基于ＬａｂＶＩＥＷ的粉塵排放遠程監控系統研究

曾思明　楊冠玲

摘 要：針對大氣環境監測數據反饋時間長，不利于指導生產的問題，同時為了簡化數據傳輸的過程，基于虛擬儀器開發平臺LabVIEW 8.0進行了粉塵排放遠程監控系統的設計和研究。該系統使用NI公司生產的數據采集卡，利用數據采集助手DAQ Assistant對數據采集卡進行驅動，并采用DataSocket通信技術進行數據的實時、遠程采集，實現了對粉塵排放的遠程監控。實驗證明該系統是穩定可靠的。

關鍵詞：虛擬儀器;LabVIEW;DataSocket技術;粉塵排放;計算機遠程在線監控

中圖分類號：TN247文獻標識碼：A

文章編號：1004-373X(2009)05-139-03

Research on Telemeasuring-controlling System for Dust Emissions Based on LabVIEW

ZENG Siming1,YANG Guanling2

(1.Department of Experimental Teaching，Guangdong University of Technology,Guangzhou,510006,China;

2.School of Physics and Telecommunication Engineering,South China Normal University,Guangzhou,510631,China)

Abstract：According to the problem of long time for the feedback of data of atmospheric environment,not benefit for the production,and in order to simplify the process of data transmission,the research on telemeasuring-controlling system for dust emission measurement based on virtual instrument investigation field LabVIEW 8.0 has been conducted.Using DAQ Assistant to drive the data acquisition card produced by NI Company.And collecting the data for telemeasuring-controlling system real time based on the DataSocket technique.Experiments show that the system is stable and reliable.

Keywords：virtual instrument;LabVIEW;DataSocket technology;dust emissions;online remote computer monitoring and controlling

當前，我國生態環境的總體惡化趨勢尚未得到根本扭轉，環境污染狀況日益嚴重。以粉塵和S0₂為代表的煤煙型污染是我國大氣污染的普遍問題。其中,煙囪排放到大氣的粉塵是最主要的污染之一，對人類的身體健康造成很大危害。因此，對粉塵排放監測的必要性已日益得到社會的認同，有關此類環境監測的儀器也在不斷地得到完善,但是仍存在諸如監測數據反饋時間長，不利于指導生產；對于某些危險、環境惡劣、不適合人員操作的監測站不便長期進行現場監控；測量數據的傳輸過程過于復雜等問題。針對上述問題，利用虛擬儀器技術和網絡通信技術，使用LabVIEW中的通信功能模塊，在LabVIEW 8.0軟件平臺上采用圖形化編程語言搭建了粉塵排放遠程監控系統。

1 虛擬儀器遠程監控的實現

LabVIEW是一種基于圖形化編程語言的虛擬軟件開發工具，其中DataSocket是NI公司提供的一種網絡傳輸技術，它建立在TCP/IP協議的基礎之上，但是卻不用進行復雜的底層TCP編程，只能通過計算機網絡向多個遠程終端同時傳播現場的測量數據。它極大地簡化了應用程序之間以及計算機之間的數據傳輸過程。因此使用DataSocket技術進行傳輸數據對于用戶來說是相當方便的。無論是通過編程的方法,還是前面板對象鏈接的方法,使用DataSocket技術，計算機都可以在LabVIEW程序運行后通過Internet互相傳輸數據。

2 DataSocket技術在粉塵排放遠程監控中的應用

實驗室已經成功地研制出來一套激光粒度儀系統。該系統利用SSPA探測器來探測激光經過模擬煙囪后的散射光信號，同時用NI公司提供的數據采集卡M6220采集散射光信號，然后進行數據處理，以反映出煙囪粉塵排放的狀況，這些工作都是在LabVIEW8.0軟件平臺上進行的。當然，這套模擬系統最終要安裝在工廠的煙囪里，以實現監控粉塵排放的功能，這也涉及到遠程監控的問題。通過對幾種方案的對比，鑒于LabVIEW中DataSocket網絡傳輸技術的強大功能及其操作簡單的特性，采用該方案對煙囪粉塵排放狀況進行了實時在線監控。

使用DataSocket傳輸數據有兩種方法，一種是在前面板控件之間傳輸數據；另一種是在程序中傳輸數據。在實驗室中分別采用了這兩種方法進行實驗。

第一種是使用DataSocket來鏈接前面板對象。首先必須在現場執行采集信號任務的計算機上用LabVIEW8.0編寫采集程序，然后在該程序的前面板上對準備鏈接的對象屬性進行一些必要的設置即可實現鏈接，該設置包括鏈接方式、鏈接類型和鏈接位置的設定。圖1為現場粉塵排放數據采集的前面板程序，該前面板對象包括了采樣通道、采樣速率、采點數、信號顯示、啟動停止按鈕以及存儲按鈕等。在采集現場隔壁的另一臺電腦上把這些對象放入前面板，不過在這里對象之間就不再需要連線了，只需要在對象的屬性上進行相應的設置即可實現對現場采集程序的遠程控制。圖2為用戶遠程監控粉塵排放樣數據采集的前面板程序。遠程用戶可以通過圖2所示的前面板程序中的控制件控制現場的數據采集過程，同時現場采集方式和數據的變化也會反饋到遠程用戶端。例如，在粉塵排放現場有一臺計算機采集數據，那么遠程用戶就可以通過另一臺計算機控制采集數據的程序運行，修改它的采樣通道和采樣次數，并讀取它的采樣數據。還可以把現場進行數據處理后的結果界面傳輸到遠程用戶端，或者在遠程用戶端對數據進行處理,并最終得到粉塵的排放狀況。

第二種是使用編程的方法來建立鏈接。可以利用函數子模板中的DataSocket Write和DataSocket Read 函數來編寫程序。首先在采集現場的一臺計算機上用DataSocket Write寫數據，這臺計算機在運行程序之前必需打開DataSocket Serve，然后在另一臺計算機上編寫程序調用DataSocket Read函數,從URL指定的位置(即現場采集的計算機地址)讀取數據。使用該方式傳輸數據時，DataSocket Serve只向數據客戶發布最新的數據。當發布數據的計算機比接收數據的計算機運行快時，則一些數據還沒被讀取就被覆蓋掉，那么就會造成數據丟失。為了確保傳輸數據的準確性，應該使用數據緩沖區的方法來傳輸數據。在編寫該程序的過程中采用了DataSocket模塊中的DataSocket Select URL函數、DataSocket Open函數、DataSocket Read函數和DataSocket Close函數。圖3、圖4分別為向DataSocket寫現場采集到的數據和采用緩沖方式讀取現場數據的程序框圖。圖4中的程序運行后，會彈對話框提示用戶選擇一個數據源，并將用戶選擇的URL輸出，這樣現場采集的計算機與遠程計算機之間的鏈接就建立起來了。

此外,也可以在Web上發布程序。使用LabVIEW的Web服務器,可以在網絡上發布LabVIEW程序的前面板圖像，以便供具有使用權限的遠程計算機瀏覽。只需在發布程序的計算機上的LabVIEW中打開和設置Web服務器以后，那么網絡上的計算機不管是否安裝了LabVIEW，只要按規定格式在Web瀏覽器中輸入正確的URL,就可以動態地查看Web服務器所在計算機內存中程序的前面板。圖5給出網絡上的一臺計算機利用Web瀏覽器查看現場監測粉塵排放時程序前面板的網頁。

在實際應用中,可以采取以上幾種方法相結合的方式來建立粉塵排放遠程監控系統。設想的大氣環境監測系統主要是由現場監測站、數據信息中心、政府環保部門、廣州市環科所等單位，通過Internet連接起來，可以實現一個建立環境信息數據庫、共享環境監測數據、交流相關信息的網絡信息平臺。圖6所示為大氣環境信息系統的網絡框圖。

3 結 語

粉塵排放的遠程監控具有非常重大的意義，LabVIEW 8.0的DataSocket技術為遠程監控提供了便利的實現方法。通過網絡、環保部門可以遠程監控多個環境監測點，能實時得到各個監測點的反饋信息，而且各個監測站之間還可以進行數據交換，大大地提高了環境

監測的效率。這套粉塵排放遠程監控系統在實驗室中

已經成功地完成了模擬實驗，得到了比較準確的測量數據，相信它的應用會對環境保護起到積極的作用。

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作者簡介 曾思明 男，1981年出生，廣東梅州人，光電技術專業碩士，助教。從事電子電工實驗教學和科研工作。