基于LabVIEW的遠程測控方法

分類：解決方案日期：2009-06-08 11:07:17 來源：

摘要：文章對利用虛擬儀器技術(shù)實施遠程網(wǎng)絡測控的關鍵技術(shù)進行了分析，并比較了以C／S和B／S方式實現(xiàn)的遠程測控。

1 遠程測試系統(tǒng)的組成
　　根據(jù)遠程測控數(shù)據(jù)流量狀況及不同的測試需求可采用基于Client／Server（簡寫為C／S）和Browser／Server（簡寫為B／S）兩種網(wǎng)絡模型組建遠程測試系統(tǒng)。C／S模式適合數(shù)據(jù)傳送量大的情況，而且具有效率高，數(shù)據(jù)可靠完整、兼容性強等特點。而對于數(shù)據(jù)傳送量不大，需要遠程模擬仿真的情況可以采用B／S模式，這樣對于客戶端的需求會很低，不需在客戶端上安裝相應的客戶端軟件，只需要瀏覽器便可登陸服務器對遠程測試進行監(jiān)控。遠程測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。其中測控服務器作為測量發(fā)布節(jié)點，主要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)發(fā)布以及將采集的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫服務器中的功能。Web服務器主要提供基本的網(wǎng)站功能，客戶端通過訪問該網(wǎng)站，可以獲得數(shù)據(jù)庫服務器中的實時作業(yè)信息和歷史數(shù)據(jù)。另外，客戶端利用虛擬儀器應用程序（C／S方式）或者通過瀏覽器監(jiān)控遠程面板（B／S方式）建立與服務器端的網(wǎng)絡通信，監(jiān)測和控制服務器端的作業(yè)，接收來自服務器端的作業(yè)數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)分析處理、數(shù)據(jù)處理結(jié)果的存儲與顯示、生成數(shù)據(jù)報表以及數(shù)據(jù)或波形打印等。

2 遠程測控實現(xiàn)技術(shù)

　 2．1基于C／S模式的DataSocket技術(shù)

　 DataSocket控件能根據(jù)具體的數(shù)據(jù)傳輸要求轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。DataSocket由DataSocket Server、DataSocket Pub－lisher、DataSocket Subscriber、Data Item組成。

　 DataSocket Publisher和DataSocket Subscriber是DataSocket Server的客戶端，通過DataSocket Server進行數(shù)據(jù)共享和交換，三者可以運行在同一臺機器上或三臺各自的機器上（視具體情況而定），如圖2所示。但把服務器同發(fā)布者和接收者分離則可以提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。數(shù)據(jù)交換的雙方無需直接對話，而是向第三方DataSocket Server讀取或者寫入數(shù)據(jù)，因此DataSocket簡化了應用程序和計算機之間的通訊，應用程序的數(shù)據(jù)接口變得非常簡單，數(shù)據(jù)類型也無需轉(zhuǎn)換。

　　利用DataSocket技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡化虛擬試驗具有許多優(yōu)越性。首先是安全性高。利用DataSocket ServerManager可以設定客戶端連接數(shù)目、數(shù)據(jù)項數(shù)目，創(chuàng)建用戶組和用戶，設置用戶讀／寫以及創(chuàng)建數(shù)據(jù)項的權(quán)限（未設定權(quán)限的用戶對服務器不可訪問）。另外，DataSocket傳輸數(shù)據(jù)的端口使用3015，此端口已經(jīng)通過IANA（Internet地址分配機構(gòu)）注冊為DSTP協(xié)議專用端口，因此可以在防火墻外部的計算機上運行DataSocket服務器，同時可保證在防火墻內(nèi)部的計算機上安全的運行數(shù)據(jù)發(fā)布等應用程序，如圖3所示。DataSocket傳輸?shù)臄?shù)據(jù)本身包含很小的頭文件，因此，數(shù)據(jù)傳輸速度快，適合于在網(wǎng)絡上大量實時數(shù)據(jù)的傳輸。

　　為實現(xiàn)遠程測控，利用DataSocket技術(shù)采取如下方案：利用網(wǎng)絡上的單獨的一臺計算機作為DataSocketServer；測控服務器完成數(shù)據(jù)采集和發(fā)布數(shù)據(jù)的功能，即測控服務器作為DataSocketPublisher；連接到網(wǎng)絡上的客戶計算機作為DataSocketSubscriber。由測控服務器采集數(shù)據(jù)，利用DataSocketPublisher把采集的數(shù)據(jù)發(fā)布到DataSocketServer中，客戶端便可以利用DataSocketSubscriber從DataSocketServer中接收數(shù)據(jù)，這樣可保證客戶端原始實驗數(shù)據(jù)的一致性。應用DataSocket技術(shù)進行實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)目驁D程序如圖4所示。

　　在需要同時進行多個信號的采集時，采集的數(shù)據(jù)跟時間是密切相關的，因此，通道、時間信息需要和采集的實時數(shù)據(jù)一起進行傳遞。這種情況可以采取在發(fā)布端發(fā)送多個數(shù)據(jù)項的方法解決，即把實時數(shù)據(jù)、通道值、時間分別建立各自的數(shù)據(jù)項，之后經(jīng)采集服務器端的DataSocket Publisher分別發(fā)布給DataSocket Server，再由客戶端分別接收。但經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)，會產(chǎn)生偽數(shù)據(jù)現(xiàn)象。為保證客戶端接收數(shù)據(jù)的一致性，采用數(shù)據(jù)屬性方法，把通道、時間作為數(shù)據(jù)屬性同實時數(shù)據(jù)綁定后再進行數(shù)據(jù)發(fā)布。這樣在服務器和客戶端之間傳遞的是實時數(shù)據(jù)、通道和時間的綁定整體，所有的傳遞信息同時到達數(shù)據(jù)接收端，之后再由接收端利用數(shù)據(jù)屬性來提取相應的數(shù)據(jù)。采用這種措施后即使傳輸過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象，丟失的也只能是綁定的數(shù)據(jù)包，并不會對下次傳來的數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，實驗的偽數(shù)據(jù)就不會產(chǎn)生了，從而避免了因某一項數(shù)據(jù)丟失而無法匹配或匹配錯誤情況的發(fā)生。

2．2　基于B／S模式的遠程面板技術(shù)

　基于B／S網(wǎng)絡模型的遠程測控可以通過遠程面板技術(shù)實現(xiàn)。測控服務器把虛擬儀器應用程序的前面板發(fā)布到Web頁面上，客戶端的用戶便可以通過瀏覽器對服務器端的遠程面板進行監(jiān)控。遠程面板容易配置，能夠跨平臺，無需ActiveX控件、Java Applet或者是CGI腳本，而且可以多同步連接監(jiān)控；控制是動態(tài)的，客戶端在瀏覽器中看到的監(jiān)測畫面同服務器端完全一致。另外的一個特點是完全服務器端管理。

　遠程面板技術(shù)的實現(xiàn)原理是借助于LabVIEW內(nèi)置的Web Server技術(shù)實現(xiàn)的。服務器端利用LabVIEWWeb Publishing Tool把虛擬儀器應用程序的前面板嵌入到Web頁面中，并借助LabVIEW Web Server提供的虛擬儀器Web服務，只要服務器端的應用程序載入內(nèi)存，客戶端便可以通過瀏覽器對遠程的虛擬儀器應用程序進行監(jiān)控。但在同一時刻，只有一個用戶具有控制權(quán)限，其余用戶只能對遠程面板進行監(jiān)測。客戶端控制的權(quán)限可以通過遠程面板的Request／ReleaseCon－trol VI獲得或釋放，服務器端擁有絕對的控制權(quán)限。

2．3　基于C／S和B／S開發(fā)模式的比較

　無論是基于C／S還是B／S網(wǎng)絡模型實現(xiàn)遠程測控，其核心技術(shù)主要是DataSocket。它們各有其優(yōu)缺點，詳情參見表1。

3 結(jié)束語

　虛擬儀器技術(shù)與網(wǎng)絡技術(shù)的結(jié)合，及其在測控領域中的應用，是對傳統(tǒng)測控方式的一場革命。應用abVIEW作為虛擬儀器軟件開發(fā)平臺，為開發(fā)高性能的計算機測控系統(tǒng)提供了極大的便利。測控方式的網(wǎng)絡化，是未來測控技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，通過建立分布式網(wǎng)絡測控系統(tǒng)，能夠充分利用現(xiàn)有資源和網(wǎng)絡帶來的種種好處，實現(xiàn)各種資源最有效合理的配置。應用分布網(wǎng)絡測控，可以進行多點測量，多點分析處理。這樣既可以充分發(fā)揮服務器控制測試儀器的接口能力，又能發(fā)揮客戶機數(shù)據(jù)處理能力，而且便于系統(tǒng)的擴展。

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