作者：邵永華，鮑一丹，王立大

虛擬儀器技術(shù)在檢測(cè)與控制方面的應(yīng)用越來(lái)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(cè)現(xiàn)場(chǎng)的虛擬儀器通過(guò)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(chǎng)的檢測(cè)數(shù)據(jù)和圖像， 增強(qiáng)臨場(chǎng)感; 還可以對(duì)遠(yuǎn)程的檢測(cè)進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制， 大大拓展了對(duì)象測(cè)試和控制的應(yīng)用范圍， 正成為未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。在車(chē)輛的性能檢測(cè)中， 發(fā)生故障或定期性能檢測(cè)的車(chē)輛有時(shí)處于比較偏遠(yuǎn)的山區(qū)或曠野地區(qū)， 或者車(chē)輛（如拖拉機(jī)） 檢測(cè)的環(huán)境比較惡劣。這給檢測(cè)和實(shí)時(shí)獲取檢測(cè)結(jié)果帶來(lái)了麻煩。這時(shí)就可以借助于遠(yuǎn)程虛擬儀器技術(shù)對(duì)檢測(cè)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(cè)對(duì)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(kāi)發(fā)車(chē)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(kāi)發(fā)了能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的多種軟件平臺(tái)和工具包如Internet Development Tool kit （簡(jiǎn)稱(chēng)IDT ） LIDT 是N I的面向G 語(yǔ)言應(yīng)用環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開(kāi)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(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)

用LabV IEW 平臺(tái)所建立的遠(yuǎn)程車(chē)輛檢測(cè)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(cè)試系統(tǒng)如圖1所示。

測(cè)試系統(tǒng)由測(cè)試對(duì)象、各類(lèi)傳感器、信號(hào)調(diào)理器（主要對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、濾波以及信號(hào)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(guò)制動(dòng)力、軸重、噪聲、轉(zhuǎn)速、煙度等傳感器獲取信號(hào)， 信號(hào)經(jīng)過(guò)放大和低通濾波后， 經(jīng)過(guò)8 路A/D 轉(zhuǎn)換后， 用L abV IEW程序?qū)崿F(xiàn)信號(hào)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埽?從而來(lái)檢測(cè)車(chē)輛的制動(dòng)性能、軸重、噪聲、車(chē)速、煙度等。其中系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速測(cè)試界面如圖2 所示。

整個(gè)車(chē)輛綜合檢測(cè)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(hào)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(kù)功能， 實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和查詢等功能。如在該系統(tǒng)中可測(cè)出正常的噪聲頻譜和檢測(cè)時(shí)的噪聲頻譜， 從噪聲頻譜的異常改變?cè)\斷故障的原因。

車(chē)輛遠(yuǎn)程檢測(cè)的多種實(shí)現(xiàn)方法

車(chē)輛性能綜合檢測(cè)系統(tǒng)在遠(yuǎn)程檢測(cè)方面的實(shí)現(xiàn)方法主要是把現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)數(shù)據(jù)、波形的顯示圖像， 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器上。用戶通過(guò)網(wǎng)頁(yè)瀏覽的方式獲取現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)場(chǎng)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(cè)結(jié)果以及判斷可能出現(xiàn)的故障原因， 再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)反饋給現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員。在網(wǎng)絡(luò)傳輸中， 可以通 過(guò)DataSocket 技術(shù)在In ternet 上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸， 也可以通過(guò)GWeb Server 將車(chē)輛現(xiàn)場(chǎng)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(duì)V I 的遠(yuǎn)程交互式訪問(wèn)、消息和郵件的發(fā)送以及文件的自動(dòng)上下載。LabVIEW6i 的w eb server 參數(shù)設(shè)置好后，web publishing too l 自動(dòng)生成H tm l 文檔和在網(wǎng)頁(yè)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(dòng)、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(wèn)文檔時(shí)啟動(dòng)該測(cè)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(guò)程。 圖3 為系統(tǒng)工作時(shí)車(chē)輛軸重檢測(cè)的w eb 發(fā)布界面L但是基于GWeb Server的V I 檢測(cè)顯示面板是通過(guò)傳輸圖像來(lái)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(lái)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(wèn)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(wèn)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(wú)需為不同的數(shù)據(jù)格式和通訊協(xié)議編寫(xiě)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(lèi)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(lèi)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(wèn)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(guò)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(kāi)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(duì)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(chē)輛檢測(cè)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(cè)控系統(tǒng)的發(fā)展注入了新的活力， 該檢測(cè)系統(tǒng)很好地實(shí)現(xiàn)了車(chē)輛檢測(cè)數(shù)據(jù)和圖像的網(wǎng)絡(luò)傳輸。但隨著社會(huì)的發(fā)展， 檢測(cè)對(duì)象和檢測(cè)環(huán)境也越來(lái)越復(fù)雜。在很多的檢測(cè)場(chǎng)合， 測(cè)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(duì)檢測(cè)者的身體健康造成嚴(yán)重的影響。有些檢測(cè)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(chǎng)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(chē)輛綜合性能的檢測(cè)中， 由于檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)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(lái)檢測(cè)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(duì)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(wèn)服務(wù)器端地址時(shí)， J ava app let 可以在客戶端自動(dòng)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(lái)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(dòng)和前面窗滾動(dòng)更新。實(shí)行遠(yuǎn)程控制時(shí)， 首先在服務(wù)器端運(yùn)行車(chē)輛檢測(cè)程序， 同時(shí)調(diào)用遠(yuǎn)程控制程序， 跳出LabVNC. vi （如圖5） 對(duì)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(yǔ)

提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器技術(shù)的車(chē)輛遠(yuǎn)程檢測(cè)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(chē)輛的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制。并在車(chē)輛的綜合性能的遠(yuǎn)程檢測(cè)中得到了較好的應(yīng)用效果。

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