQLVis，使得LabVIEW與數(shù)據(jù)庫的通信變得方便。

三、LabSQL配置

在使用LabSQL實(shí)現(xiàn)LabVIEW與Access數(shù)據(jù)庫通信之前，首先需要在Windows操作系統(tǒng)中的ODBC數(shù)據(jù)源中創(chuàng)建一個(gè)DSN(Data Source Name，數(shù)據(jù)源名)。LabSQL與數(shù)據(jù)庫之間的連接就是建立在DSN基礎(chǔ)之上的。為了今后使用數(shù)據(jù)庫的方便性，本系統(tǒng)有別于其他通過控制面板進(jìn)行DSN設(shè)置的方法，而通過在開始菜單中顯示管理工具的方法進(jìn)入數(shù)據(jù)源（ODBC）設(shè)置。

DSN的創(chuàng)建步驟如下：

第一步：?jiǎn)螕羧蝿?wù)欄“開始”，彈出開始菜單，在空白處單擊右鍵，彈出屬性，單擊屬性并隨后選擇開始菜單上的自定義，彈出自定義“開始”菜單，選擇高級(jí)，在系統(tǒng)管理工具欄目下，選擇在“所有程序”菜單和“開始”菜單上顯示選項(xiàng)；

第二步：在開始菜單管理工具下選擇數(shù)據(jù)源（ODBC），彈出ODBC數(shù)據(jù)源管理器；

第三步：在用戶DSN下，單擊“添加（D）...”按鈕；

第四步：在隨后出現(xiàn)的“創(chuàng)建新數(shù)據(jù)源”對(duì)話框中的驅(qū)動(dòng)程序列表中選擇“Microsoft Access Driver(*.mdb)”，并單擊完成按鈕；

第五步：在隨后出現(xiàn)的對(duì)話框中的“數(shù)據(jù)源名”一欄中創(chuàng)建DSN名稱DTDB，說明中輸入（Displacement Test Database），再利用“選擇”按鈕選擇需要使用的數(shù)據(jù)庫，單擊“確定”按鈕。

這樣，就完成了DSN的創(chuàng)建，從此以后，LabSQL就可以利用這些DSN訪問與之相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫了。

四、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是輸油泵遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可以作為后續(xù)數(shù)據(jù)分析的數(shù)據(jù)來源和歷史數(shù)據(jù)以備查詢。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方法有很多，本測(cè)試系統(tǒng)采用由第三方開發(fā)的LabSQL作為L(zhǎng)abVIEW與Access數(shù)據(jù)庫的接口程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

LabVIEW中以字符的格式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，讀出時(shí)也是以字符格式讀出，因此在程序設(shè)計(jì)的過程中，需要將溫度、振動(dòng)等數(shù)值型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成字符格式。轉(zhuǎn)換的VI是Number to Fractional String，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成3位精度的浮點(diǎn)字符串實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，由Build Array將存儲(chǔ)在移位寄存器中的數(shù)據(jù)建立2D數(shù)組，由Transpose 2D Array將數(shù)組轉(zhuǎn)置，以便按一條記錄的形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)對(duì)話框如圖1所示。

LabSQL程序是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的關(guān)鍵，其中ADO Recordset Open.vi的設(shè)置項(xiàng)CursorType設(shè)置很重要，本測(cè)試系統(tǒng)設(shè)置為Openstatic，這樣可以實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫已有數(shù)據(jù)的后面存儲(chǔ)新的數(shù)據(jù)，而不會(huì)對(duì)原數(shù)據(jù)造成影響。利用For循環(huán)（For Loop）的自動(dòng)索引功能，將第0幀的數(shù)組數(shù)據(jù)按行讀出，并利用LabSQL的ADO Recordset Addnew.vi添加新記錄。For循環(huán)運(yùn)行次數(shù)由采樣點(diǎn)數(shù)設(shè)定。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序框圖如圖2所示。

五、數(shù)據(jù)查詢模塊設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢采用LabSQL的VI編程。在程序設(shè)計(jì)的過程中，由于受到讀取數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)是向數(shù)據(jù)庫中添加記錄的逆過程思路的影響，會(huì)考慮再次利用循環(huán)結(jié)構(gòu)的自動(dòng)索引功能，采用嵌套循環(huán)結(jié)構(gòu)，首先讀取記錄的單個(gè)記錄值，組成1D數(shù)組，然后利用外層的循環(huán)結(jié)構(gòu)自動(dòng)索引功能將累積的1D數(shù)組累積成2D數(shù)組后，再輸出。這樣做會(huì)利用LabSQL的一些Recordset VI，最終可以實(shí)現(xiàn)讀取數(shù)據(jù)。由于LabSQL源代碼公開，可以打開這個(gè)VI的框圖程序，就可以看到其框圖程序恰是按上述思路設(shè)計(jì)的，這時(shí)便會(huì)體會(huì)到LabSQL為L(zhǎng)abVIEW對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問提供了極大的方便。SQL Fetch Data.vi的框圖程序如圖3所示。

由上圖可以看到，LabSQL的SQL Fetch Data.vi利用了循環(huán)嵌套，內(nèi)部For循環(huán)用Field（字段）數(shù)量（Filed Count.vi）來控制，外部循環(huán)用數(shù)據(jù)是否為最后一條來控制。充分利用循環(huán)的自動(dòng)索引功能，將讀出數(shù)據(jù)分兩個(gè)步驟建成1D數(shù)組和2D數(shù)組，最后輸出查詢結(jié)果和數(shù)據(jù)行數(shù)。

按下查看實(shí)驗(yàn)記錄按鈕就會(huì)顯示如圖4查詢數(shù)據(jù)對(duì)話框，填寫查詢的日期和檢測(cè)人的姓名，數(shù)據(jù)就會(huì)顯示在前面板的表格中而且也可以對(duì)他們進(jìn)行曲線顯示。圖5所示了部分程序框圖。

六、遠(yuǎn)程控制模塊

Web Server技術(shù)是將VI的前面板窗口以網(wǎng)頁的形式發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)上，將這樣的VI前面板窗口嵌入到一個(gè)網(wǎng)頁當(dāng)中，可以實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)頁中的遠(yuǎn)程虛擬儀器。用戶可以用極為簡(jiǎn)單的方式直接在本地的客戶端計(jì)算機(jī)上打開并操作位于遠(yuǎn)程服務(wù)器端計(jì)算機(jī)上VI面板，并在網(wǎng)頁中直接操作。具體步驟包括在Labview Web Server端的計(jì)算機(jī)上開啟Labview Web Server服務(wù)并對(duì)其以下四個(gè)方面進(jìn)行配置，并需在客戶端計(jì)算機(jī)上安裝Run-Time Engine。如圖6所示。

（1）文件路徑和網(wǎng)絡(luò)設(shè)置；（2）客戶機(jī)訪問權(quán)限設(shè)置；（3）VI訪問權(quán)限設(shè)置；（4）使用Web Publishing Tool將網(wǎng)頁發(fā)布出去。

七、結(jié)論

實(shí)踐證明，LabVIEW中利用LabSQL數(shù)據(jù)庫訪問工具包實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問，比其它方式操作更簡(jiǎn)潔，更容易理解。不需精通ActiveX技術(shù)和SQL語言，充分利用了現(xiàn)有的資源，就可以對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行實(shí)時(shí)操作。這也使得由LabVIEW組成的新一代監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件在數(shù)據(jù)處理方面具備以下優(yōu)點(diǎn)：（1）成本低；（2）應(yīng)用范圍廣泛；（3）界面直觀；（4）軟件設(shè)計(jì)速度效率高。所以利用LabSQL訪問數(shù)據(jù)庫是值得進(jìn)一步推廣的方法。

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（作者單位：浙江理工大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院）