【正文】 規(guī)范，主要用于二次開發(fā)和合作開發(fā)。 圖 45 報(bào)警程序框圖 基于 Labview 的風(fēng)力發(fā)電數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 時(shí)域分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 圖 46 時(shí)域分析系統(tǒng)的程序框圖 幅度相位譜的程序設(shè)計(jì) 圖 47 幅度相位譜程序框圖 基于 Labview 的風(fēng)力發(fā)電數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 表格顯示程序框圖 圖 48 溫度控制器的程序框圖 測(cè)試程序的目的是發(fā)現(xiàn)程序中潛在的各種錯(cuò)誤和缺陷。 （ 4） 在函數(shù)選板的【編程】→【數(shù)值】子選板中選擇“數(shù)值常量”函數(shù)，放置到程序框圖編輯窗口的合適位置（常量數(shù)值設(shè)置為 20）。然后用右鍵單擊調(diào)入的“ DAQ 助手”，選擇屬性選項(xiàng)，就會(huì)出現(xiàn)如圖 44 所示。 處理設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是用一種合適的表達(dá) 方式來(lái)描述每個(gè)模塊的執(zhí)行過程。 從系統(tǒng)開發(fā)角度看，輸出決定輸入，即輸入信息需要根據(jù)輸出要求確定。該軟件平臺(tái)應(yīng)用快速傅利葉變換將輸入信號(hào)分解，通過曲線擬合、統(tǒng)計(jì)分析、頻率響應(yīng)等步驟，將數(shù)據(jù)以圖和表形式顯示出來(lái)，并儲(chǔ)存所有數(shù)據(jù)。除了正常的在線監(jiān)測(cè)，當(dāng)系統(tǒng)處于異常超過報(bào)警線或者停機(jī)線而給出報(bào)警時(shí)，我們更關(guān)注的是系統(tǒng)出現(xiàn)了什么類型的故障，為何會(huì)出現(xiàn)這樣類型的故障，通過振動(dòng)信號(hào)的各種分析，確定故障頻率發(fā)生的來(lái)源，這就要求能保存故障信號(hào)發(fā)生前后的相關(guān)參數(shù)和波形數(shù)據(jù)。 4 條輸入通道借助自動(dòng)調(diào)節(jié)采樣率的內(nèi)置抗混疊濾波器，同時(shí)以每通道高達(dá) kHz 的速率對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字 化。構(gòu)建成本低，可使用低層次硬件資源。 NI CompactRIO 不僅具備實(shí)時(shí)嵌入式處理器的低功率能耗功能，還兼有 RIO FPGA 芯片集的優(yōu)越性能。 （ 4）定時(shí) /計(jì)數(shù)器 在 DAQ 應(yīng)用中還經(jīng)常用到定時(shí) /計(jì)數(shù)功能，比如脈沖周期信號(hào)測(cè)量、精確時(shí)間控制和脈沖信號(hào)產(chǎn)生等。 D/A 轉(zhuǎn)換器的主要性能參數(shù)是分辨率和線性誤 基于 Labview 的風(fēng)力發(fā)電數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 差分辨率，分辨率取決于 D/A 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，線性誤差則刻畫了 D/A 轉(zhuǎn)換器的精度。衡量 A/D 轉(zhuǎn)換器性能好壞主要有兩個(gè)指標(biāo)，一是采樣分辨率，即 A 用轉(zhuǎn)換器位數(shù)，二是 A/D 轉(zhuǎn)換速度。就工作原理而言， A/D 轉(zhuǎn)換有 3 種方法：逐次逼近法 A/D、雙積分法 A/D 和并行比較法 A/D。 （ 5）線性化 許多信號(hào)傳感器的輸出電壓與原始的物理信號(hào)之間是非線性的， LabVIEW 的內(nèi)置函數(shù)提供了比例函數(shù)，用于進(jìn)行測(cè)試的電壓電平與原始的物理信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。 （ 3）濾波 濾波是從所采集的信號(hào)中濾除不需要的信號(hào)或噪聲。 此外，增加信噪比還可以通過降低測(cè)度過程中引入系統(tǒng)的噪聲，比如用屏蔽線、雙絞線電纜或者光纜傳輸信號(hào)等。 圖 31 傳感器的布局 信號(hào)調(diào)理單元 在將原信號(hào)送入相關(guān)數(shù)據(jù)采集設(shè)備或者測(cè)試儀器之前，往往需要進(jìn)行預(yù)處理步驟，如增加有效信號(hào)強(qiáng)度，減少噪音信號(hào)強(qiáng)度、線性化等，以便更準(zhǔn)確容易地獲得原始信號(hào)的特征。合理選擇傳感器有二個(gè)方面，一是傳感器性能，要求振動(dòng)傳感器可靠性和靈敏度高、線性好、失真小、無(wú)相移、頻響范圍寬及抗干擾能力強(qiáng)；二是被測(cè)對(duì)象的條件和要求，只有兩者很 好的結(jié)合，才能獲得最佳效果。 被 測(cè)風(fēng)速 值 傳 感 器 信號(hào)調(diào)理 數(shù)據(jù)采集卡 計(jì)算機(jī) 非電量 電信號(hào) 模擬 信號(hào) 數(shù)字 信號(hào) 基于 Labview 的風(fēng)力發(fā)電數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 三、 風(fēng)力發(fā)電的數(shù)據(jù) 監(jiān)測(cè)與控制的硬件組成 本課題所設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件的重要組成部分有傳感器、通訊傳輸線路設(shè)備、信號(hào)調(diào)理 單元、數(shù)據(jù)采集卡，服務(wù)器和個(gè)人計(jì)算機(jī)等。 圖 21 風(fēng)速采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 軟件功能的實(shí)現(xiàn) 外面的信號(hào)成功的導(dǎo)入到計(jì)算機(jī)當(dāng)中后，接下來(lái)就要就行軟件的連接了，由于要使外界采集來(lái)的電壓，風(fēng)速真實(shí)的顯示在觀察者面前，所以在進(jìn)行 LabView 的軟件編程時(shí)，就需要將外界時(shí)時(shí)變化的溫度與一個(gè)顯示控件相連，這樣讀者就可以從前面板上讀出此時(shí)此刻真實(shí)的值了。 基于 Labview 的風(fēng)力發(fā)電數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 二、 設(shè)計(jì)思路 數(shù)據(jù)的采集 數(shù)據(jù) 采集 (Data Acquisition，簡(jiǎn)稱 DAQ)就是將被測(cè)對(duì)象的各種參量（物理量、化學(xué)量、生物量等）通過各種傳感器件做適當(dāng)轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)信號(hào)調(diào)理、采樣、量化、編碼、傳輸?shù)炔襟E送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和記錄的過程。 通過設(shè)置 VI 服務(wù)器（ VI Server） ，用戶可以將本機(jī)上的 VI 發(fā)布，這樣其他的用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)訪問該 VI，權(quán)限為只讀。 在編寫大型軟件時(shí)，LabVIEW 一般通過目錄結(jié)構(gòu)管理文件，通過設(shè)定 VI 搜索路徑 ， 可使 LabVIEW 在確定的范圍內(nèi)操作 VI。 VI 的屬性設(shè)置是程序編寫的一部分， 功能主要是幫助編程人員管理 VI 程序及控制 VI 運(yùn)行的狀態(tài)和顯示方式。 （ 7）修訂歷史（ Revision History） 該頁(yè)用于設(shè)置修訂歷史的添加規(guī)則，與 VI 屬性不同的是，這里主要是選擇通用的添加注釋的方法及顯示的格式。用戶可以查找、添加或刪除作為時(shí)間服務(wù)器的計(jì)算機(jī)，還可以設(shè)置“休眠時(shí)間 /秒” （ Sleep time / Seconds）選項(xiàng)，即時(shí)間服務(wù)器計(jì)算機(jī)在兩個(gè)同步的間隔等待的秒數(shù)。用戶可以設(shè)置選板的顯示 模式和加載方式。 圖 12 前面板 Front Panel （ 2）程序流程圖（ Block Diagram） 此選項(xiàng)頁(yè)包含程序框圖的相關(guān)設(shè)置，主要是程序流程圖編寫的默認(rèn)屬性。主要內(nèi)容如下八點(diǎn)： （ 1） 前面板（ Front Panel） 此選項(xiàng)頁(yè)包含前面板顯示相關(guān)選項(xiàng)的設(shè)置，主要是控件的默認(rèn)屬性，包括標(biāo)簽、動(dòng)畫效果及樣式等。 LabVIEW 的熟練者可以通過設(shè)置編程環(huán)境來(lái)使工作更便捷。 （ 5） CIN 節(jié)點(diǎn)（ code interface node） 。用這種方法可設(shè)計(jì)出一個(gè)有層次關(guān)系的 VIs 或者子 VIs，而且 調(diào)用階數(shù)是無(wú)限制的。 VI 圖標(biāo)連接端口的功能端口就像一個(gè)圖形化參數(shù)列表，可在 VI 與 SubVI 之間傳遞數(shù)據(jù)。一個(gè) VI 程序由三部分組成： （ 1）前面板（ Panel） ：前面板是 VI 的交互式用戶接口，相當(dāng)于真實(shí)物理儀器的操作面板，由具備各種輸入、輸出功能的控件組成，實(shí)現(xiàn)用戶與程序的交互。主要特點(diǎn)為： 第一，使用圖形化編程方式，在流程圖中創(chuàng)建源程序。利用 LabVIEW可生成 32 位的編譯程序，使用戶的數(shù)據(jù)采集、測(cè)試和測(cè)量能得以高速運(yùn)行。用戶通過友好的 圖形界面來(lái)操作儀器，從而完成對(duì)測(cè)量信號(hào)的采集、分析、判斷、顯示和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。 虛擬儀器通常由計(jì)算機(jī)、測(cè)量電路模塊、應(yīng)用軟件組成。它是以計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)為核心，依賴于自 動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)值分析技術(shù)的一項(xiàng)現(xiàn)代綜合測(cè)試技術(shù)。 2021 年 1 月我國(guó)的《中華人民共和國(guó)可再生能源法》正式開始實(shí)施，風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展受到了鼓勵(lì)和支持。 我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)起步較晚，大 致開始于上世紀(jì) 6070 年代。 2021 年至 2021 年全球風(fēng)力發(fā)電的新增裝機(jī)容量年復(fù)和增長(zhǎng)率為 24%。直到上世紀(jì)五十年代以后，人們開始對(duì)環(huán)境和自然資源的重視， 特別是 1973 年世界石油危機(jī)的爆發(fā)， 風(fēng)力發(fā)電得到了人們足夠的重視，在技術(shù)上得到了日新月異的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電逐步從科研走向產(chǎn)品，從實(shí)驗(yàn)室走向 實(shí)用。其葉輪直徑 17 米，由 144 個(gè)雪松木制成葉片，該風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速低效率不高，功率僅為 12kW。 2021 年美國(guó)新當(dāng)選總統(tǒng)巴拉克盡管價(jià)格已是高昂，但世界各國(guó)對(duì)石油需求仍是有增無(wú)減，世界范圍的石油供給處于相當(dāng)緊張的局面。 發(fā)揮部分 自由發(fā)揮 基于 Labview 的風(fēng)力發(fā)電數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 一、 概論 風(fēng)能 太陽(yáng)輻射造成地球表面受熱不均，引起大氣層中壓力分布不均，在不均壓力的作用下，空氣沿水平方向運(yùn)動(dòng)就形成了風(fēng)。 3）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示功能。 關(guān)健詞 大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，無(wú)線局域網(wǎng)， 數(shù)據(jù) 監(jiān)測(cè)，虛擬儀器， LabVIEW 基于 Labview 的風(fēng)力發(fā)電數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 設(shè)計(jì)任務(wù)描述 設(shè)計(jì)題目 基于 Labview 的風(fēng)力發(fā)電數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)目的： 基于 LabVIEW 軟件設(shè)計(jì)了集用戶登錄 、 信號(hào)采集及頻譜分析等功能為一體的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在線監(jiān)控系統(tǒng) 基本要求 1）用戶登錄界面。在線監(jiān)測(cè)及趨勢(shì)分析技術(shù)可以隨時(shí)反映機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)和故障程度，而且可以預(yù)示今后可能發(fā)生的故障，進(jìn)而優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行和使用。要使風(fēng)電場(chǎng)與其它發(fā)電廠相比更加具有競(jìng)爭(zhēng)力，必須提高其可靠性、高效率及發(fā)電機(jī)組的壽命。 5 4 3 2 說(shuō)明書的質(zhì)量 說(shuō)明書立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理，文字通順，技術(shù)用語(yǔ)準(zhǔn)確，符號(hào)統(tǒng)一，編號(hào)齊全，圖表完備，書寫工整規(guī)范。 ； 順序 階段日期 計(jì) 劃 完 成 內(nèi) 容 備注 1 9 月 9 日 教師講解題目，學(xué)生查閱相關(guān)資料 2 9 月 10 日 進(jìn)行方案論證，確定程序流程，熟悉 NIDAQ使用方法 3 9 月 11 日17 日 程序設(shè)計(jì) 4 9 月 18 日 調(diào)試程序 5 9 月 19 日 撰寫論文，成果驗(yàn)收 基于 Labview 的風(fēng)力發(fā)電數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) IV 沈 陽(yáng) 工 程 學(xué) 院 基于 Labview的風(fēng)力發(fā)電數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表 系（部）： 自動(dòng)化學(xué)院 班級(jí)： 測(cè)控本 112 學(xué)生姓名： 楊 超 指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 審 意 見 評(píng)價(jià) 內(nèi)容 具 體 要 求 權(quán)重 評(píng) 分 加權(quán)分 調(diào)研 論證 能獨(dú)立查閱文獻(xiàn) ,收集資料；能制定課程設(shè)計(jì)方案和日程安排。課程設(shè)計(jì)論文的結(jié)構(gòu)及各部分內(nèi)容要求可參照《沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫規(guī)范》執(zhí)行。 5）報(bào)警記錄界面。 2）通道配置界面。普通用戶可以通過輸入用戶名和密碼登錄系統(tǒng)。對(duì)風(fēng)電機(jī)組的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，采用多種顯示方法，例如波形圖，表格等方式； 4）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，將顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，并可以調(diào)用存 儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示；最好將采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)功能。 （ 2） .學(xué)生應(yīng)撰寫的內(nèi)容為： 中文摘要 和關(guān)鍵詞 、目錄 、 正文、參考文獻(xiàn)等 。 （ 4） . 課程設(shè)計(jì)論文裝訂順序?yàn)椋?封面、任務(wù)書、 成績(jī)?cè)u(píng)審意見表 、中文摘要 和關(guān)鍵詞、 目錄 、 正文、參考文獻(xiàn) 。 5 4 3 2 指導(dǎo)教師評(píng)審成績(jī) （加權(quán)分合計(jì)乘以 12） 分 加權(quán)分合計(jì) 指 導(dǎo) 教 師 簽 名： 年 月 日 評(píng)