【正文】 題背景 4 測控技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 4 虛擬儀器技術(shù)發(fā)展趨勢 5 本設(shè)計(jì)所做的工作 6 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)檢索的設(shè)計(jì) 6第二章 虛擬儀器 7 虛擬儀器技術(shù)概述 7 虛擬儀器的概念 7 虛擬儀器的特點(diǎn)及優(yōu)勢 7 虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器的比較 8 9 虛擬儀器I/O接口設(shè)備 9 虛擬儀器的軟件結(jié)構(gòu) 10 11 11 圖形化虛擬儀器開發(fā)平臺——LabVIEW 11 11第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論及硬件平臺的實(shí)現(xiàn) 13 PC機(jī) 13 數(shù)據(jù)采集理論 13 數(shù)據(jù)采集技術(shù)概論 13 14 15 15 輸入信號的類型 16 18 18 20 21 21(DAQ卡)的組成 22 NI PCI6221數(shù)據(jù)采集卡 22 23第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù) 24 24 24 24 25 26 26 ADO與數(shù)據(jù)庫的交互技術(shù) 27 MySQL數(shù)據(jù)庫 27 Web技術(shù) 28 Web技術(shù)概述 28 PHP技術(shù) 29 30 30 Windows的多線程機(jī)制 30 LabVIEW與多線程 30 31 31 31 31 32 32第五章 系統(tǒng)軟件的具體實(shí)現(xiàn) 34 34 35 35 36 37第六章 總結(jié) 39Abstract 40參考文獻(xiàn) 41致 謝 42第一章 緒論 引言測控技術(shù)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)和國防科技等諸多領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛，它的現(xiàn)代化已被認(rèn)為是科學(xué)技術(shù)、國防現(xiàn)代化的重要條件和明顯標(biāo)志。本文首先概述了測控技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展及以后的發(fā)展趨勢，探討了虛擬儀器的總線及其標(biāo)準(zhǔn)、框架結(jié)構(gòu)、LabVIEW開發(fā)平臺，然后介紹了數(shù)據(jù)采集的相關(guān)理論，給出了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖。2012年4月16日—2012年5月1日 撰寫論文，準(zhǔn)備答辯。虛擬儀器的出現(xiàn)是儀器發(fā)展史上的一場革命，代表著儀器發(fā)展的最新趨勢和新方向，并且是信息技術(shù)的重要領(lǐng)域擴(kuò)充，對科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)將產(chǎn)生不可估量的影響。先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，不僅希望設(shè)備能夠單獨(dú)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，還希望他們之間能夠互相通信，構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，甚至是測試網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息共享，以便對眾多的被測信號進(jìn)行對比、綜合和自動分析、從而得出準(zhǔn)確的判斷。第三階段：隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場總線技術(shù)的出現(xiàn)帶動了現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)的迅速發(fā)展，使得可以在一個(gè)工廠范圍內(nèi)通過總線將成千上萬個(gè)智能傳感器/變送器等智能化的儀表組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化測控儀器系統(tǒng)，此階段是網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)的快速發(fā)展階段。第一階段：起始于20世紀(jì)70年代通用儀器總線(GPIB)的出現(xiàn)，GPIB實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與測控系統(tǒng)的首次結(jié)合，使得測量儀器從獨(dú)立的手工操作單臺儀器開始走向計(jì)算機(jī)控制的多臺儀器的測控系統(tǒng)。同時(shí)測控對象的空間位置日益分散，測控任務(wù)日益復(fù)雜，測控系統(tǒng)日益龐大，因此，提出了測控現(xiàn)場化、遠(yuǎn)程化、網(wǎng)絡(luò)化的要求。國內(nèi)外同類課題研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢：研究現(xiàn)狀：早期的測控系統(tǒng)采用大型儀表集中對各個(gè)重要設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，通過操作盤進(jìn)行集中式操作；而計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為主體，加上檢測裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與被控對象(生產(chǎn)過程)共同構(gòu)成的整體。意義：近年來，以計(jì)算機(jī)為中心、以網(wǎng)絡(luò)為核心的網(wǎng)絡(luò)化測控技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)得到越來越多的應(yīng)用，尤其是在航空航天等國防科技領(lǐng)域。說明課題的來源（自擬題目或指導(dǎo)教師承擔(dān)的科研任務(wù)）、課題研究的目的和意義、課題在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。若課題因故變動時(shí)，應(yīng)向指導(dǎo)教師提出申請，提交題目變動論證報(bào)告。網(wǎng)絡(luò)化的測控系統(tǒng)大體上由兩部分組成：測控終端與傳輸介質(zhì)，隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展，測控終端的位置越來越多的被個(gè)人計(jì)算機(jī)所占據(jù)，其中，軟件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心，甚至是整個(gè)測控系統(tǒng)的靈魂，應(yīng)用于測控領(lǐng)域的軟件系統(tǒng)稱為監(jiān)控軟件。系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的檢測、監(jiān)督和控制功能。傳統(tǒng)的單機(jī)儀器己遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)大數(shù)量、高質(zhì)量的信息采集要求，產(chǎn)生了由計(jì)算機(jī)控制的測控系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)單元通過各種總線互連，進(jìn)行信息的傳輸。此階段是網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)的雛形與起始階段。第四階段：在對現(xiàn)代化要求極高的領(lǐng)域，傳統(tǒng)的測控系統(tǒng)已經(jīng)逐漸無法滿足用戶的要求。然而傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集儀器在此方面受到很大的限制。 課題研究的主要內(nèi)容和方法，研究過程中的主要問題和解決辦法：研究的主要內(nèi)容和方法：一、 虛擬儀器（1） 虛擬儀器技術(shù)概述（2） 虛擬儀器的開發(fā)軟件（3） 基于LabVIEW平臺的虛擬儀器程序設(shè)計(jì)二、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論及硬件平臺的實(shí)現(xiàn)（1） PC機(jī)（2） 數(shù)據(jù)采集理論（3） 數(shù)據(jù)采集卡的選擇三、 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)（1） 程序模塊化設(shè)計(jì)概述（2） 數(shù)據(jù)庫技術(shù)（3） Web技術(shù)（4） 多線程技術(shù)（5） 系統(tǒng)具體應(yīng)用程序的實(shí)現(xiàn)四、 系統(tǒng)軟件的具體實(shí)現(xiàn)（1） 登錄系統(tǒng)（2） 通道參數(shù)配置（3） 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示（4） 歷史數(shù)據(jù)查詢（5） 報(bào)警記錄主要問題： 解決辦法：查找資料、請教導(dǎo)師、請教學(xué)者、實(shí)際操作、通過實(shí)驗(yàn)解決課題研究起止時(shí)間和進(jìn)度安排：起止時(shí)間：2012年1月22日—2012年5月20日進(jìn)度安排：2012年1月22日—2012年3月1日 確定論文題目，收集資料,寫開題報(bào)告。課題研究所需主要設(shè)備、儀器及藥品：計(jì)算機(jī)外出調(diào)研主要單位，訪問學(xué)者姓名：指導(dǎo)教師審查意見：指導(dǎo)教師 （簽字） 　　　　2012年3 月 教研室（研究室）評審意見：____________教研室（研究室）主任 （簽字） 　　　　2012年3 月系（部）主任審查意見：____________系（部）主任 （簽字） 　　　　2012年3 月學(xué) 士 學(xué) 位 論 文題 目 基于labview的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 生 雷子指導(dǎo)教師 很牛的 講師年 級 2008級10班專 業(yè) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 別 計(jì)算機(jī)科學(xué)系學(xué) 院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息工程學(xué)院家里蹲大學(xué)2012年5月摘要：虛擬儀器是將儀器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、總線技術(shù)和軟件技術(shù)緊密的融合在一起，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)字處理能力實(shí)現(xiàn)儀器的大部分功能，打破了傳統(tǒng)儀器的框架，形成的一種新的儀器模式。在分析本系統(tǒng)功能需求的基礎(chǔ)上，介紹了程序模塊化設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫、Web、多線程等設(shè)計(jì)中用到的技術(shù)，最后一章給出了本設(shè)計(jì)的前面板圖。20世紀(jì)70年代以來，計(jì)算機(jī)、微電子等技術(shù)迅猛發(fā)展，在其推動下，測控儀器與技術(shù)不斷進(jìn)步，相繼誕生了智能儀器、PC儀器、VXI儀器、虛擬儀器及互換性虛擬儀器等微機(jī)化儀器及其自動測控系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化儀器設(shè)備間的界限日漸模糊，測控領(lǐng)域和范圍不斷拓寬[1]。因此，這種“監(jiān)控軟件－數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”構(gòu)架的測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，并形成了一套完整的理論。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在我國國防、通信、航天、航空、氣象、環(huán)境監(jiān)測、制造等領(lǐng)域，要求測控和處理的信息量越來越大、速度越來越快。主要可分為以下幾個(gè)階段。此階段是網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)的初步發(fā)展階段。 虛擬儀器技術(shù)發(fā)展趨勢虛擬儀器是微電子、通信、計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的產(chǎn)物。模擬儀器主要有模擬式電壓表、電流表等，這些儀表解決了當(dāng)時(shí)對某些量的測量的需求。伴隨微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展及在電工電子測量技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，測量儀器也不斷進(jìn)步和發(fā)展，出現(xiàn)了智能儀器。但是在數(shù)字化儀器、智能儀器階段基本上沒有擺脫傳統(tǒng)儀器那種獨(dú)立使用、手動操作的模式，難以勝任更復(fù)雜、多任務(wù)的測量需求。伯克提出了微機(jī)化儀器的概念，也就是人們現(xiàn)在常提到的卡式儀器。雖然許多廠家通過定義新的儀器總線，不斷對卡式儀器進(jìn)行改進(jìn)，但其大多是在微機(jī)內(nèi)總線的插槽上進(jìn)行開發(fā)，沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，且各廠家生產(chǎn)的插卡尺寸大小不一，設(shè)備兼容性較差。制定PXI規(guī)范的目的是為了將PC的性能價(jià)格比優(yōu)勢和PCI總線面向儀器領(lǐng)域的必要擴(kuò)展結(jié)合起來，以期形成一種主流的虛擬儀器測試平臺。隨著虛擬儀器軟件開發(fā)平臺及硬件的發(fā)展，基于虛擬儀器的儀器系統(tǒng)的開發(fā)周期更短，費(fèi)用更低，測量速度、準(zhǔn)確度及可復(fù)用性提高，且更便于相應(yīng)儀器系統(tǒng)的維護(hù)和擴(kuò)展[3]?；谔摂M儀器技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的提出在一定程度上解決了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集所面臨的問題，虛擬儀器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)成為當(dāng)今數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)檢索的設(shè)計(jì)關(guān)于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)檢索部分，因?yàn)閿?shù)據(jù)已保存到數(shù)據(jù)庫里，通過網(wǎng)絡(luò)很容易進(jìn)行訪問。虛擬儀器是智能儀器之后的新一代測量儀器。 虛擬儀器的特點(diǎn)及優(yōu)勢虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)的功能化硬件模塊和計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)成的電子測試儀器，而軟件是虛擬儀器的核心[6][7][8]，其中軟件的基礎(chǔ)部分是設(shè)備驅(qū)動軟件，而這些標(biāo)準(zhǔn)的儀器驅(qū)動軟件使得系統(tǒng)的開發(fā)與儀器的硬件變化無關(guān)。由于VI的模塊化、開放性和靈活性，以及軟件是關(guān)鍵的特點(diǎn)，當(dāng)用戶的測試要求變化時(shí)可以方便地由用戶自己來增減硬、軟件模塊，或重新配置現(xiàn)有系統(tǒng)以滿足新的測試要求。它功能強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)示波器、邏輯分析儀、頻譜儀、信號發(fā)生器等多種普通儀器全部功能，配以專用探頭和軟件還可檢測特定系統(tǒng)的參數(shù)，如汽車發(fā)動機(jī)參數(shù)、汽油標(biāo)號、爐窯溫度、血液脈搏波、心電參數(shù)等多種數(shù)據(jù)；它操作靈活，完全圖形化界面，風(fēng)格簡約，符合傳統(tǒng)設(shè)備的使用習(xí)慣，用戶不經(jīng)培訓(xùn)即可迅速掌握操作規(guī)程。1）傳統(tǒng)儀器的面板只有一個(gè)，上面布置了種類繁多的顯示和操作元件。同時(shí)，虛擬儀器的面板上的顯示元件和操作元件的種類與形式不受標(biāo)準(zhǔn)元件和加工工藝的限制，由編程來實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)用戶的要求和操作需要來設(shè)計(jì)儀器面板。5）虛擬儀器開放、靈活，與計(jì)算機(jī)同步發(fā)展，與網(wǎng)絡(luò)及其他周邊設(shè)備互聯(lián)。 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較虛擬儀器傳統(tǒng)儀器開發(fā)維護(hù)費(fèi)用低開發(fā)維護(hù)費(fèi)用高技術(shù)更新周期短（～1年）技術(shù)更新周期短（5～10年）軟件是關(guān)鍵硬件是關(guān)鍵價(jià)格低價(jià)格昂貴開放、靈活與計(jì)算機(jī)同步，可重復(fù)用和重配置固定可用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)周邊各儀器只可連有限的設(shè)備自動化、智能化、多功能、遠(yuǎn)距離傳輸功能單一，操作不便近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，己經(jīng)形成了網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器。計(jì)算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個(gè)重要方向。以通用的計(jì)算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)為依托，實(shí)現(xiàn)各種儀器功能，虛擬儀器主要是指這種方式[9]。通常虛擬儀器測試系統(tǒng)硬件組成部分是由傳感器部件、信號調(diào)理及信號采集部件（如外置或內(nèi)置數(shù)據(jù)采集卡、圖形圖像采集卡及攝像機(jī)及其用于輔助測量并能與計(jì)算機(jī)通訊的常規(guī)儀器等）、通用計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等構(gòu)成。虛擬儀器的構(gòu)成主要有五種類型[9]。各儀器廠家生產(chǎn)了大量的DAQ卡功能模塊供用戶選擇，如示波器、串行數(shù)據(jù)分析儀、動態(tài)信號分析儀、任意波形發(fā)生器等。2）GPIB(General Purpose Interface Bus)通用接口總線，是計(jì)算機(jī)和儀器的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。系統(tǒng)中的儀器可以增加、減少或更換，只需對計(jì)算機(jī)的控制軟件作相應(yīng)的改動。4）PXI(PCI eXtension For Instrumentation)是Compact PCI總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展，是NI公司于1997年發(fā)布的一種新的開放性、模塊化儀器總線規(guī)范。PXI兼容Compact PCI機(jī)械規(guī)范，并增加了空氣冷卻裝置、環(huán)境測試（溫度、濕度、振動和沖擊實(shí)驗(yàn)）等要求。 虛擬儀器的軟件結(jié)構(gòu)虛擬儀器技術(shù)的核心是軟件。隨著軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，軟件開發(fā)的模塊化、復(fù)用化，和各種硬件儀器驅(qū)動軟件的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，虛擬儀器軟件開發(fā)將變得更加快速、方便。這些工作對于那些不熟悉這方面知識的工程設(shè)計(jì)人員來說，要花費(fèi)大量時(shí)間和精力，這樣直接影響了系統(tǒng)開發(fā)的周期和性能。除此以外還有HP公司的HPVEE ，HPTIG開發(fā)平臺，美國Tektronix公司的EzTest ，TekTNS平臺軟件，這些都是國際上公認(rèn)的優(yōu)秀的虛擬儀器開發(fā)軟件平臺[11]。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過程都更加形象化。LabVIEW具有一系列無與倫比的優(yōu)點(diǎn)：首先，LabVIEW作為圖形化語言編程，采用流程圖式的編程，運(yùn)用的設(shè)備圖標(biāo)與科學(xué)家、工程師們習(xí)慣的大部分圖標(biāo)基本一致，這使得編程過程和思維過程非常相似；同時(shí)，LabVIEW提供了豐富的VI庫和儀器面板素材庫，近600種設(shè)備的驅(qū)動程序(可擴(kuò)充)如GPIB設(shè)備控制、VXI總線控制、串行口設(shè)備控制、以及數(shù)據(jù)分析、顯示和存儲；并且LabVIEW還提供了專門用于程序開發(fā)的工具箱，使得用戶能夠設(shè)置斷點(diǎn)，調(diào)試過程中可以使用數(shù)據(jù)探針和動態(tài)執(zhí)行程序來觀察數(shù)據(jù)的傳輸過程，更加便于程序的調(diào)試。所有的LabVIEW應(yīng)用程序，即虛擬儀器(VI)，它包括前面板(Front Panel)、流程圖(Block Diagram)以及圖標(biāo)/連結(jié)器(Icon/Connector)三部分。在流程圖中對VI編程，以控制和操縱定義在前面板上的輸入和輸出功能。這種設(shè)計(jì)思想的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在兩方面：① 類似流程圖的設(shè)計(jì)思想，很容易被工程人員接受和掌握，特別是那些沒有很多程序設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的工程人員。3）圖標(biāo)/連接設(shè)