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虛擬儀器技術(shù)在檢測與控制方面的應(yīng)用越來越廣, 而基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬儀器技術(shù)是指將工作于檢測現(xiàn)場的虛擬儀器通過網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到遠(yuǎn)程應(yīng)用領(lǐng)域。為遠(yuǎn)程客戶提供現(xiàn)場的檢測數(shù)據(jù)和圖像, 增強(qiáng)臨場感; 還可以對遠(yuǎn)程的檢測進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制, 大大拓展了對象測試和控制的應(yīng)用范圍, 正成為未來發(fā)展的趨勢。在車輛的性能檢測中, 發(fā)生故障或定期性能檢測的車輛有時(shí)處于比較偏遠(yuǎn)的山區(qū)或曠野地區(qū), 或者車輛(如拖拉機(jī)) 檢測的環(huán)境比較惡劣。這給檢測和實(shí)時(shí)獲取檢測結(jié)果帶來了麻煩。這時(shí)就可以借助于遠(yuǎn)程虛擬儀器技術(shù)對檢測進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視、網(wǎng)上數(shù)據(jù)傳輸以及系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制等。本文分別采用NI 公司的LabVIEW/GWeb Server 技術(shù)和DataSocket 技術(shù)實(shí)現(xiàn)檢測對象的遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)視, 并利用LabV IEW 及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合開發(fā)車輛遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。 NI (N at ion In st rum en t) 公司在虛擬儀器技術(shù)方面取得了豐碩成果, 其LabVIEW 和Labw indows/cvi 軟件以及各種規(guī)格的DAQ數(shù)據(jù)采集卡正被廣泛地使用L 隨著In ternet 技術(shù)的發(fā)展, N I 公司分別以DataSocket 技術(shù)、RDA 技術(shù)、O PC 技術(shù)為基礎(chǔ)開發(fā)了能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的多種軟件平臺和工具包如Internet Development Tool kit (簡稱IDT ) LIDT 是N I的面向G 語言應(yīng)用環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)工具包, 它提供了G 環(huán)境下的虛擬儀器與Internet連接的手段。從而實(shí)現(xiàn)在Internet 上傳輸數(shù)據(jù)或?qū)⑻摂M儀器的前面板發(fā)布到Internet 上。 基于網(wǎng)絡(luò)的車輛檢測系統(tǒng) 用LabV IEW 平臺所建立的遠(yuǎn)程車輛檢測系統(tǒng)中, 虛擬儀器技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)是構(gòu)建遠(yuǎn)程系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ), 其遠(yuǎn)程測試系統(tǒng)如圖1所示。 測試系統(tǒng)由測試對象、各類傳感器、信號調(diào)理器(主要對信號進(jìn)行放大、濾波以及信號的隔離、電流激勵(lì)、線性化等)、計(jì)算機(jī)等組成。計(jì)算機(jī)配有PC I-6024E 的DAQ 數(shù)據(jù)采集卡(8 通道模擬輸入, 200 K 采樣速率, 12 b it 輸入輸出精度, - 10～10V 輸入范圍, 1、10、100 的輸入增益, 2 通道模擬輸出) 和L abV IEW 6i 版本的軟件。該系統(tǒng)通過制動力、軸重、噪聲、轉(zhuǎn)速、煙度等傳感器獲取信號, 信號經(jīng)過放大和低通濾波后, 經(jīng)過8 路A/D 轉(zhuǎn)換后, 用L abV IEW程序?qū)崿F(xiàn)信號的管理、分析處理、顯示、保存、報(bào)警、報(bào)表打印和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)裙δ? 從而來檢測車輛的制動性能、軸重、噪聲、車速、煙度等。其中系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速測試界面如圖2 所示。 整個(gè)車輛綜合檢測系統(tǒng)還自帶一個(gè)工具箱, 里面有頻譜分析儀, 實(shí)現(xiàn)某些信號的分析和故障的自診斷; 遠(yuǎn)程控制工具, 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制; 數(shù)據(jù)庫功能, 實(shí)現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)的存儲和查詢等功能。如在該系統(tǒng)中可測出正常的噪聲頻譜和檢測時(shí)的噪聲頻譜, 從噪聲頻譜的異常改變診斷故障的原因。 車輛遠(yuǎn)程檢測的多種實(shí)現(xiàn)方法 車輛性能綜合檢測系統(tǒng)在遠(yuǎn)程檢測方面的實(shí)現(xiàn)方法主要是把現(xiàn)場的檢測數(shù)據(jù)、波形的顯示圖像, 通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒⻊?wù)器上。用戶通過網(wǎng)頁瀏覽的方式獲取現(xiàn)場的檢測場景, 或者登陸服務(wù)器獲取數(shù)據(jù), 根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)分析出檢測結(jié)果以及判斷可能出現(xiàn)的故障原因, 再通過網(wǎng)絡(luò)反饋給現(xiàn)場檢測人員。在網(wǎng)絡(luò)傳輸中, 可以通 過DataSocket 技術(shù)在In ternet 上進(jìn)行現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)的傳輸, 也可以通過GWeb Server 將車輛現(xiàn)場虛擬儀器顯示的前面板在網(wǎng)上發(fā)布。 GWeb Server 的實(shí)現(xiàn) GWeb Server 支持標(biāo)準(zhǔn)的HTTP、CG I、SM TP、FTP, 實(shí)現(xiàn)對V I 的遠(yuǎn)程交互式訪問、消息和郵件的發(fā)送以及文件的自動上下載。LabVIEW6i 的w eb server 參數(shù)設(shè)置好后,web publishing too l 自動生成H tm l 文檔和在網(wǎng)頁中發(fā)布V I 的前面板。G W eb Server 結(jié)合L abV IEW 環(huán)境下IDT 工具包的CG I V IS 和CG IA nimations 編程工具, 可在瀏覽器中實(shí)現(xiàn)啟動、停止、參數(shù)傳遞、密碼保護(hù)等用戶交互功能。使用瀏覽器訪問文檔時(shí)啟動該測控系統(tǒng)以實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控, 使不同地域的技術(shù)人員共同監(jiān)視試驗(yàn)過程。 圖3 為系統(tǒng)工作時(shí)車輛軸重檢測的w eb 發(fā)布界面L但是基于GWeb Server的V I 檢測顯示面板是通過傳輸圖像來實(shí)現(xiàn)的, 這必將消耗大量的網(wǎng)絡(luò)資源, 這在局域網(wǎng)內(nèi)實(shí)用效果較好。而在廣域網(wǎng), 由于受網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制, 實(shí)時(shí)性較差。為此, 我們結(jié)合了N I 提供DataSocket 技術(shù)來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸, 解決了網(wǎng)絡(luò)的帶寬問題。并且不需要大量的網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)。 Da taSocket 服務(wù)器 DataSocket 是Nat ional Instrumen t 提供的一種基于TCP/IP 協(xié)議的編程工具, 借助它可以在不同的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)源之間共享數(shù)據(jù)LDataSocket 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A P I, 編程人員無需為不同的數(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)源通常分布在不同的計(jì)算機(jī)上。DataSocket 用類似于Web 中的統(tǒng)一資源定位器(URL ) 定位數(shù)據(jù)源,U RL 不同的前綴表示了不同的數(shù)據(jù)類型, F ILE 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 表示訪問的資源是O PC 服務(wù)器, 在該系統(tǒng)中我們利用DSTP (DataSocket transfer protocol) 協(xié)議在應(yīng)用程序間交換數(shù)據(jù)LDataSocket 不需了解底層操作過程等優(yōu)點(diǎn), 特別適合于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集監(jiān)控和數(shù)據(jù)共享等應(yīng)用程序的開發(fā)。在L abV IEW 中提供了Datasockserver m anage 和Datasocket server. 在數(shù)據(jù)傳輸時(shí), 首先對Datasock server manage 進(jìn)行配置。然后在客戶端輸入服務(wù)器端的地址, 并運(yùn)行相應(yīng)的程序。 車輛檢測系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn) 遠(yuǎn)程控制的現(xiàn)實(shí)意義 In ternet 的出現(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步給測控系統(tǒng)的發(fā)展注入了新的活力, 該檢測系統(tǒng)很好地實(shí)現(xiàn)了車輛檢測數(shù)據(jù)和圖像的網(wǎng)絡(luò)傳輸。但隨著社會的發(fā)展, 檢測對象和檢測環(huán)境也越來越復(fù)雜。在很多的檢測場合, 測控環(huán)境條件惡劣: 如有些高溫、低溫、多輻射、多噪聲以及空氣嚴(yán)重污染等, 對檢測者的身體健康造成嚴(yán)重的影響。有些檢測環(huán)境條件甚至不宜人去直接操作或需要在別的地方隨時(shí)獲取現(xiàn)場情報(bào)和實(shí)施控制的, 因此, 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制就顯得必不可少。在車輛綜合性能的檢測中, 由于檢測現(xiàn)場噪聲較大, 空氣較差, 以及露天天氣的影響, 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制可帶來檢測上更多方便。 遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn) 在遠(yuǎn)程控制中, LabVNC 是基于VNC 協(xié)議(Virtual network protocol) 的程序, 運(yùn)用LabVNC 將對于在服務(wù)器端運(yùn)行的任何LabVIEW 的程序產(chǎn)生一個(gè)Java applet, 客戶端用IE 瀏覽器訪問服務(wù)器端地址時(shí), J ava app let 可以在客戶端自動下載并運(yùn)行。因此, 客戶端可以根據(jù)服務(wù)器端提供的權(quán)限監(jiān)視或控制服務(wù)器端的程序。在LabV IEW 實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程控制中提供了當(dāng)前服務(wù)器配置, 即LabVNC 當(dāng)前使用者屬性。如圖4 所示: 在圖4 中必須設(shè)置客戶的密碼, 即客戶端在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制時(shí)必須輸入驗(yàn)證密碼, 然后根據(jù)LabVNC 服務(wù)器提供的權(quán)限來獲取相應(yīng)的權(quán)限, 包括遠(yuǎn)程控制或者遠(yuǎn)程監(jiān)視。LabVNC還提供了更新處理模式, 包括鼠標(biāo)驅(qū)動和前面窗滾動更新。實(shí)行遠(yuǎn)程控制時(shí), 首先在服務(wù)器端運(yùn)行車輛檢測程序, 同時(shí)調(diào)用遠(yuǎn)程控制程序, 跳出LabVNC. vi (如圖5) 對LabVNC 服務(wù)器配置, 進(jìn)行Password 和其它屬性的設(shè)置。然后把LabVNC server 按鈕打到On即運(yùn)行。當(dāng)客戶端實(shí)施控制時(shí), 在服務(wù)器端的程序失去控制權(quán)限。但在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制時(shí), 同時(shí)只允許一個(gè)客戶控制, 其它客戶只能等待, 并且只有當(dāng)當(dāng)前客戶退出后才可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。用該方法實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程控制在局域網(wǎng)內(nèi)效果較佳, 但在一般網(wǎng)絡(luò)上存在較明顯的滯后現(xiàn)象。 結(jié)束語 提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器技術(shù)的車輛遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)。利用NI 公司提供的G webserver 和DataSocket 技術(shù)方便地實(shí)現(xiàn)圖像和數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸, 并將LabVIEW 和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合, 方便地實(shí)現(xiàn)了車輛的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制。并在車輛的綜合性能的遠(yuǎn)程檢測中得到了較好的應(yīng)用效果。 |
