【正文】 套事件結(jié)構(gòu)（Event Structure）的形式，保證系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)始終處于可響應(yīng)狀態(tài)。在事件結(jié)構(gòu)中，共設(shè)置了 5 個(gè)分支，從 Case0 到 Case4。Case0 完成水力參數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)界面的調(diào)用，Case1 到 Case3 分別實(shí)現(xiàn)對(duì) 1 號(hào)水輪機(jī)、2 號(hào)水輪機(jī)和 3 號(hào)水輪機(jī)能量特性模型界面的調(diào)用，Case4 完成退出系統(tǒng)的功能。 在程序框圖中使用了平鋪的順序結(jié)構(gòu)，以便程序在開始運(yùn)行時(shí)初始化各個(gè)指示燈，保證用戶正確操作。28第 4 章 基于虛擬儀器的水力機(jī)組運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)在水力機(jī)組運(yùn)行參數(shù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，需要對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)可實(shí)時(shí)地創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，方便對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、顯示、查詢、分析、處理以及生成報(bào)表、打印等操作，有效地實(shí)現(xiàn)了水電站的自動(dòng)化管理，是現(xiàn)代測(cè)試測(cè)量系統(tǒng)的發(fā)展方向。 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫平臺(tái)本文的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用的是 MicrosoftAccess 2022，它是微軟公司 Office 辦公套件中一個(gè)極為重要的組成部分，是目前世界上最流行的桌面數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（RDBMS） 。它提供了大量的工具和向?qū)В词箾]有任何編程經(jīng)驗(yàn)，也可以通過可視化的操作來完成大部分的數(shù)據(jù)庫管理和開發(fā)工作。Access 功能強(qiáng)大，可以管理自己的個(gè)人通訊錄，處理公司的客戶訂單數(shù)據(jù)，還可以對(duì)大量科研數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和處理。在 Access 數(shù)據(jù)庫窗口的數(shù)據(jù)庫組件框中列出了常用的 7 種數(shù)據(jù)庫對(duì)象，包括：表、窗體、查詢、數(shù)據(jù)訪問頁、報(bào)表、模塊和宏，這些是數(shù)據(jù)庫的組成元素，通過它們來提供信息，管理數(shù)據(jù)。與其他數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)相比，Access 具有以下幾個(gè)突出的特點(diǎn)：存儲(chǔ)文件單一、兼容多種數(shù)據(jù)庫格式、支持長文件名、可應(yīng)用于客戶/服務(wù)器方式、具有 Web29網(wǎng)頁分布功能、操作簡(jiǎn)單、使用方便，同時(shí)它還具有組織數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)窗體、查詢信息、輸出報(bào)表、建立超鏈接、建立應(yīng)用系統(tǒng)、建立數(shù)據(jù)共享機(jī)制等功能。 LabVIEW 中數(shù)據(jù)庫的訪問方式 LabVIEW 本身并不具備數(shù)據(jù)庫的訪問功能，必須借助于其它方式，目前可以通過以下幾種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問： ① 利用 NI 公司提供的附加工具包 LabVIEW SQL Toolkit 實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的操作，LabVIEW SQLToolkit 工具包包含一系列高級(jí)功能模塊，這些模塊封裝了大多數(shù)的數(shù)據(jù)庫操作和一些高級(jí)的數(shù)據(jù)庫訪問功能，因此用其訪問數(shù)據(jù)庫簡(jiǎn)單易用，但是這種工具包價(jià)格昂貴，對(duì)于很多的 LabVIEW 使用客戶來說，這種價(jià)格是很難接受的。 ② 利用 LabVIEW 提供的 ActiveX 功能，調(diào)用 MicrosoftADO 控件，通過 SQL 語言實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的操作。使用這種方式需要用戶對(duì) MicrosoftADO 控件以及 SQL 語言有比較深入的了解，而且在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的操作時(shí)需要從底層編寫較復(fù)雜的程序，這對(duì)于大多數(shù)用戶來說也不現(xiàn)實(shí)。③ 利用其它語言如文本語言 Visual C++等編寫訪問數(shù)據(jù)庫的 DLL 程序，再通過 LabVIEW 中自帶的與其他應(yīng)用程序的接口訪問該程序，從而實(shí)現(xiàn)間接地訪問數(shù)據(jù)庫，但是這種方法所需編程的工作量比較大。④ 利用 LabVIEW 提供的免費(fèi) LabSQL 工具包實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問。LabSQL 通過 MicrosoftADO 以及 SQL 語言完成對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問，將復(fù)雜的底層 ADO 以及 QL 操作封裝成一系列 LabSQL VIs，簡(jiǎn)單易用且能支持 Windows 操作系統(tǒng)中一切基于 ODBC 的數(shù)據(jù)庫。 LabSQL 工具包簡(jiǎn)介LabSQL 是由美國 NI 公司開發(fā)的一個(gè)免費(fèi)的、多數(shù)據(jù)庫、跨平臺(tái)的 30LabVIEW 數(shù)據(jù)庫訪問工具包，它通過 Microsoft ADO 以及 SQL 語言完成對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問，將復(fù)雜的底層 ADO 及 SQL 操作封裝成一系列 LabSQLVIs（如圖 42 所示） ，便于對(duì)軟件進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。目前所用版本是 LabSQL Release 。LabSQL 能支持 Windows 操作系統(tǒng)中一切基于 ODBC 的數(shù)據(jù)庫，例如 Access、SQL Server 、Oracle 等。LabSQL 操作簡(jiǎn)單，易于理解，對(duì) SQL 語言不熟悉的用戶也能很容易使用，只需要簡(jiǎn)單的編程就可以在 LabVIEW 中訪問數(shù)據(jù)庫，對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行各種操作，如查詢、刪除、修改記錄等。 圖 42 LabSQL VIs LabSQL VIs31 LabSQL VIs 根據(jù)其功能可以分為四類，即 Command VIs；Connection VIs；Recordset VIs 和 Top Level VIs。 1 Command VIs：能夠完成最基本的 ADO 操作，如創(chuàng)建或刪除一個(gè) Command，或?qū)?shù)據(jù)庫中的某個(gè)參數(shù)進(jìn)行讀或?qū)懙牟僮鳌? 2 Connection VIs：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫與 LabVIEW 之間的連接。Recordset VIs：完成數(shù)據(jù)庫中對(duì)記錄的各種操作，如創(chuàng)建或刪除某條記錄，或是對(duì)記錄的某個(gè)條目進(jìn)行讀或?qū)懙牟僮鳌? 3Top Level VIs：頂層 LabSQL 的應(yīng)用，對(duì)以上三類 LabSQL VIs 的某些功能進(jìn)行集成。 LabSQL 的安裝及配置 （1）LabSQL 的安裝 首先，下載 壓縮文件；然后，在 LabVIEW 安裝目錄中的 文件夾中新建一個(gè)名為 LabSQL 的文件夾，將 壓縮文件解壓到此文件夾中；最后，運(yùn)行 LabVIEW，在功能模板上就會(huì)自動(dòng)加載 LabSQL。 （2）LabSQL 的配置在使用 LabSQL 之前，需要在 Windows 操作系統(tǒng)中的 ODBC 數(shù)據(jù)源中創(chuàng)建一個(gè) DSN，LabSQL 就是通過這個(gè) DSN 與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行聯(lián)系的。DSN 的具體創(chuàng)建步驟如下：① 在 Windows 操作界面上，單擊 “開始”按鈕，在彈出的菜單中點(diǎn)擊“管理工具” ，再在彈出的子菜單中選擇“數(shù)據(jù)源（ODBC） ”選項(xiàng)，即彈出 ODBC 數(shù)據(jù)源管理器，如圖 43 所示；32 圖 43ODBC 數(shù)據(jù)源管理器② 選擇 ODBC 數(shù)據(jù)源管理器中“系統(tǒng) DSN”選項(xiàng)卡中的“添加”按鈕，在彈出的對(duì)話框中選擇所需要的數(shù)據(jù)源驅(qū)動(dòng)程序“MicrosoftAccess Driver（*.mdb） ”，單擊“ 完成”按鈕，彈出如圖 44 所示的對(duì)話框；33 圖 4—4ODBC 安裝對(duì)話框③ 在圖 44 所示的對(duì)話框中的“數(shù)據(jù)源名”一欄中添加一個(gè) DSN 名稱，如“MyDB” ，單擊“選擇”按鈕，在彈出的“選擇數(shù)據(jù)庫”對(duì)話框中選擇要訪問的數(shù)據(jù)庫，單擊“確定”按鈕，如圖 45 所示，即完成了對(duì) DSN 的設(shè)置。 34 45 數(shù)據(jù)庫設(shè)置對(duì)話框換 至此，LabSQL 即可以利用所創(chuàng)建的 DSN 訪問與之相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫了。 LabVIEW 訪問數(shù)據(jù)庫的流程 在 LabVIEW 中利用 LabSQL 工具包訪問數(shù)據(jù)庫時(shí)可以分為以下幾個(gè)步驟： ① 新建一個(gè) Access 數(shù)據(jù)庫，通過 LabSQL 模板上的 ADO 創(chuàng)建一個(gè) Connection 對(duì)象； ② 利用 ADO Connection 建立與數(shù)據(jù)庫的連接； ③ 利用 ADO SQL 控制對(duì)數(shù)據(jù)庫的各種操作（查詢、刪除、修改、添加） ；35 ④ 利用 ADO Connection 和 ADO Connection 斷開與數(shù)據(jù)庫之間的聯(lián)系。具體流程如圖 46 所示。 圖 46 LabVIEW 中訪問數(shù)據(jù)庫的基本流程圖 數(shù)據(jù)庫表單設(shè)計(jì) 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的表單包括信號(hào)信息表和信號(hào)數(shù)據(jù)表。見表 47，48 。其中信號(hào)信息表的主關(guān)鍵字為信號(hào)名與通道號(hào)，信號(hào)數(shù)據(jù)表的關(guān)鍵字為時(shí)刻。 表 47 信號(hào)信息表36 表 48 信號(hào)數(shù)據(jù)表 當(dāng)前數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 當(dāng)前數(shù)據(jù)庫包括試驗(yàn)信息檢索表和試驗(yàn)數(shù)據(jù)表，見表 49, 410 ， 。其中試驗(yàn)信息表中的主關(guān)鍵字為機(jī)組號(hào)、試驗(yàn)記錄說明與試驗(yàn)時(shí)間。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表的關(guān)鍵字由信號(hào)索引和信號(hào)名構(gòu)成。表 410 中的信號(hào)索引由機(jī)組號(hào)、試驗(yàn)記錄說明、試驗(yàn)時(shí)間構(gòu)成，信號(hào)索引用于檢索一次試驗(yàn)中采集到的所有信號(hào)的原始采樣數(shù)據(jù)，信號(hào)跳閘時(shí)間用于甩負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)確定同步時(shí)間。 37 表 49 試驗(yàn)信息檢索表表 410 試驗(yàn)數(shù)據(jù)表 歷史數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 歷史數(shù)據(jù)庫用于集中保存在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和離線試驗(yàn)數(shù)據(jù)，其表單由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和當(dāng)前數(shù)據(jù)庫的表單共同構(gòu)成。試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)庫包括試驗(yàn)結(jié)果信息檢索表、圖形數(shù)據(jù)表和試驗(yàn)分析結(jié)果表，分別見表 411，412,413。其中試驗(yàn)結(jié)果信息表的主關(guān)鍵字由機(jī)組號(hào)、時(shí)間、說明構(gòu)成；圖形數(shù)據(jù)表和試驗(yàn)分析結(jié)果表的主關(guān)鍵字均由數(shù)據(jù)索引和信號(hào)名構(gòu)成。38 表 411 試驗(yàn)結(jié)果信息檢索表表 412 圖形數(shù)據(jù)表表 413 試驗(yàn)分析結(jié)果表39 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 采用虛擬儀器技術(shù)對(duì)水力機(jī)組運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集分析的關(guān)鍵在于軟系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩部分，系統(tǒng)軟件提供了實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)的工作環(huán)境，是系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，因此應(yīng)選用實(shí)時(shí)性好，安全性高，多任務(wù)，多線程的操作系統(tǒng)，本系統(tǒng)選用操作簡(jiǎn)單靈活、圖形用戶界面友好豐富的 Windows XP 操作平臺(tái)。 應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心，也是整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的最主要的組成部分，應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)的效率和可靠性直接影響著整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)除了強(qiáng)調(diào)開發(fā)效率高，可靠性好以外，更強(qiáng)調(diào)其具有良好的實(shí)時(shí)性，因此采用圖形化編程語言 LabVIEW 作為應(yīng)用軟件的開發(fā)工具。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化思想，主要包含以下幾個(gè)功能模塊：數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)輸出模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)管理模塊及置零模塊。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖 47所示。 40 47 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能 本系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)與虛擬儀器技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)的實(shí)時(shí)采集、顯示、處理分析及存儲(chǔ)，為水力機(jī)組高效穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下幾種功能： （1）可同時(shí)對(duì)多臺(tái)運(yùn)行水電機(jī)組在線監(jiān)測(cè)或單獨(dú)對(duì)某臺(tái)機(jī)組進(jìn)行監(jiān)測(cè)。可在軟面板上顯示機(jī)組下列運(yùn)行參數(shù)：機(jī)組瞬時(shí)流量 Q，工作水頭 H，發(fā)電機(jī)有功功率 Pg ，水輪機(jī)效率 η t 和水輪機(jī)出力 N。 （2）在控制面板上對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形化顯示，可使運(yùn)行人員隨時(shí)了解水41力參數(shù)的變化趨勢(shì)，準(zhǔn)確掌握水力機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。 （3）在控制面板的操控下，可將系統(tǒng)采集的水力機(jī)組運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫中，便于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、查詢、統(tǒng)計(jì)、生成報(bào)表分析等操作第五章 結(jié)論與展望 結(jié)論 水電站監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)小水電站提高自動(dòng)化水平，對(duì)于充分利用水資源，提高水電站的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)水力機(jī)組的高效穩(wěn)定運(yùn)行及優(yōu)化運(yùn)行均具有一定的實(shí)際指導(dǎo)意義。在水電站水力機(jī)組運(yùn)行參數(shù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)在線采集、數(shù)據(jù)管理、相關(guān)分析、通道設(shè)置、結(jié)果分析五部分組成。有效地實(shí)現(xiàn)了水電站的自動(dòng)化管理，是現(xiàn)代測(cè)試測(cè)量系統(tǒng)的發(fā)展方向。 本文主要成果如下： (1)采用虛擬儀器的概念，組建了數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)硬件，經(jīng)誤差分析,該系統(tǒng)硬件的精度滿足水電站監(jiān)控系統(tǒng)精度的要求。 (2)在 LabvIEW 平臺(tái)的基礎(chǔ)上,編寫了水電站監(jiān)控系統(tǒng)軟件，該軟件很好地滿足了通用性的要求，而且還具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)分析能力，較好地實(shí)現(xiàn)了水電站監(jiān)控系統(tǒng)試驗(yàn)功能。 (3)為了滿足對(duì)水電站監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析的需要，詳細(xì)分析并設(shè)計(jì)了水電站系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,對(duì)不同存儲(chǔ)方法進(jìn)行分析對(duì)不同的功能選擇合適的存儲(chǔ)方式。 (4)由于系統(tǒng)采用了虛擬儀器技術(shù)的思想，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)具有廣泛的適用性，再加上系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)采用了模塊化、組態(tài)思想，這些都使得系統(tǒng)可以根據(jù)不同需要，很方便地配置成用戶所需要的模式,實(shí)現(xiàn)對(duì)統(tǒng)的擴(kuò)展，同時(shí)，通過軟件完成與硬件接口的連接，因此系統(tǒng)具有優(yōu)良的開放性、可擴(kuò)展性和可維護(hù)性,是水電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展方向。 展望 以計(jì)算機(jī)為主控單元，結(jié)合數(shù)據(jù)采集硬件，以 LabView 為開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)的水電站監(jiān)控系統(tǒng)，通過軟件定義系統(tǒng)功能，系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量和顯42示，而且可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析以及各種曲線的繪制和打印報(bào)表等功能。具有良好的軟、硬件兼容性和統(tǒng)一性以及開放性。利用虛擬儀器技術(shù)，用戶可以自由定義,自由組合計(jì)算機(jī)平臺(tái)、硬件、軟件以及完成系統(tǒng)功能所需的附件，可以根據(jù)系統(tǒng)功能隨時(shí)增添模塊,即可以方便地對(duì)其進(jìn)維護(hù)、擴(kuò)展、升級(jí)，有較大的靈活性和廣闊的應(yīng)用前景。由于本人在編寫軟件經(jīng)驗(yàn)不足，難免有不少的缺憾,其界面的布置不太合理，還有許多功能沒有實(shí)現(xiàn)，軟件系統(tǒng)的優(yōu)化處理有待于進(jìn)一步的提高。由于時(shí)間的