一種基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)方法，屬于傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】。本實(shí)驗(yàn)方法基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的傳感檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括系統(tǒng)硬件搭接與軟件構(gòu)架；本方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感實(shí)驗(yàn)箱及實(shí)驗(yàn)儀器遠(yuǎn)程控制和實(shí)時(shí)檢測(cè)，可以遠(yuǎn)程為實(shí)驗(yàn)者提供真實(shí)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用率和實(shí)驗(yàn)室利用率；同時(shí)，本發(fā)明能夠解決網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器應(yīng)用的一些關(guān)鍵技術(shù)，并為諸多高校師生提供一個(gè)專(zhuān)業(yè)、高效地新型教育和學(xué)習(xí)傳感檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，解決了學(xué)生實(shí)踐難的問(wèn)題和優(yōu)質(zhì)資源的共享問(wèn)題，對(duì)于探討和解決高校實(shí)驗(yàn)資源不均衡等問(wèn)題進(jìn)行有益的探索。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)方法，屬于傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)和測(cè)試技術(shù)有機(jī)結(jié)合，既具有靈活性、可靠性和開(kāi)放性，又充分體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源的共享功能。網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器在教育、科研和生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)網(wǎng)絡(luò)化虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)都有所研究，并取得了一定的成果。如美國(guó)波蘭特大學(xué)電機(jī)工程系建立了一個(gè)基于虛擬儀器的功能較完善的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，已經(jīng)在幾門(mén)課中得到應(yīng)用；英國(guó)Glasgow Galedonian大學(xué)利用虛擬儀器組建網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，用于測(cè)試內(nèi)燃機(jī)的性能數(shù)據(jù)并分析處理，費(fèi)用少，高集成，高效率；美國(guó)麻省理工學(xué)院建立了包括化學(xué)、電子等多個(gè)學(xué)科在內(nèi)的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。這表明網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)室被廣大高校所認(rèn)可。國(guó)內(nèi)，浙江大學(xué)構(gòu)建了面向電氣工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室，同濟(jì)大學(xué)開(kāi)發(fā)了針對(duì)測(cè)控技術(shù)課程的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室。華中科技大學(xué)、浙江大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)和北京聯(lián)合大學(xué)等高校聯(lián)合進(jìn)行的國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境關(guān)鍵技術(shù)研究和應(yīng)用示范”的研究，構(gòu)建面向服務(wù)軟件構(gòu)架的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境開(kāi)發(fā)平臺(tái)，力求實(shí)現(xiàn)多學(xué)科的虛擬實(shí)驗(yàn)。但是，國(guó)內(nèi)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研究大都著重于相關(guān)課程實(shí)驗(yàn)的虛擬仿真教學(xué)，不涉及硬件設(shè)備操作，脫離真實(shí)實(shí)驗(yàn)室，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用受到很大限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)方法，本方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感實(shí)驗(yàn)箱及實(shí)驗(yàn)儀器遠(yuǎn)程控制和實(shí)時(shí)檢測(cè)，可以遠(yuǎn)程為實(shí)驗(yàn)者提供真實(shí)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用率和實(shí)驗(yàn)室利用率；同時(shí)，本發(fā)明能夠解決網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器應(yīng)用的一些關(guān)鍵技術(shù)，并為諸多高校師生提供一個(gè)專(zhuān)業(yè)、高效地新型教育和學(xué)習(xí)傳感檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，解決了學(xué)生實(shí)踐難的問(wèn)題和優(yōu)質(zhì)資源的共享問(wèn)題，對(duì)于探討和解決高校實(shí)驗(yàn)資源不均衡等問(wèn)題進(jìn)行有益的探索。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)方法，本實(shí)驗(yàn)方法基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的傳感檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括系統(tǒng)硬件搭接與軟件構(gòu)架；具體而言，本系統(tǒng)的硬件組成包括虛擬儀器服務(wù)器、測(cè)試服務(wù)器、數(shù)采卡、實(shí)驗(yàn)箱、各傳感器模塊和若干臺(tái)PC終端和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；系統(tǒng)軟件構(gòu)架以LabVIEW為平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
[0006]如圖1所示為系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖，本系統(tǒng)采用LabVIEW虛擬技術(shù)，構(gòu)建基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳感實(shí)驗(yàn)箱和儀器設(shè)備控制。
[0007]虛擬儀器服務(wù)器端集成數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和應(yīng)用程序服務(wù)器，負(fù)責(zé)與遠(yuǎn)程客戶端及測(cè)試服務(wù)器端數(shù)據(jù)的接收與轉(zhuǎn)發(fā)；數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器用于存儲(chǔ)用戶及其登陸信息、設(shè)備信息，應(yīng)用程序服務(wù)器用于動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)的生成、遠(yuǎn)程發(fā)布及遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)。[0008]測(cè)試服務(wù)器是實(shí)驗(yàn)箱和儀器設(shè)備的控制端；測(cè)試服務(wù)器直接對(duì)實(shí)驗(yàn)箱和儀器設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。
[0009]客戶端瀏覽器為用戶提供了實(shí)驗(yàn)的操作界面，用戶只需要通過(guò)瀏覽器如IE，即可進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)。
[0010]本系統(tǒng)中，測(cè)試服務(wù)器可以通過(guò)PCI接口連接數(shù)采卡和傳感實(shí)驗(yàn)箱，也可以通過(guò)USB接口、GPIB接口連接儀器設(shè)備，如函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字示波器，以實(shí)現(xiàn)儀器的遠(yuǎn)程控制。實(shí)驗(yàn)箱主板共6個(gè)通用插槽，其中4個(gè)模擬插槽和2個(gè)數(shù)字插槽。實(shí)驗(yàn)箱主板上還包括68pin的數(shù)采卡接口、68pin的測(cè)試端口和可調(diào)正負(fù)電源。實(shí)驗(yàn)箱主板結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。
[0011]和實(shí)驗(yàn)箱主板配套使用的8個(gè)傳感器模塊為熱敏電阻模塊、PT100模塊、光敏電阻模塊、熱電偶模塊、霍爾傳感器模塊、壓力應(yīng)變模塊、氣壓傳感器模塊和聲音采集處理模塊；其中，霍爾傳感器模塊既有數(shù)字信號(hào)輸出，又有模擬信號(hào)輸出；其它各模塊為模擬信號(hào)輸出；各模塊都包含了傳感器和信號(hào)調(diào)理電路，可用于遠(yuǎn)程傳感檢測(cè)虛擬實(shí)驗(yàn)。
[0012]系統(tǒng)采用C/S (Client/Server,客戶端 / 服務(wù)器)、B/S (Browser/Server,瀏覽器/服務(wù)器)的混合結(jié)構(gòu)，即B/S/C (Browser/Server/Client)結(jié)構(gòu)模式,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)控；系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換和遠(yuǎn)程交互通過(guò)LabVIEW的DataSocket技術(shù)和RemotePanels (遠(yuǎn)程前面板)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
[0013]本系統(tǒng)不僅需完成傳感實(shí)驗(yàn)箱的測(cè)試、控制，還有大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)需要交換，采用單一的C/S模式或B/S模式都不能滿足要求；因此，本系統(tǒng)采用一種新的C/S模式和B/S模式的混合結(jié)構(gòu)，即B/S/C模式結(jié)構(gòu)。在此B/S/C模式中，虛擬儀器服務(wù)器既是C/S結(jié)構(gòu)中的服務(wù)器，又是B/S結(jié)構(gòu)中的Web服務(wù)器；B/S結(jié)構(gòu)用于發(fā)布C/S結(jié)構(gòu)中的客戶端程序，C/S結(jié)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)測(cè)試服務(wù)器與虛擬儀器服務(wù)器之間的直接通信。這種結(jié)構(gòu)模式既保留了 B/S結(jié)構(gòu)的易于發(fā)布的特性，又保留了 C/S結(jié)構(gòu)能傳送大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)，保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。
[0014]本發(fā)明所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)方法，基于上述系統(tǒng)，其實(shí)施流程如下。
[0015]建立局域網(wǎng)，測(cè)試服務(wù)器與虛擬儀器服務(wù)器采用C/S模式進(jìn)行通信，利用LabVIEW中的DataSocket技術(shù)和TCP/IP協(xié)議開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)傳輸程序，完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的傳輸和保存；局域網(wǎng)通過(guò)代理服務(wù)器接入Internet，建立虛擬實(shí)驗(yàn)網(wǎng)站，用B/S模式發(fā)布C/S模式中的客戶端程序，遠(yuǎn)程客戶端可隨時(shí)訪問(wèn)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
[0016]本系統(tǒng)通過(guò)LabVIEW集成的DataSocket技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的共享與交換。DataSocket技術(shù)是一種基于TCP/IP的面向測(cè)量與自動(dòng)化工程的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換的編程新技術(shù)，用一個(gè)易用的高性能編程接口，在測(cè)量與自動(dòng)化應(yīng)用軟件之間共享和發(fā)布實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
[0017]本系統(tǒng)通過(guò)LabVIEW集成的遠(yuǎn)程前面板(RemotePanels)技術(shù)實(shí)現(xiàn)瀏覽器端遠(yuǎn)程測(cè)控。遠(yuǎn)程前面板(RemotePanels)技術(shù),將LabVIEW程序作為一種ActiveX控件嵌入到Web網(wǎng)頁(yè)中?？蛻舳酥恍璋惭bLabVIEWRun-TimeEngin,即可在瀏覽器中輸入服務(wù)器端配置的網(wǎng)址，對(duì)服務(wù)器端的VI前面板進(jìn)行瀏覽與控制，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)控。
[0018]在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)室中，測(cè)試服務(wù)器通過(guò)PCI接口連接數(shù)采卡6221和傳感實(shí)驗(yàn)箱。對(duì)傳感實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，使用LabVIEW中的DAQ數(shù)據(jù)采集技術(shù)，可進(jìn)行模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的實(shí)時(shí)采集。
[0019]通過(guò)瀏覽器進(jìn)行傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)的遠(yuǎn)程控制的方法如下。
[0020]對(duì)于Internet上的客戶端，用以下方式打開(kāi)并控制遠(yuǎn)程端的V1:在瀏覽器的地址欄上輸入地址格式為:http://IPAdress:Port/Vl name.html。其中IPAdress為服務(wù)器的IP地址，Port為服務(wù)器端Web Server !Configuration設(shè)置的HTTP端口，VIname是服務(wù)器發(fā)布的VI名。
[0021]對(duì)于與服務(wù)器在同一局域網(wǎng)內(nèi)的客戶端，在瀏覽器的地址欄上輸入地址格式為:http://PcName:Port/Vlname.html。PcName 是服務(wù)器端的計(jì)算機(jī)名。
[0022]將各實(shí)驗(yàn)的服務(wù)器端程序在服務(wù)器上通過(guò)LabVIEW發(fā)布之后，用戶端就可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)。用戶通過(guò)瀏覽器登錄遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室后，即可在頁(yè)面上進(jìn)行遠(yuǎn)程交互式的操作，遠(yuǎn)程控制傳感實(shí)驗(yàn)箱，進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)。
[0023]虛擬傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)操作流程如圖3所示。虛擬傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)登陸界面如圖4所示。虛擬傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)主界面如圖5所示。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果。
[0025]1、將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)和測(cè)試技術(shù)相結(jié)合，提出一種基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)方法，可以實(shí)現(xiàn)傳感實(shí)驗(yàn)箱的遠(yuǎn)程控制和實(shí)時(shí)檢測(cè)，可以遠(yuǎn)程為學(xué)生提供真實(shí)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。本方法和系統(tǒng)可用于電子信息工程及相關(guān)專(zhuān)業(yè)本科課程《傳感技術(shù)及應(yīng)用》和《現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)》的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)。
[0026]2、傳感實(shí)驗(yàn)箱主板和各傳感器模塊為自主開(kāi)發(fā)。實(shí)驗(yàn)箱主板共6個(gè)通用插槽，其中4個(gè)模擬插槽和2個(gè)數(shù)字插槽。各傳感器模塊都包含了傳感器和信號(hào)調(diào)理電路。傳感實(shí)驗(yàn)箱主板和各傳感器模塊配合使用，可用于遠(yuǎn)程傳感檢測(cè)虛擬實(shí)驗(yàn)。
[0027]3、系統(tǒng)軟件構(gòu)架采用B/S/C (Browser/Server/CIient)結(jié)構(gòu)模式，既保留了 B/S結(jié)構(gòu)的易于發(fā)布的特性，又保留了 C/S結(jié)構(gòu)能傳送大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0029]圖2為實(shí)驗(yàn)箱主板結(jié)構(gòu)圖。
[0030]圖3為虛擬傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)操作流程。
[0031]圖4為虛擬傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)登陸界面。
[0032]圖5為虛擬傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)主界面。
[0033]圖6為熱敏電阻實(shí)驗(yàn)前面板。
[0034]圖7為熱敏電阻模塊恒流源法測(cè)量電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]以下結(jié)合實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)闡述。 [0036]1.將虛擬儀器服務(wù)器、測(cè)試服務(wù)器、數(shù)采卡和實(shí)驗(yàn)箱搭建如圖1所示的局域網(wǎng)(LAN);局域網(wǎng)通過(guò)代理服務(wù)器接入Internet，客戶端可以通過(guò)瀏覽器進(jìn)行遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)。虛擬儀器服務(wù)器采用曙光4000A大型機(jī)，雙核處理器的清華同方臺(tái)式機(jī)作為測(cè)試服務(wù)器，客戶機(jī)可以是普通PC機(jī)。[0037]本系統(tǒng)中采用的68pin數(shù)采卡PCI6221，是美國(guó)國(guó)家儀器公司生產(chǎn)的M系列多功能數(shù)據(jù)采集卡；PCI6221通過(guò)PCI總線接口將測(cè)試服務(wù)器和實(shí)驗(yàn)箱連接。實(shí)驗(yàn)箱主板以及和實(shí)驗(yàn)箱主板配套使用的8個(gè)傳感器模塊為自主開(kāi)發(fā)。
[0038]實(shí)驗(yàn)箱主板共6個(gè)通用插槽，其中4個(gè)模擬插槽和2個(gè)數(shù)字插槽。實(shí)驗(yàn)箱主板上還包括68pin的數(shù)采卡接口、68pin的測(cè)試端口和可調(diào)正負(fù)電源。實(shí)驗(yàn)箱主板結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。
[0039]和實(shí)驗(yàn)箱主板配套使用的8個(gè)傳感器模塊為熱敏電阻模塊、PT100模塊、光敏電阻模塊、熱電偶模塊、霍爾傳感器模塊、壓力應(yīng)變模塊、氣壓傳感器模塊和聲音采集處理模塊；其中，霍爾傳感器模塊既有數(shù)字信號(hào)輸出，又有模擬信號(hào)輸出；其它各模塊為模擬信號(hào)輸出；各模塊都包含了傳感器和信號(hào)調(diào)理電路，可用于遠(yuǎn)程傳感檢測(cè)虛擬實(shí)驗(yàn)。
[0040]2.系統(tǒng)中測(cè)試服務(wù)器與虛擬儀器服務(wù)器構(gòu)成的局域網(wǎng)采用C/S模式進(jìn)行通信；局域網(wǎng)通過(guò)代理服務(wù)器接入Internet，用B/S模式發(fā)布C/S模式中的客戶端程序。即系統(tǒng)采用新的B/S/C模式結(jié)構(gòu)。B/S模式開(kāi)發(fā)主要使用了 LabVIEW8.6提供的遠(yuǎn)程VI前面板(RemotePanels)技術(shù)；C/S模式開(kāi)發(fā)主要使用了 LabVIEW8.6提供的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換的編程新技術(shù)(DataSocket技術(shù))，以及遠(yuǎn)程VI前面板(RemotePanels)技術(shù)。
[0041]在虛擬儀器服務(wù)器端使用LabVIEffffebServer提供的虛擬儀器Web服務(wù)，只要服務(wù)器端的應(yīng)用程序載入內(nèi)存，客戶端便可通過(guò)瀏覽器對(duì)遠(yuǎn)程的虛擬傳感檢測(cè)程序進(jìn)行監(jiān)控。虛擬儀器服務(wù)器端參數(shù)配置及網(wǎng)頁(yè)發(fā)布過(guò)程如下: [0042]首先在服務(wù)器端打開(kāi)要發(fā)布的虛擬實(shí)驗(yàn)VI，使VI調(diào)入內(nèi)存中。然后在“Web服務(wù)器:配置”頁(yè)面勾選“啟動(dòng)Web服務(wù)器”，并且勾選所有的允許訪問(wèn)選項(xiàng)；選擇“Web服務(wù)器:可見(jiàn)VI”項(xiàng)，在此設(shè)置客戶機(jī)允許訪問(wèn)的VI子程序；選擇“Web服務(wù)器:瀏覽器訪問(wèn)”，在此設(shè)置允許訪問(wèn)或者禁止訪問(wèn)的客戶計(jì)算機(jī)。配置完上述參數(shù)后，點(diǎn)擊“工具”——“Web發(fā)布工具…”，進(jìn)入網(wǎng)頁(yè)發(fā)布配置。在“VI名稱(chēng)”中選擇好要發(fā)布的VI程序，查看模式選擇“內(nèi)嵌”，網(wǎng)頁(yè)中瀏覽VI的方式，選中“Request”則客戶端自動(dòng)獲得VI的控制權(quán)。單擊“下一步”，“文檔標(biāo)題”為顯示在網(wǎng)頁(yè)中的標(biāo)題，可鍵入“歡迎登陸SensorLab”；進(jìn)入下一頁(yè)后完成所有配置工作，網(wǎng)頁(yè)發(fā)布完成。
[0043]配置完服務(wù)器端的遠(yuǎn)程發(fā)布參數(shù)后，客戶端只要安裝LabVIEW Run-TimeEngin,即可在瀏覽器中輸入服務(wù)器端配置的網(wǎng)址，對(duì)服務(wù)器端的VI前面板進(jìn)行瀏覽與控制，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)。
[0044]虛擬傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)操作流程如圖3所示。
[0045]如在IE瀏覽器的地址欄上輸入http://196.168.1.79/sensorlab.html即可進(jìn)入如圖4所示的虛擬傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)登陸界面。
[0046]3.輸入賬號(hào)和密碼后，進(jìn)入傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)主界面如圖5所示。選擇熱敏電阻模塊，進(jìn)入熱敏電阻實(shí)驗(yàn)。熱敏電阻實(shí)驗(yàn)主體由四個(gè)部分組成:傳感器介紹、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、恒流源法測(cè)量和分壓法測(cè)量；單擊“恒流源法測(cè)量”，熱敏電阻實(shí)驗(yàn)前面板如圖6所示。單擊“自動(dòng)測(cè)量”，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行溫度測(cè)量，并繪制溫度隨時(shí)間變化曲線和熱敏電阻-溫度特性曲線。單擊“保存結(jié)果并退出”，可退出當(dāng)前實(shí)驗(yàn)。熱敏電阻模塊恒流源法測(cè)量電路原理圖如圖7所示，其中熱敏電阻選用負(fù)溫度系數(shù)IOk熱敏電阻3950，運(yùn)放選用TL082。
【權(quán)利要求】
1.一種基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的傳感檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括系統(tǒng)硬件搭接與軟件構(gòu)架；具體而言，本系統(tǒng)的硬件組成包括虛擬儀器服務(wù)器、測(cè)試服務(wù)器、數(shù)采卡、實(shí)驗(yàn)箱、各傳感器模塊和若干臺(tái)PC終端和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；系統(tǒng)軟件構(gòu)架以LabVIEW為平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)； 本系統(tǒng)采用LabVIEW虛擬技術(shù)，構(gòu)建基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳感實(shí)驗(yàn)箱和儀器設(shè)備控制； 虛擬儀器服務(wù)器端集成數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和應(yīng)用程序服務(wù)器，負(fù)責(zé)與遠(yuǎn)程客戶端及測(cè)試服務(wù)器端數(shù)據(jù)的接收與轉(zhuǎn)發(fā)；數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器用于存儲(chǔ)用戶及其登陸信息、設(shè)備信息，應(yīng)用程序服務(wù)器用于動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)的生成、遠(yuǎn)程發(fā)布及遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)； 測(cè)試服務(wù)器是實(shí)驗(yàn)箱和儀器設(shè)備的控制端；測(cè)試服務(wù)器直接對(duì)實(shí)驗(yàn)箱和儀器設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制； 客戶端瀏覽器為用戶提供了實(shí)驗(yàn)的操作界面，用戶只需要通過(guò)瀏覽器如IE，即可進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)； 本系統(tǒng)中，測(cè)試服務(wù)器可以通過(guò)PCI接口連接數(shù)采卡和傳感實(shí)驗(yàn)箱，也可以通過(guò)USB接口、GPIB接口連接儀器設(shè)備，如函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字示波器，以實(shí)現(xiàn)儀器的遠(yuǎn)程控制；實(shí)驗(yàn)箱主板共6個(gè)通用插槽，其中4個(gè)模擬插槽和2個(gè)數(shù)字插槽；實(shí)驗(yàn)箱主板上還包括68pin的數(shù)采卡接口、68pin的測(cè)試端口和可調(diào)正負(fù)電源； 和實(shí)驗(yàn)箱主板配套使用的8個(gè)傳感器模塊為熱敏電阻模塊、PTlOO模塊、光敏電阻模塊、熱電偶模塊、霍爾傳感器模塊、壓力應(yīng)變模塊、氣壓傳感器模塊和聲音采集處理模塊；其中，霍爾傳感器模塊既有數(shù)字信號(hào)輸出，又有模擬信號(hào)輸出；其它各模塊為模擬信號(hào)輸出；各模塊都包含了傳感器和信號(hào)調(diào)理電路，可用于遠(yuǎn)程傳感檢測(cè)虛擬實(shí)驗(yàn)； 系統(tǒng)采用C/S、B/S的混合結(jié)構(gòu)，即B/S/C結(jié)構(gòu)模式，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)控；系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換和遠(yuǎn)程交互通過(guò)LabVIEW的Data Socket技術(shù)和Remote Panels技術(shù)實(shí)現(xiàn)； 本系統(tǒng)不僅需完成傳感實(shí)驗(yàn)箱的測(cè)試、控制，還有大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)需要交換，采用單一的C/S模式或B/S模式都不能滿足要求；因此，本系統(tǒng)采用一種新的C/S模式和B/S模式的混合結(jié)構(gòu)，即B/S/C模式結(jié)構(gòu)；在此B/S/C模式中，虛擬儀器服務(wù)器既是C/S結(jié)構(gòu)中的服務(wù)器，又是B/S結(jié)構(gòu)中的Web服務(wù)器；B/S結(jié)構(gòu)用于發(fā)布C/S結(jié)構(gòu)中的客戶端程序，C/S結(jié)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)測(cè)試服務(wù)器與虛擬儀器服務(wù)器之間的直接通信；這種結(jié)構(gòu)模式既保留了 B/S結(jié)構(gòu)的易于發(fā)布的特性，又保留了 C/S結(jié)構(gòu)能傳送大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)，保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。
2.依權(quán)利要求1所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的傳感檢測(cè)系統(tǒng)，其實(shí)驗(yàn)方法的特征在于:該實(shí)驗(yàn)方法包括如下， 建立局域網(wǎng)，測(cè)試服務(wù)器與虛擬儀器服務(wù)器采用C/S模式進(jìn)行通信，利用LabVIEW中的Data Socket技術(shù)和TCP/IP協(xié)議開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)傳輸程序,完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的傳輸和保存；局域網(wǎng)通過(guò)代理服務(wù)器接入Internet，建立虛擬實(shí)驗(yàn)網(wǎng)站，用B/S模式發(fā)布C/S模式中的客戶端程序，遠(yuǎn)程客戶端可隨時(shí)訪問(wèn)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)； 本系統(tǒng)通過(guò)LabVIEW集成的DataSocket技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的共享與交換；所述DataSocket技術(shù)是一種基于TCP/IP的面向測(cè)量與自動(dòng)化工程的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換的編程新技術(shù)，用一個(gè)易用的高性能編程接口，在測(cè)量與自動(dòng)化應(yīng)用軟件之間共享和發(fā)布實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；本系統(tǒng)通過(guò)LabVIEW集成的遠(yuǎn)程前面板技術(shù)實(shí)現(xiàn)瀏覽器端遠(yuǎn)程測(cè)控；遠(yuǎn)程前面板技術(shù)，將LabVIEW程序作為一種ActiveX控件嵌入到Web網(wǎng)頁(yè)中；客戶端只需安裝LabVIEWRun-Time Engin,即可在瀏覽器中輸入服務(wù)器端配置的網(wǎng)址，對(duì)服務(wù)器端的VI前面板進(jìn)行瀏覽與控制，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)控； 在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)室中，測(cè)試服務(wù)器通過(guò)PCI接口連接數(shù)采卡6221和傳感實(shí)驗(yàn)箱；對(duì)傳感實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，使用LabVIEW中的DAQ數(shù)據(jù)采集技術(shù)，可進(jìn)行模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的實(shí)時(shí)采集； 通過(guò)瀏覽器進(jìn)行傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)的遠(yuǎn)程控制的方法如下； 對(duì)于Internet上的客戶端，用以下方式打開(kāi)并控制遠(yuǎn)程端的V1:在瀏覽器的地址欄上輸入地址格式為:http://IP Adress:Port/Vl name.html ;其中 IP Adress 為服務(wù)器的 IP地址，Port為服務(wù)器端Web Server Configuration設(shè)置的HTTP端口，VI name是服務(wù)器發(fā)布的VI名； 對(duì)于與服務(wù)器在同一局域網(wǎng)內(nèi)的客戶端，在瀏覽器的地址欄上輸入地址格式為:http://Pc Name:Port/Vl name.html ；Pc Name 是服務(wù)器端的計(jì)算機(jī)名； 將各實(shí)驗(yàn)的服務(wù)器端程序在服務(wù)器上通過(guò)LabVIEW發(fā)布之后，用戶端就可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)；用戶通過(guò)瀏覽器登錄遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室后，即可在頁(yè)面上進(jìn)行遠(yuǎn)程交互式的操作，遠(yuǎn)程控制傳感實(shí)驗(yàn)箱，進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的傳感檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于: 將虛擬儀器服務(wù)器、測(cè)試服務(wù)器、數(shù)采卡和實(shí)驗(yàn)箱搭建局域網(wǎng)；局域網(wǎng)通過(guò)代理服務(wù)器接入Internet，客戶端可以通過(guò)瀏覽器進(jìn)行遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)；虛擬儀器服務(wù)器采用曙光4000A大型機(jī)，雙核處理器的清華同方臺(tái)式機(jī)作為測(cè)試服務(wù)器，客戶機(jī)可以是普通PC機(jī)； 本系統(tǒng)中采用的68pin數(shù)采卡PCI6221，是美國(guó)國(guó)家儀器公司生產(chǎn)的M系列多功能數(shù)據(jù)采集卡；PCI6221通過(guò)PCI總線接口將測(cè)試服務(wù)器和實(shí)驗(yàn)箱連接；實(shí)驗(yàn)箱主板以及和實(shí)驗(yàn)箱主板配套使用的8個(gè)傳感器模塊為自主開(kāi)發(fā)； 實(shí)驗(yàn)箱主板共6個(gè)通用插槽，其中4個(gè)模擬插槽和2個(gè)數(shù)字插槽；實(shí)驗(yàn)箱主板上還包括68pin的數(shù)采卡接口、68pin的測(cè)試端口和可調(diào)正負(fù)電源； 和實(shí)驗(yàn)箱主板配套使用的8個(gè)傳感器模塊為熱敏電阻模塊、PTlOO模塊、光敏電阻模塊、熱電偶模塊、霍爾傳感器模塊、壓力應(yīng)變模塊、氣壓傳感器模塊和聲音采集處理模塊；其中，霍爾傳感器模塊既有數(shù)字信號(hào)輸出，又有模擬信號(hào)輸出；其它各模塊為模擬信號(hào)輸出；各模塊都包含了傳感器和信號(hào)調(diào)理電路，可用于遠(yuǎn)程傳感檢測(cè)虛擬實(shí)驗(yàn)； 系統(tǒng)中測(cè)試服務(wù)器與虛擬儀器服務(wù)器構(gòu)成的局域網(wǎng)采用C/S模式進(jìn)行通信；局域網(wǎng)通過(guò)代理服務(wù)器接入Internet，用B/S模式發(fā)布C/S模式中的客戶端程序；即系統(tǒng)采用新的B/S/C模式結(jié)構(gòu)；B/S模式開(kāi)發(fā)主要使用了 LabVIEW8.6提供的遠(yuǎn)程VI前面板技術(shù)；C/S模式開(kāi)發(fā)主要使用了 LabVIEWS.6提供的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換的編程新技術(shù)，以及遠(yuǎn)程VI前面板技術(shù)； 在虛擬儀器服務(wù)器端使用LabVIEW Webserver提供的虛擬儀器Web服務(wù)，只要服務(wù)器端的應(yīng)用程序載入內(nèi)存，客戶端便可通過(guò)瀏覽器對(duì)遠(yuǎn)程的虛擬傳感檢測(cè)程序進(jìn)行監(jiān)控；虛擬儀器服務(wù)器端參數(shù)配置及網(wǎng)頁(yè)發(fā)布過(guò)程如下:首先在服務(wù)器端打開(kāi)要發(fā)布的虛擬實(shí)驗(yàn)VI，使VI調(diào)入內(nèi)存中；然后在“Web服務(wù)器:配置”頁(yè)面勾選“啟動(dòng)Web服務(wù)器”，并且勾選所有的允許訪問(wèn)選項(xiàng)；選擇“Web服務(wù)器:可見(jiàn)VI”項(xiàng)，在此設(shè)置客戶機(jī)允許訪問(wèn)的VI子程序；選擇“Web服務(wù)器:瀏覽器訪問(wèn)”，在此設(shè)置允許訪問(wèn)或者禁止訪問(wèn)的客戶計(jì)算機(jī)；配置完上述參數(shù)后，點(diǎn)擊“工具”——“Web發(fā)布工具…”，進(jìn)入網(wǎng)頁(yè)發(fā)布配置；在“乂1名稱(chēng)”中選擇好要發(fā)布的VI程序，查看模式選擇“內(nèi)嵌”，網(wǎng)頁(yè)中瀏覽VI的方式，選中“Request”則客戶端自動(dòng)獲得VI的控制權(quán)；單擊“下一步”，“文檔標(biāo)題”為顯示在網(wǎng)頁(yè)中的標(biāo)題，可鍵入“歡迎登陸Sensor Lab”;進(jìn)入下一頁(yè)后完成所有配置工作，網(wǎng)頁(yè)發(fā)布完成； 配置完服務(wù)器端的遠(yuǎn)程發(fā)布參數(shù)后，客戶端只要安裝LabVIEW Run-Time Engin，即可在瀏覽器中輸入服務(wù)器端配置的網(wǎng)址，對(duì)服務(wù)器端的VI前面板進(jìn)行瀏覽與控制，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)； 如在IE瀏覽器的地址欄上輸入http://196.168.1.79/sensorlab.html即可進(jìn)入虛擬傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)登陸界面； 輸入賬號(hào)和密碼后，進(jìn)入傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)主界面，選擇熱敏電阻模塊，進(jìn)入熱敏電阻實(shí)驗(yàn)；熱敏電阻實(shí)驗(yàn)主體由四個(gè)部分組成傳感器介紹、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、恒流源法測(cè)量和分壓法測(cè)量；單擊“恒流源法測(cè)量”，熱敏電阻實(shí)驗(yàn)前面板；單擊“自動(dòng)測(cè)量”，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行溫度測(cè)量，并繪制溫度隨時(shí)間變化曲線和熱敏電阻-溫度特性曲線；單擊“保存結(jié)果并退出”，可退出當(dāng)前實(shí)驗(yàn)；熱敏電阻模塊恒流源法測(cè)量電路，其中熱敏電阻選用負(fù)溫度系數(shù)IOk熱敏電阻3950，運(yùn)放選用TL082。
【文檔編號(hào)】G09B23/18GK103956096SQ201410126175
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】張軍, 劉元盛, 薛琳, 楊萍, 王燕妮 申請(qǐng)人:北京聯(lián)合大學(xué)