【正文】 的形式，保證系統(tǒng)在運行時始終處于可響應(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 分別實現(xiàn)對 1 號水輪機、2 號水輪機和 3 號水輪機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)，以便程序在開始運行時初始化各個指示燈，保證用戶正確操作。27第 4 章 基于虛擬儀器的水力機組運行參數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)在水力機組運行參數(shù)在線監(jiān)測系統(tǒng)中，需要對大量數(shù)據(jù)進行處理，利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)可實時地創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，方便對采集的數(shù)據(jù)進行實時存儲、顯示、查詢、分析、處理以及生成報表、打印等操作，有效地實現(xiàn)了水電站的自動化管理，是現(xiàn)代測試測量系統(tǒng)的發(fā)展方向。 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫平臺本文的數(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)?，即使沒有任何編程經(jīng)驗，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 功能強大，可以管理自己的個人通訊錄，處理公司的客戶訂單數(shù)據(jù)，還可以對大量科研數(shù)據(jù)進行記錄和處理。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)庫對象，包括：表、窗體、查詢、數(shù)據(jù)訪問頁、報表、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 具有以下幾個突出的特點：存儲文件單一、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 Web28網(wǎng)頁分布功能、操作簡單、使用方便，同時它還具有組織數(shù)據(jù)、設(shè)計窗體、查詢信息、輸出報表、建立超鏈接、建立應(yīng)用系統(tǒng)、建立數(shù)據(jù)共享機制等功能。 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現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的訪問： ① 利用 NI 公司提供的附加工具包 LabVIEW SQL Toolkit 實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的操作，LabVIEW SQLToolkit 工具包包含一系列高級功能模塊，這些模塊封裝了大多數(shù)的數(shù)據(jù)庫操作和一些高級的數(shù)據(jù)庫訪問功能，因此用其訪問數(shù)據(jù)庫簡單易用，但是這種工具包價格昂貴，對于很多的 LabVIEW 使用客戶來說，這種價格是很難接受的。 ② 利用 LabVIEW 提供的 ActiveX 功能，調(diào)用 MicrosoftADO 控件，通過 SQL 語言實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的操作。使用這種方式需要用戶對 MicrosoftADO 控件以及 SQL 語言有比較深入的了解，而且在實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的操作時需要從底層編寫較復雜的程序，這對于大多數(shù)用戶來說也不現(xiàn)實。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 LabSQL 工具包實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的訪問。LabSQL 通過 MicrosoftADO 以及 SQL 語言完成對數(shù)據(jù)庫的訪問，將復雜的底層 ADO 以及 QL 操作封裝成一系列 LabSQL VIs，簡單易用且能支持 Windows 操作系統(tǒng)中一切基于 ODBC 的數(shù)據(jù)庫。 LabSQL 工具包簡介LabSQL 是由美國 NI 公司開發(fā)的一個免費的、多數(shù)據(jù)庫、跨平臺的 29LabVIEW 數(shù)據(jù)庫訪問工具包，它通過 Microsoft ADO 以及 SQL 語言完成對數(shù)據(jù)庫的訪問，將復雜的底層 ADO 及 SQL 操作封裝成一系列 LabSQLVIs（如圖 42 所示） ，便于對軟件進行模塊化設(shè)計。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 操作簡單，易于理解，對 SQL 語言不熟悉的用戶也能很容易使用，只需要簡單的編程就可以在 LabVIEW 中訪問數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)庫進行各種操作，如查詢、刪除、修改記錄等。 圖 42 LabSQL VIs LabSQL VIs30 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 Command，或?qū)?shù)據(jù)庫中的某個參數(shù)進行讀或?qū)懙牟僮鳌? 2 Connection VIs：實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫與 LabVIEW 之間的連接。Recordset VIs：完成數(shù)據(jù)庫中對記錄的各種操作，如創(chuàng)建或刪除某條記錄，或是對記錄的某個條目進行讀或?qū)懙牟僮鳌? 3Top Level VIs：頂層 LabSQL 的應(yīng)用，對以上三類 LabSQL VIs 的某些功能進行集成。 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 文件夾中新建一個名為 LabSQL 的文件夾，將 壓縮文件解壓到此文件夾中；最后，運行 LabVIEW，在功能模板上就會自動加載 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 DSN，LabSQL 就是通過這個 DSN 與數(shù)據(jù)庫進行聯(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，在彈出的菜單中點擊“管理工具” ，再在彈出的子菜單中選擇“數(shù)據(jù)源（ODBC） ”選項，即彈出 ODBC 數(shù)據(jù)源管理器，如圖 43 所示；31 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”選項卡中的“添加”按鈕，在彈出的對話框中選擇所需要的數(shù)據(jù)源驅(qū)動程序“MicrosoftAccess Driver（*.mdb） ”，單擊“ 完成”按鈕，彈出如圖 44 所示的對話框；32 圖 4—4ODBC 安裝對話框③ 在圖 44 所示的對話框中的“數(shù)據(jù)源名”一欄中添加一個 DSN 名稱，如“MyDB” ，單擊“選擇”按鈕，在彈出的“選擇數(shù)據(jù)庫”對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 DSN 的設(shè)置。 33 45 數(shù)據(jù)庫設(shè)置對話框換 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)庫時可以分為以下幾個步驟： ① 新建一個 Access 數(shù)據(jù)庫，通過 LabSQL 模板上的 ADO 創(chuàng)建一個 Connection 對象； ② 利用 ADO Connection 建立與數(shù)據(jù)庫的連接； ③ 利用 ADO SQL 控制對數(shù)據(jù)庫的各種操作（查詢、刪除、修改、添加） ；34 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 實時數(shù)據(jù)庫設(shè)計 實時數(shù)據(jù)庫的表單包括信號信息表和信號數(shù)據(jù)表。見表 47，48 。其中信號信息表的主關(guān)鍵字為信號名與通道號，信號數(shù)據(jù)表的關(guān)鍵字為時刻。 表 47 信號信息表35 表 48 信號數(shù)據(jù)表 當前數(shù)據(jù)庫設(shè)計 當前數(shù)據(jù)庫包括試驗信息檢索表和試驗數(shù)據(jù)表，見表 49, 410 ， 。其中試驗信息表中的主關(guān)鍵字為機組號、試驗記錄說明與試驗時間。試驗數(shù)據(jù)表的關(guān)鍵字由信號索引和信號名構(gòu)成。表 410 中的信號索引由機組號、試驗記錄說明、試驗時間構(gòu)成，信號索引用于檢索一次試驗中采集到的所有信號的原始采樣數(shù)據(jù)，信號跳閘時間用于甩負荷試驗時確定同步時間。 36 表 49 試驗信息檢索表表 410 試驗數(shù)據(jù)表 歷史數(shù)據(jù)庫設(shè)計 歷史數(shù)據(jù)庫用于集中保存在線監(jiān)測數(shù)據(jù)和離線試驗數(shù)據(jù)，其表單由實時數(shù)據(jù)庫和當前數(shù)據(jù)庫的表單共同構(gòu)成。試驗結(jié)果數(shù)據(jù)庫設(shè)計試驗結(jié)果數(shù)據(jù)庫包括試驗結(jié)果信息檢索表、圖形數(shù)據(jù)表和試驗分析結(jié)果表，分別見表 411，412,413。其中試驗結(jié)果信息表的主關(guān)鍵字由機組號、時間、說明構(gòu)成；圖形數(shù)據(jù)表和試驗分析結(jié)果表的主關(guān)鍵字均由數(shù)據(jù)索引和信號名構(gòu)成。37 表 411 試驗結(jié)果信息檢索表表 412 圖形數(shù)據(jù)表表 413 試驗分析結(jié)果表38 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)對水力機組運行參數(shù)進行實時采集分析的關(guān)鍵在于軟系統(tǒng)的設(shè)計。軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩部分，系統(tǒng)軟件提供了實時采集系統(tǒng)的工作環(huán)境，是系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，因此應(yīng)選用實時性好，安全性高，多任務(wù)，多線程的操作系統(tǒng)，本系統(tǒng)選用操作簡單靈活、圖形用戶界面友好豐富的 Windows XP 操作平臺。 應(yīng)用軟件的設(shè)計是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心，也是整個監(jiān)測系統(tǒng)的最主要的組成部分，應(yīng)用軟件設(shè)計的效率和可靠性直接影響著整個監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計除了強調(diào)開發(fā)效率高，可靠性好以外，更強調(diào)其具有良好的實時性，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)計采用模塊化思想，主要包含以下幾個功能模塊：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。 39 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)通過計算機與虛擬儀器技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了對信號的實時采集、顯示、處理分析及存儲，為水力機組高效穩(wěn)定運行提供了保障。本系統(tǒng)可以實現(xiàn)以下幾種功能： （1）可同時對多臺運行水電機組在線監(jiān)測或單獨對某臺機組進行監(jiān)測?？稍谲浢姘迳巷@示機組下列運行參數(shù)：機組瞬時流量 Q，工作水頭 H，發(fā)電機有功功率 Pg ，水輪機效率 η t 和水輪機出力 N。 （2）在控制面板上對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行圖形化顯示，可使運行人員隨時了解水40力參數(shù)的變化趨勢，準確掌握水力機組的運行狀態(tài)。 （3）在控制面板的操控下，可將系統(tǒng)采集的水力機組運行實時數(shù)據(jù)存儲于數(shù)據(jù)庫中，便于對數(shù)據(jù)進行顯示、查詢、統(tǒng)計、生成報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)對小水電站提高自動化水平，對于充分利用水資源，提高水電站的經(jīng)濟效益，實現(xiàn)水力機組的高效穩(wěn)定運行及優(yōu)化運行均具有一定的實際指導意義。在水電站水力機組運行參數(shù)在線監(jiān)測系統(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。有效地實現(xiàn)了水電站的自動化管理，是現(xiàn)代測試測量系統(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，而且還具有很強的數(shù)據(jù)分析能力，較好地實現(xiàn)了水電站監(jiān)控系統(tǒng)試驗功能。 (3)為了滿足對水電站監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲和分析的需要，詳細分析并設(shè)計了水電站系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,對不同存儲方法進行分析對不同的功能選擇合適的存儲方式。 (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)計時采用了模塊化、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,實現(xiàn)對統(tǒng)的擴展，同時，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、可擴展性和可維護性,是水電站監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展方向。 展望 以計算機為主控單元，結(jié)合數(shù)據(jù)采集硬件，以 LabView 為開發(fā)平臺設(shè)計的水電站監(jiān)控系統(tǒng)，通過軟件定義系統(tǒng)功能，系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的測量和顯41示，而且可以進行數(shù)據(jù)的分析以及各種曲線的繪制和打印報表等功能。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,自由組合計算機平臺、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)功能隨時增添模塊,即可以方便地對其進維護、擴展、升級，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現(xiàn)，軟件系統(tǒng)的優(yōu)化處理有待于進一步的提高。由于時間的關(guān)系,沒有優(yōu)化功能,深為遺憾。致謝本論文是