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基于LabVIEW与智能仪器数据采集系统

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2012年第11期仪表技术与传感器InstrumentTechniqueandSensor2012No.11

收稿日期：2011－10－23收修改稿日期：2012－08－28基于LabVIEW与智能仪器数据采集系统

顾文武，何庆中，周铁，张艳玲

（四川理工学院机械工程学院，四川自贡643000）

摘要：文中简单阐述了开放式虚拟仪器平台LabVIEW软件和智能仪器的特点、功能，在LabVIEW与智能仪器串口通

信的基础上开发了由计算机控制的数据采集系统，利用LabVIEW强大的数据处理和显示功能对采集的数据进行实时的

处理、分析和显示，从而在很大的程度上提高了智能仪器的性能。并介绍了其在机油泵扭矩测试台中的具体应用，并对机

油泵的转速，扭矩及功率进行了采集，取得了满意的效果。

关键词：虚拟仪器；LabVIEW；智能仪器；串口通信；数据采集

中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1002－1841（2012）11－0053－02

DataAcquisitionSystemBasedonLabVIEWandIntelligentInstrument

GUWen-wu，HEQing-zhong，ZHOUTie，ZHANGYan-ling

（SchoolofMechanicalEngineering，SichuanUniversityofScience＆Engineering，Zigong643000，China）

Abstract：ThispapersimplydescribedthefeaturesandfunctionofLabVIEWsoftwarewhichwasvirtualinstrumentplatform

andintelligentinstrument．DataacquistionsystemcontrolledbycomputerwasdevelopedbasedontheserialcommunicationofLab-

VIEWandintelligentinstrument．ItusedLabVIEW’sstrongandpowerfulhandingdataanddisplaycarriedoutareal-timeprocess-

ing，analysesanddisplayandimprovestheperformanceofintelligentinstrumenttoagreatextent．Itdescribeditsspecificapplica-

tioninthetorquetestbedofoilpump，andthespeed，torqueandpowerofpumpwerecollected，anditachievedsatisfactoryresults．

Keywords：virtualinstrument；LabVIEW；intelligentinstrument；dataacquisition

0引言

随着微电子技术的不断发展，以单片机为主体，将计算机

技术与测控技术结合在一起，组成了“智能化测量控制系统”，

又称为智能仪器。智能仪器属于第三代电子测量仪器，通常使

用键盘来控制仪器，使仪器面板的布置和仪器内部有关部件的

安排不在互相限制和牵连，智能仪器中微机系统的应用也极大

的提高了仪器的性能，改进了人机交互能力。并且与传统的仪

器相比较具备了一定的数据存储和运算的能力。

虚拟仪器是智能仪器发展的新阶段，是计算机与电子仪器

更深层次结合的基础上的一种新型仪器。从本质上来讲，虚拟

仪器是把传统仪器硬件电路实现的数据分析和处理，以及仪器

面板操作完全交由PC机来完成，为使微机接受到硬件测量、采

集的数据必须添加一定的I/O设备（如数据采集卡，GPIB总线

设备、VXI总线设备、RS－232串口设备等）。其核心是对于同

一采集数据，可以编制成不同的数据处理软件和界面，从而完

成不同的数据分析任务。

1虚拟仪器与智能仪器的串口通信

目前仪器仪表的智能化程度越来越高，很多智能仪器都配

备了RS－232通信接口，并提供了相应的通信协议，能够将测

试、采集的数据传输给计算机等设备，以便进行大量的数据存

储、处理、查询和分析。并且也可以非常方便的将数据以EX-

CEL表格的形式输出，进而通过PC机上的通用数据处理软件

EXCEL处理和分析数据。通常计算机（PC）或工控机（IPC）是智能仪器上位机的最佳选择，因为PC或IPC可以解决智能仪

器（作为下位机）所不能解决的一系列问题，如数据的曲线显

示，数据的查询或打印报表等。

1．1PC机与智能仪器串口通信硬件线路

设计中用到的硬件为：智能仪器（CYB－808智能扭矩仪，

配置RS－232通信、上下线控制继电器等），串口通信线（三线

制），CYB－820型扭矩传感器，以及接触器AC220V等。PC机

与智能仪器CYB－808的串口通信硬件线路如图1所示。通过

串口将计算机与智能仪器连接起来：智能仪器的2号端子

（RXD）与计算机串口COM1的3脚（TXD）相连；智能仪器的3

号端子（TXD）与计算机的串口COM1的2脚（RXD）相连；然后

将智能仪器的5号端子（GND）与计算机串口COM1的5脚

（GND）连接起来。另外将扭矩传感器CYB－802与智能仪器

连接起来，图中10号端子为－15V，11号端子为GND，12号端

子为+15V，13号为转速信号，14号端子为扭矩信号。

图1PC机与智能仪器串口通信线路54InstrumentTechniqueandSensorNov.2012

1．2智能仪器的参数设置

CYB－808智能扭矩仪在使用前应对其各种参数进行正确

的设置，正确设置好的仪器才可以进行正常的通信和使用，注

意在连接仪器与计算机串口线时，仪器与计算机必须断电，否

则可能烧毁串口，仪器的主要参数如表1所示。

表1智能仪器主要参数的设定

参数参数的含义设定值AH第一报警点，上限报警0.05N·mAL第二报警点，下限报警－0.05N·mAdd仪表通信地址1Baud通信速率选择9600bps

2数据采集系统功能实现

2．1数据采集系统功能介绍

系统以机油泵扭矩测试台为研究对象，将被测试机油泵的

扭矩，功率以及速度进行数据的采集，存储和分析，从而分析出

机油泵在不同转速下的性能曲线。

该数据采集系统由数据采集界面，曲线采集界面，查看数

据界面和查看曲线界面4个界面组成，通过选项卡可以实现4

个界面间的切换，图2和图3分别为数据采集界面和曲线采集

界面。从图2中可以看出系统的主要功能为手动采集数据，自

动采集数据，曲线采集，输出数据，输出曲线等各种功能按钮，

可以适应在机油泵扭矩测试中不同情况下的不同数据采集形

式，并且在程序启动前设置了一个串口搜索程序，当在10s内

搜索到串口已经连接到智能仪器上时，在程序界面的提示窗口

中提示“串口连接成功，进入数据采集程序”，反之，若在10s内

没有搜索到智能仪器，在提示窗口中则提示“串口连接失败，进

入演示程序中”。另外，界面中可以设置采集上报警和下报警，

当所采集的数据大于所设置的上限扭矩值时，界面中的报警指

示灯转换为红色，同时智能仪器的常开端子20，21会闭合，接

触器线圈KM通电，同时接触器常闭端子断开，控制柜中的控

制电路断开，从而可以保护传感器不会因为扭矩过大而损坏。

图2数据采集界面2．2LabVIEW串口通信流程

（1）VISA配置串口函数，主要用于读取指定的智能仪器中

的配置信息，对串口初始化，可设置串口的波特率、数据位、缓存

大小、停止位等各种参数。系统中由于PC通过COM1

口与智能图3曲线采集界面

仪器连接，在初始化时设置VISAresourcesname设置为COM1，

波特率设置为9600bps，1位停止位，8位数据位，无奇偶校验位。

（2）VISA写入函数，向智能仪器中写入指令，指令通过写

入缓冲区中输入，将指令输送到指定的串口，当智能仪器读到

相应的指令后就会将相应的数据传送到串口。写入的指令需

与通信协议中的指令相符。

（3）最后通过VISA读取函数将指定的串口缓冲区中的数

据按指定的字节数读取到计算机内存中，然后通过程序使读取

的数据按照一定的规律显示在数据采集系统的界面中，系统中

主要是将机油泵扭矩测试中被测试的机油泵的转速，功率，扭矩

以及采集的时间按照一定的先后顺序显示在表格中或者显示在

图表中，图2和图3中的数据及为一机油泵中测试的数据。

3数据采集系统的编程实现3．1自动数据采集程序的实现

自动采集数据程序的驱动是通过一个条件结构来实现的，

当前面板上自动采集数据的按钮被按下后，程序中相应的节点

则输出一个“真”信号，同时进入到自动数据采集程序，然后根

据串口通信的流程进行串口通讯的编程，由于该系统中要将所

采集到的扭矩，功率，转速以及时间同时显示在表格或图标中，

因此通过顺序结构来实现4个信号的同时采集，该子程序中运

用了11个顺序结构分别对4个数据进行写入和读取，最后通

过一个循环结构（while循环）实现数据的连续写入和读取，同

时将循环结构的循环次数做为表格的行，通过次方法，可以实

现数据在表格中有序的排列。

在数据自动采集的过程中，要实现数据的最大值显示，因此

在数据显示的同时实现数据与上一次所采集的数据进行比较，

如果大于上一次所采集的数据则显示在峰值显示控件中，如果

小于这控件中的值不变，程序中通过“反馈节点”来实现数据的

依次比较，通过“条件结构”实现将比较之后较大的值显示在“峰

值显示控件”中。自动数据采集程序的部分程序如图4所示。

3．2存储数据程序的实现

存储数据程序的功能主要是将所采集到的数据以文件的

格式存储，方便对数据的管理以及对数据的分析和查看。

（下转第58页）58InstrumentTechniqueandSensorNov.2012

由图知：在分别使用3款尿素流量计检测尿素喷射量的条

件下，当0.6≤NSR≤1.6时，NH3平均泄漏量分别为11.6×

10－6、9.39×10－6和14.2×10－6，小于NH3泄漏平均限值（15×

10－6），均没有发生NH3泄漏故障发生，其原因是尿素喷射量比

较小。第2款尿素流量计的NH3泄漏量最小。当1.6＜NSR≤

2时，第3款尿素流量计的NH3泄漏量均大于NH3泄漏峰值规

定条件（25×10－6）；当NSR=1.8时，第3款尿素流量计的NH3泄漏量开始大于25×10－6，第2款尿素流量计的NH3泄漏量总

未超过NH3泄漏限值。试验表明：第2款尿素流量计及其优化

策略能满足柴油机SCR瞬态测试循环要求。

5结束语

（1）基于尿素流量计结构和信号处理电路，制定了尿素流量

计参数优化策略，实现对SCR系统尿素流量在线检测与控制。

（2）通过性能检测、尿素喷射量和NH3泄漏等测试试验，

验证了该优化策略能够保证尿素流量计准确可靠工作。

参考文献：

［1］胡静，赵彦光，陈婷，等．重型柴油机尿素SCR后处理系统的控制策略研究．内燃机工程，2011，32（2）：1－5．［2］胡静，赵彦光，陈婷，等．重型柴油机SCR后处理系统尿素喷射电子控制单元开发．内燃机工程，2011，32（1）：8－11．［3］姜磊，葛蕴珊，李璞，等．柴油机尿素SCR后处理系统排放特性试验研究．内燃机工程，2010，31（5）：30－35．［4］JIANGLei，GEYun-shan，AsadNaeemShah．3DSimulationResearchonUrea-SCRDeNOxCatalystforDieselEngine．JournalofBeijingIn-stituteofTechnology，2009，18（4）：428－432．［5］唐慧强，佘艳，唐明军．基于MSC1211的尿素流量计的硬件设计．仪表技术与传感器，2007（12）：50－51．［6］田杰，杨勇．非满管尿素流量计测量方法．仪表技术与传感器．2010（12）：19－21．［7］柳强，陈仁文，明晓．基于软硬件联合补偿的智能槽道流量计．仪表技术与传感器，2009（12）：22－25．作者简介：胡明江（1974—），副教授，博士，研究方向为内燃机电子控制技术，故障诊断与排放检测。E-mail：hu_mingjiang@163．com

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基于LabVIEW的智能家居监控系统设计

基于LabVIEW的智能家居监控系统设计

基于LabVIEW的智能家居监控系统设计

钱声强

【摘 要】信息技术的高速发展改变了人们的家居理念，建立一个高效、低成本的智能家居环境已成为人们关注的焦点。以图形化软件LabVIEW 2012为开发平台，选用NI USB-6009数据采集卡、SIM300 GSM模块和USB摄像头，设计了一种智能家居监控系统。系统实现了对家居室内温度、湿度、光照度、燃气烟雾和安防状态等环境参数的实时监控及远程GSM短信息报警，该系统运行可靠，人机界面友好，易于操作，可扩展性强，且测试成本低。%With the rapid development

of information technology,people’s concept of home is changed a lot.

The establish-ment of an efficient and low cost smart home environment

has become the focus of attention. Taking the graphical software Lab-VIEW2012 as a platform,NI USB-6009 data acquisition card,SIM300 GSM

module and USB camera are adopted to complete the design of a smart

home monitoring system. The system executes the real-time monitoring of

environmental parameters and re-mote SMS alarm of the indoor

temperarure,humidity,illumination,gas smoke and security state. The

基于LabVIEW的两风机功率数据采集系统的开发与应用

基于LabVIEW的两风机功率数据采集系统的开发与应用

第ｌ５卷第３期　２００７年Ｏ５月　河南机电高等专科学校学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｅｎａｎ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ＣｏＨｅｇｅ　Ｖｏ１．１５　Ｎｏ．３　Ｍａｙ．２００７　

基于ＬａｂＶＩＥＷ的两风机功率数据采集系统的开发与应用　

杨德卿　，孔云龙　，陈晓红。　

（１．河南广播电视大学，河南郑州４５０００８　２．漯河职业技术学院，河南漯河４６２０００；３．许昌广播电视大学，河南许昌４６１０００）　

摘要：介绍一种基于虚拟仪器技术的风机功率自动测试系统。该系统采用图形化骗程语言ＬａｂＶＩＥＷ语言设计，　能够实现对两风机主轴转速、功率的同时测量．并能实现数据的自动采集、保存、处理。该自动测试系统信号采集　与信号处理相分离，其应用范围广。　关ｔ词：风机功率；虚拟仪器；无线网络；自动测试　中圈分类号：ＴＰ３９３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８－２０９３（２００７｝ｏ３．００３４．０３　

１　引言　

众所周知，风机是输送气体的流体机械，它在国　民经济各部门应用十分广泛。但目前风机性能试验　

时测量功率大多采用功率测量仪人工读数，然后计算　风机效率，这种方法测量精度和效率低下、，难以满足　

现代实验技术的要求［１］，特别是风机串联或并联时，　

需要多个功率测量仪同时进行测量，这样需要重复购　

买设备。因此有必要开发一套基于计算机的多通道　

实时数据采集处理系统，利用计算机多通道采集处理　

数据即在一个测试界面下实现对两风机的转速功率　

同时测量，能够实现两风机在同一工作状态下数据采　集存储、避免重复购买设备等优点，并且可以提高试　

验精度和效率。为此我们在美国两家公司提供的硬　

件平台上，应用图形化编程软件ＬａｂＶＩＥＷ编制程序　

组成风机功率自动测试系统，使整个风机功率测试工　

作变得简单方便。　

２　自动测试系统硬件介绍　

本设计是在异类风机串联时作为功率测量仪来　

使用的。测试时要求完成如下功能：完成两风机实验　

基于Labview的智能家居系统的设计与实现

基于Labview的智能家居系统的设计与实现

基于Labview智能家居控制的设计与实现

摘要 智能家居是一个利用信息技术来监测环境，控制电器及与外部世界通信的房子。同时它的发展也是一个复杂的技术。智能家居自动化系统已经发展到自动实

现一些经常进行的活动，在日常生活中获得更多舒适和便利的生活环境。本文是

针对智能家居进行环境监测和控制系统的一个分支。该系统是基于LabVIEW软

件，可以作为一个家庭保安。该系统可以监控温度，湿度，照明，消防及防盗报

警，房子的气体密度和红外传感器用来保证家庭安全。该系统还具有互联网连接，在世界任何地方都可以监测和控制家里的设备。本文介绍了使用LabVIEW住宅自

动化的一个多平台的控制系统的硬件实现。这样的一个系统通常称为智能家居系统。该方法结合了硬件和软件技术。该系统的测试结果表明，它可以很容易地用

于智能家居自动化的应用中。

指数条款-智能家居，LabVIEW，PIC单片机，数据采集卡，远程控制。

一、引言

随着新的电子技术及其与旧的，传统的建筑技术一体化的发展，智能家居最

后成为一种现实的可能性。1966年的第一个“家用电脑”可能是一个实验系统。

聪明屋项目开始于80年代初作为房产商的全国协会（ NAHB ）与主要工业合作

伙伴的集体合作的国家研究中心的项目[ 1 ] 。智能家居已经不是科学社会的一

个新名词，但它仍离人们的视野和听觉很远。这是因为虽然近期各项工作已设计

用来控制[2]，或在模拟情况下的智能家居本身[3]，并设计主服务器[4]设备可

能的远程访问途径的概述已经完成，设计和实现一个现成的智能家居远程控制应

用程序已不限于简单的电脑应用程序和公正的情况下移动[5]和Web应用程序的

开发[6]。 “聪明屋”技术是实现家庭自动化的理想的一套特定的技术。它是具

有高度先进的自动化系统，照明，温度控制，安全，设备等诸多功能的房子。编

码信号通过家中的电线传送到交换机和编程操作电器和电子设备在家里的每一

个部分网点。智能家居将出现“智能”，是因为它的电脑系统可以监测日常生活

LabVIEW中的智能医疗设备开发

LabVIEW中的智能医疗设备开发

LabVIEW中的智能医疗设备开发

智能医疗设备的发展在现代医疗领域中起到了至关重要的作用。随着技术的突飞猛进，人们能够通过智能设备获得更精确、更及时的医疗信息和治疗方案。在这篇文章中，我们将探讨在LabVIEW中开发智能医疗设备的过程和挑战。

一、LabVIEW简介

LabVIEW（Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench）是一个由国家仪器公司（National Instruments）开发的图形化编程环境，并且已经成为了科学研究、工程技术和教育中最常用的工具之一。LabVIEW的强大之处在于其可视化编程的特性，用户可以通过连接不同的程序模块来构建复杂的控制系统。

二、智能医疗设备的需求

智能医疗设备的开发需要满足一系列的需求，包括实时监测、数据处理、远程控制等。在这里，我们以血压监测设备为例来讨论。

1. 实时监测

智能医疗设备需要能够实时监测患者的生理参数，比如血压、脉搏等。这就要求设备能够在短时间内采集到高质量的数据，并及时传输给医生或者其他相关人员。

2. 数据处理 智能医疗设备可以通过对采集到的数据进行分析和处理，提供更准确的诊断结果。LabVIEW提供了丰富的数据处理工具和算法库，可以帮助开发人员实现数据的滤波、特征提取等功能。

3. 远程控制

智能医疗设备可以通过网络实现远程控制，使得医生可以在任何地点对设备进行监控和操作。LabVIEW支持网络编程，可以轻松实现设备与云端的连接。

三、LabVIEW在智能医疗设备开发中的应用

LabVIEW在智能医疗设备开发中有广泛的应用，下面我们将介绍几个典型的案例。

1. 心电监测设备

心电监测设备用于检测患者的心脏电信号，并通过算法对心律进行分析。开发人员可以利用LabVIEW的信号处理工具箱，对心电信号进行滤波、QRS波检测等操作，获得更准确的心律结果。

2. 血糖监测设备