基于labview对周边环境监测的研究

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【摘要】本文介绍了以labview为基础构架，通过下位机即传感器与单片机相结合的数据采集系统得到周边环境参数的数据，通过设置通讯协议传递到上位机即labview中进行环境参数的数据通信，以实现数据曲线显示及数据分析等功能，从而可以得到周边环境变化的规律，进一步可以进行各环节的控制功能。

【关键词】环境监测；labview；数据采集；串口通信

1.引言

LabVIEW（Laboratory Virtual instr-ument Engineering）是虚拟仪器概念的创造者，由美国National Instrument（简称NI）公司推出的图形化软件开发环境，类似于C 和BASIC。LabVIEW 的最大优势在于测控系统的开发，它不仅提供了几乎所有大量现代的高级信号分析工具与经典的信号处理函数，而且还可以和多种主流的工业现场总线通讯并且与大多数的通用标准实时数据库链接，同时程序的执行却几乎不受影响，在信号处理等方面的强大功能是组态软件所不可以比拟的。随着社会的发展，对人们的生活环境、农业蔬菜大棚等环境各指标（温度、湿度、光强）监测有着日趋重要的现实意义。本文利用虚拟仪器实现了监测方便、实时数据采集传输、界面直观、费用低廉功能。

2.系统设计

利用各传感器采集到的环境参数得到原始数据，在LabVIEW平台进行各种数据的处理及显示。labview软件设计程序由两部分部分构成，即前面板和后面板，后面板即为程序代码和程序图标及接口板。前面板主要实现程序的输入和输出功能，每一个前面板都对应相应的图形代码。该系统核心模块是数据采集模块，通过与硬件采集系统的串口通信来实现，是其他一切功能的基础。显示功能应用数据显示模块，根据需要可以添加数据分析、数据存储等模块。系统的的工作原理流程图如图1所示。

2.1 串口通信

计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传输可以采用串行和并行两种通讯方式，由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低等特点，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。在串口通信中，将PC机的串口驱动后，在labview中有各种封装好的串口函数子VI可以调用，包括串口初始化函数，串口读函数，串口写函数，结束串口读写函数和串口中断函数等。其中，串口初始化函数用来设定串口的各种参数，如串口号、波特率、数据位、奇偶校验位、停止位、握手信号类型等。串行通信是指将构成字符的每个二进制数据位依照一定的顺序逐位进行传输的通信方式，虽然比较古老但目前仍较为常用的通信方式，采用RS232通信协议。但RS232接口标准出现较早，有一些不足之处，比如传输速率低、传送距离短等。针对这样的不足，出现了一些新的接口标准，RS-485就是其中之一，它具有抗干扰能力强、传输距离远、传送能力强等特点，使之成为首选的串行接口。labview主要通过6个VISA节点来实现串行通信这个功能，分别实现串口设置，串口写，串口读，监测串口缓存，中断以及关闭串口等功能。

2.2 数据采集模块

数据采集模块通过设备驱动程序接口完成对DAQ 数据采集卡的初始化工作，包括创建和管理设备对象，以及采集卡的工作、通道数、采样频率，每次采样点数等参数的设定等，因而可以进一步分为数据采集卡驱动程序的打开、数据采集卡的设置、数据采集卡的启动、数据采样控制、数据采集卡驱动程序的关闭等子模块。程序运行以后，数据采集卡连续采集数据，并把采集到的数据送入到缓存中去，直到采集结束，并在前面板上显示连续采集到的数据波形。其中温度采集及显示的程序部分如图2所示：

2.3 数据显示模块

数据显示模块的主要功能是将采集到的数据以及分析后的结果显在前面板上显示，以实现数据的可视化。这里数据显示界面的实现主要依靠LabVIEW提供的各种显示控件，包括波形显示控件，数据显示控件，指示灯显示报警控件等。如图3所示：

2.4 数据分析模块

信号分析与处理是采集到原始信号之后所必不可少的部分，需要根据仪器的功能要求和所处理信号的实际情况选择合适的分析及处理方法。该系统的分析模块主要完成的功能是：当测量数据在正常范围内时指示灯颜色为蓝色，当所测的数据超出正常范围时，指示灯颜色为黄色，并发出报警声，询问用户是否调用设备，即控制部分，进行生态环境的调节，如果用户同意则通过开关量打开设备。由于数据采集过程中不可避免的受到多种因素的干扰，该系统采用椭圆滤波器，对采集到的信号进行滤波处理。

3.结论

本文介绍的基于labview的环境监测系统，通过对传感器检测到的信号进行传输变换，实现了温度、湿度、二氧化碳浓度等参数的监测，界面友好直观。由于此设计由各个单元模块化组合，所以适合移植或构建到其它系统中，还可以根据需要修改子程序，增加仪器控制部分，使该系统功能更加完善。

参考文献

[1]侯国屏，王坤.LabVIEW7.1 编程与虚拟仪器设计[M].北京：清华大学出版社，2005：407-413.

[2]秦永平，裴斌.基于LabVIEW的监测系统设计与实现[J].微计算机信息，2005（3）：54-55.

[3]郭庆梁，李永奎.北方温室群环境监控系统的研究[J].农机化研究，2009，31（8）：106-108.

[4]徐亮亮，韩文波.基于LabVIEW 的多传感器监测系统设计[J].工业控制计算机，2011（12）：35-36.