【正文】 上虛擬實驗室，創(chuàng)建一個免費網上測試技術，故障診斷技術，學習交流的網站，并提供了有限的虛擬實驗服務，學生可以通過聯(lián)網計算機終端來進行仿真實驗。四川大學基于虛擬儀器的設計思路，研制了“航空電臺二線綜合測試儀”，將多臺儀器集成于一體組成虛擬儀器系統(tǒng)。最近幾年，快速可靠的計算機通信網絡獲得了驚人的發(fā)展，已經允許連到局域網或廣域網上的計算機之間進行信息和命令的簡單交換，這樣網絡服務拓展了虛擬儀器的使用范圍，給虛擬儀器技術注入了強大的活力。梅隆大學的虛擬實驗室、意大利帕瓦多大學的遠程虛擬教育實驗室、美國里海大學化學系的套色復制分光計(GC一MS)遠程虛擬實驗室、瑞士聯(lián)邦理工學院的增強式教學系統(tǒng)、德國柏林大學的試驗數(shù)學實驗系統(tǒng)、新加坡國立大學的遠程示波器實驗。德國Ruhr大學的虛擬自動化實驗室是一個有關控制工程的學習系統(tǒng)，它通過直觀的三維試驗場景視覺效果，依賴個虛擬實驗設備的仿真特性，實現(xiàn)對虛擬實驗的交互式操作。美國巴爾的摩約翰霍普金斯大學的化學工程系的卡爾威教授 (Michael Karweit)在電腦網絡上建立了一個“虛擬實驗室”，在電腦上模擬各種實驗，讓工程系的學生可以通過電腦網絡來做實驗，嘗試解決工程上遇到的各種問題。美國伊利諾伊大學的Nmrscope系統(tǒng)。實驗室向用戶提供監(jiān)聽和控制功能，及實驗室的日程安排，參考資料和分析工具。代表性的成果有:美國斯坦福大學的遠程光學實驗室。研究人員在虛擬儀器硬件接口、虛擬儀器軟件及其設計方法等方面做了許多有意義的研究工作，并已開發(fā)了許多實用的虛擬儀器系統(tǒng)。同時，本課題的研究對工業(yè)現(xiàn)場實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和發(fā)布的集成也有著積極意義。利用它可以方便地將網絡技術與虛擬技術結合起來, 構成了網絡化虛擬儀器系統(tǒng)。它還內置了便于應用TCP/IP、ActiveX等軟件標準的庫函數(shù)。 LabVIEW （Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench）是當今世界應用最廣泛的圖形化虛擬儀器開發(fā)環(huán)境, 被視為一個標準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。虛擬儀器技術的出現(xiàn)，尤其是其基于Web的遠程網絡技術的發(fā)展為解決上述問題，提供了新的途徑。常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工程學院 畢業(yè)設計論文基于LabVIEW的實驗室遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計與實現(xiàn)畢業(yè)論文目錄摘要Abstract第1章 緒論 1 課題的來源和意義 1 國內外研究現(xiàn)狀及展望 1 課題主要研究內容和關鍵技術 3 課題主要研究內容 3 關鍵技術研究 3第2章 系統(tǒng)總體方案設計 4 系統(tǒng)需求分析 4 系統(tǒng)網絡架構 4 系統(tǒng)功能模塊劃分 6第3章 可視化遠程監(jiān)控采集系統(tǒng)設計 7 系統(tǒng)硬件構成 7 傳感器的選型 8第4章 基于LabVIEW的監(jiān)控系統(tǒng)設計 12 系統(tǒng)模塊劃分 12 用戶認證模塊設計 12 用戶界面設計 14 程序結構設計 16 數(shù)據(jù)采集模塊設計 17 模擬信號采集與顯示模塊設計 18 開關信號采集與顯示模塊設計 18 空調與照明開關輸出模塊設計 19 稱重實驗模塊設計 19 渦流實驗模塊設計 21 轉速測控實驗模塊設計 22 振動實驗模塊設計 24 圖像采集及壓縮 25 圖像采集 25 圖像壓縮與遠程傳輸 27 系統(tǒng)遠程發(fā)布的實現(xiàn) 31 基于DataSocket的遠程通信方式 31 遠程Web訪問 32 可視化監(jiān)控系統(tǒng)遠程發(fā)布實現(xiàn) 33第5章 系統(tǒng)實現(xiàn)與運行 38第6章 結束語 43答謝辭參獻第1章 緒論 課題的來源和意義本課題來源于常州信息職業(yè)技術學院國家示范院校建設項目傳感器實驗室改造及網絡課程建設項目。其目的是基于虛擬儀器技術以及Internet技術構建實驗室遠程監(jiān)控系統(tǒng)。所謂虛擬儀器，就是用戶在通用計算機平臺上，根據(jù)需求定義和設計儀器的測試功能，使得使用者在操作這臺虛擬儀器時，就像是在操作一臺他自己設計的測試儀器一樣。LabVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS232和RS485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。這是一個功能強大且靈活的軟件?；贚abVIEW的實驗室遠程監(jiān)控系統(tǒng)的研究不僅為遠程實驗教學建立了平臺，利用虛擬儀器技術與計算機網絡相結合還可以實現(xiàn)對儀器設備的遠程、分布式控制，在教育、科研等領域中具有廣闊的發(fā)展空間和應用前景。 國內外研究現(xiàn)狀及展望從虛擬儀器概念提出至今，有關虛擬儀器技術的研究方興未艾。伴隨著虛擬儀器技術的日益成熟，遠程實驗系統(tǒng)的研究也在國內外高校和研究機構中得到了不斷的發(fā)展。學生可以遠程登陸該光學實驗室做實驗。利用NlIMAQ軟件工具和 NI PCI1408圖像采集卡還可以植入動態(tài)圖像。通過Internet研究人員在任何地方都能使用伊利諾伊大學的儀器，只要向該大學遞交一個樣品，經授權后就可以與服務器聯(lián)機，然后自行填寫設置儀器參數(shù)和功能清單，點擊屏幕上的按鈕就可以進行實驗，生成的圖像會被傳回到研究人員的計算機屏幕上。加拿大達爾豪西大學的遠程激光實驗室系統(tǒng)工程學和自然科學學生能隨時隨地登錄虛擬的激光實驗室作十個激光實驗。另外還有其它典范，如西班牙大學的電子儀器虛擬工作臺、卡耐基目前國內許多高等院校及科研機構己經開發(fā)了具有自己特色的虛擬實驗室，但是這些還處于萌芽階段，并且己經建成的虛擬實驗室基本上都是僅限于仿真對象，實驗涵蓋面不廣或者是單個實際對象，沒有形成系統(tǒng)而且全面的實驗體系，它們一般主要完成本地實驗的內容。目前從網上可查到的信息和各院校開發(fā)的對外服務看，清華大學利用虛擬儀器構建了汽車發(fā)動機檢測系統(tǒng)。長沙電力學院開展了電路理論網上教學的虛擬實驗室系統(tǒng)。北京大學、復旦大學、北京航空航天大學、上海交通大學、哈爾濱工業(yè)大學、西安交通大學、西安電子科技大學、廣州暨南大學、華南理工大學、大連理工大學、電子科技大學和浙江大學等高等院校已陸續(xù)在網上設立了自己的電子教室。目前，虛擬實驗室正朝著網絡化、專業(yè)化、逼真化的方向發(fā)展。2. 構建遠程實驗室監(jiān)控系統(tǒng)完成遠程監(jiān)控系統(tǒng)程序開發(fā)；完成系統(tǒng)遠程可視化功能開發(fā)。 關鍵技術研究本課題為結合實驗室現(xiàn)有設備開發(fā)的教學輔助應用性項目，主要需解決以下關鍵技術：1. 監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性和安全性研究；2. Web發(fā)布技術的研究，實現(xiàn)基于Internet和IE瀏覽器的遠程監(jiān)控；3. 遠程圖像的采集、壓縮和傳輸技術；4. 用戶數(shù)據(jù)庫管理。 系統(tǒng)需求分析該系統(tǒng)不僅要求對實驗室環(huán)境進行遠程監(jiān)控，還要能同時將多功能轉子臺實驗裝置作為實驗對象進行遠程實驗操作。另外作為實驗裝置的轉子臺上有多個遠程實驗項目可以供選擇。做為實驗系統(tǒng)要求操作方便，擴展性強，對用戶操作能及時響應。從系統(tǒng)安全性考慮還應當對登陸用戶進行身份認證和權限管理。 系統(tǒng)網絡架構可視化遠程監(jiān)控系統(tǒng)使用的網絡是以太網，它可以方便的接入到學校的校園網中，但由于校園網本身是一個很復雜的網絡，且網絡上各種服務器、主機非常多，如果直接接入會有兩個問題。第二個是安全性問題，監(jiān)控系統(tǒng)有一定的安全性要求，不是網絡上的每一個用戶都可以訪問，本系統(tǒng)不僅在軟件上設計了用戶訪問權限，在網絡上也設計了訪問權限，使得沒有權限的網絡用戶不能訪問監(jiān)控服務器所在網絡，從根本上解決了安全性問題。1. VPN簡介VPN（Virtual Private Network，虛擬專用網）是指一些節(jié)點通過一個公用網絡，如公共分組交換網、幀中繼網、ISDN或Internet等建立的一個臨時的、安全的連接，形成邏輯上的專用網絡，從而達到在共享或者公共網絡（一般是指Internet）上安全地傳輸私有數(shù)據(jù)的目的。l 用戶身份認證：能對用戶身份進行認證，確定該用戶的訪問權限。l 針對用戶的帶寬控制機制。圖21 網絡拓撲圖監(jiān)控系統(tǒng)將經常需要訪問的機器放在一個子網里，再通過路由器接入到校園網中，這樣可以有效的減少監(jiān)控數(shù)據(jù)對整個校園網絡的負荷，校園網中其它的主機也能通過用戶授權訪問監(jiān)控服務器。這樣可以大大增加了遠程訪問的安全性。當用戶進行遠程登陸后，首先要進行身份認證，超過3次輸入錯誤將被拒絕進入。并可對實驗室照明、空調進行開關控制。進入遠程監(jiān)控系統(tǒng)后，可以選擇環(huán)境監(jiān)控或轉子臺監(jiān)控，其中環(huán)境監(jiān)控部分包括溫濕度檢測、消防報警、紅外報警、空調及照明控制；轉子臺監(jiān)控包括轉速測量、振動檢測、遠程視頻監(jiān)控等。圖32 PCI6251板卡及接線端PCI6251是一款高速M系列多功能DAQ板卡，在高采樣率下也能保持高精度。PCI6251的主要參數(shù)如下：PCI總線；單端16路模擬輸入通道，2路模擬輸出通道,最高采樣頻率2OOKHz，分辨率為12位,輸入輸出量程177。 8位或24位并行輸入輸出線及兩路24位20MHz定時器與計數(shù)器。表31 PCI6251 通道參數(shù)模擬輸入模擬輸出數(shù)字I/O通道數(shù)16 SE/8 DI通道數(shù)2通道數(shù)24 DIO采樣率 MS/s更新率 MS/s定時硬件, 軟件分辨率16 bits分辨率16 bits最大時鐘速率10 MHz最大電壓范圍10..10 V最大電壓范圍10..10 V邏輯電平TTL精度范圍1920 181。V最大輸入范圍0..5 V敏感度