论文研究-基于LabVIEW的无线传感器网络测控平台设计 .pdf

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基于LabVIEW的无线传感器网络测控平台设计,宋志月,华钢,集成了传感器、微机电系统和网络三大技术而形成的传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术。本文通过使用图形化编程语言LabVIEW��
国武技论文在线 采样保持和模数转换单元后被量化成数字信号,经存储单元进入微机的显示缓冲 区,最后由图形显示设备接凵函数将数据转换成相应的像素在屏幕上显示出波形。其 中卡的存储单元有存储器和数据缓冲器,存储器按先进先出或循环刷新的原则暂存采 集数据,及存储控制逻辑用于编码、定时计数、通信及产生数据传输方式控制信号 等。通常一垗卡可以完成多种功能:模数转換、数模转换、数字量输入输出以及计数器定 时器操作等。数据采集卡工作原理如图所示。 多路开关 可编程放 采样保持 存储器缓 大器 冲器 及存储控制逻辑 图数据采集卡的工作原理框图 信号调理 组建基于 的测试系统,传感器、信号调理和数据采集模块是最基本的硬件 其中,传感器是将被测试的物理量转换为电量的最基础的环节,数据采集则将模拟信号转换 成数字信号供计算机进行分析处理,而信号调理往往是两者之间的桥梁,负责将传感器的输 岀信号和数据采集模块可也接收的信号类型联系起来。本设计采用公司的仪器信号调理 板卡 是 软件直接支持的 种信号调理模块,在 环境中调用非常方便。 串口配置 提供了功能强大的虚拟仪器软什规范()库,实质上就是一组标 准的睬数库及其相关规范的总称。它驻留于计算机系统之中执行仪器总线的特殊功能, 扮演了计算杋与仪器之间的中间层连接角色,为计算机和仪器的顺利通信提供了通道。 基于 的测控平台程序设计 数据帧读取 模拟并读取数据命令帧的程序框图如图所小,此程序中应用了平铺式顺序结枃,它的数 据流不同」其他结枃的数据流。平铺式顺序结构的帧当所冇有连接至帧的数据都可用时,按照 从左至右的顺序执行。每帧执行完毕后会将数据至传递至下帧。这意味着某个帧的输入可 能取决于另一个帧的输出 国武技论文在线 1c) longated striach-tmewl s≈4 图读出数据命令帧程序框图 用户要读取数据,还需要编写程序将要读取的数据字符肀从响应帧字符串里分解出来并 转换成相应的十进制薮据。用 编写的分解响应帧字符串中的数据的解包程序如图 所示 件())西着()项目)物作Q〕 且)論目)助( 对框字 图1从响应帧里提取读取的数据 数据保存程序 数据仰有程隆框国 insert int∞ 口E- sampTime, samr Value values v 一 匹H=aL=t: 圈cm[1 图数据保存程序框图 数据保存是把采集来的数据保存到 数据库里,这部分工作首先进行的是数据库 的选择以及数据库表格的建立,然后用 工具包将采集的数据按照一定的时间间隔保 存到数据库的表格里。程序框图如上图所示。 历史数据查询程序 历史数据査询,因为已经把采集的数据保存在教据库里了,所以历史薮据的查询只需要 国武技论文在线 从薮据库里按照定的条件检索出来就行了,这样就涉及到检索条件的问题,而保存数据的 表格的主键已设为保存时刻,每个数据的在时间上是唯一的。因此检索条件确定为保存数据 的时间段。具体程序见图 ■回 L-[然-1 nsl sk 4 fran ksxe empT:n 目叫 ■版据洵功, 口是 甘二,尹十 图历史数据查程序 基于 的测控平台调试与仿真 测试网络由传感器节点,汇聚节点,管理节点组成。传感器节点放置在不同位置用于检 测温度等参数指标:汇聚节点负责接收来自传感器节点的采集数据,在收到管理节点轸询命 令后把数据传送到管理节点;管理节点每隔一定时间发送轮询指令,然后接收米自汇聚节点 的数据,并存储到数据库中。传感器节点每隔分钟采集一次数据,采集完毕数据传输到汇 聚节点。管理节点每隔分钟对汇聚节点轮询一次,汇聚节点会把传感器节点的数椐进行重 新封装成数据报文,传送到管理节点。管理节点把籹据传送到数据库中,通过电脑软件对采 集到的数据进行处理分析。本文以温度为例,对无线传感器网终进行测控。 木程序中,更新统计信息程序,能够对所显示的数据进行实时更新,并且能够分析出平 均温度和标准差。其中,标准偏差和方差通过卜列等式计算输岀值, 其中,为均值,是中的元素数 标准偏差=σ a=∑(- 其中,σ为方差,为均值,当权为 时等于;当权为 时等 本文以温度为例,该测控平台可以显示当前温度,并画出波形,通过设置最低和最温 度,可以对超标温度进行实时报警,从而实现测控,此程序框图使用“循环”结枃,它 将连接到总数()接线端的值作为执行次数的子程序框图。计数连接端()提供了当前 的循环总数,其取值在到的范围內。其程序框图如下: 国武技论文在线 1 anAlysi: 显度七齒. 最高温 中庶 新点 口 图温度测控程序框图 该测试系统中在管理节点的应用软件分别记录了接收到的每个数据报文的详细信息,包 括帧长度,地址信息,有效数据,报警状态。通过设定报警阈值来分别在汇聚节点和管理节 点测试报警功能。报警界面如图所示: 文 巴工风)百口助a [t反用序字体」 图8报警界面 结论 本文针对无线传感器网络技术平台,基于 设计了一种远程测控系统,成功 实现了 对数据的采集、传输、处理、显小。该远程测控系统各个传感器的温度等 参数进行实时测控,并将测控结果汇总显小到测控计算机上。采用该系统后免去了传统的排 线、布线投入,省时,省力。基于 的远程温度测控系统应用数据采集、远程通讯 数据处理、数据行储等多和技术,可以进行连续的数据远程采集和存储,实吋显示波形和相 应的统计结果,并对超岀标准的数据进行报警。由于计算机网绪技术和 技术较为 成熟,因此该系统方法可靠、界面友好、使用方便、可维扩性强、造价低,只有良好的灵活 性,为远程测控提供了一种全新的于段和思路,具有较好的应用前景。文基于自上设计的 无线传感器网终,该测控平台为观测者提供了直观明了的人机界面,可清晰的显示无线传感 器网络的状态信息。同时,观测者可方便的利用本测控平台对无线传感器网络进行操作获 取无线传感器网络采集到的传感器输岀数据。本测控平台界面简洁,操作简单直观,可方便 的进行二次开发,具有广泛的应用价值。 国武技论文在线 参考文献 任丰原,黄海宁,林闯。无线传感器网络软件学报, 冯潇,刘秋丽在油田远稈眙控系统中的应用石汕仪器 李芳,李元石油生产数据无线实时监测系统信息技术 王文光,刘士兴无线传感器网路概述合肥工业大学学报(自然科学版) ()

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