基于Labview的空气监测系统的设计|空气监测系统
中图分类号：TP212.9 文献标识码：A 文章编号：1003-2738（2012）07-0341-01 摘要：基于Labview图形化编程软件开发了一种用于空气质量在线自动监测系统。该系统由气象五参数（温度，湿度，压力，风向，风速）传感器、PM10分析仪、二氧化硫和二氧化氮分析仪及工控机组成。利用温度，湿度，压力，风向，风速多种传感器、和分析模块通过数据采集卡和RS485总线传输到工控机进行数据的显示、处理、转换、存储及传输，系统模块化的特点使项目可以扩充。利用DataSocket通信技术和Labview远程访问技术实现系统本地和远程传输的功能。
关键词：labview；空气监测系统
一、利用虚拟仪器技术构建的空气监测仪器系统
随着科技的迅猛发展，以及污染的日益严重，对空气监测的要求也越来越高，空气自动监测仪器不仅要能单独测量某个空气参数，而且还希望能够互相通信、实现信息共享，以及方便的添加监测的参数，从而完成对空气的综合分析及评价。利用虚拟仪器技术构建的空气监测仪器系统就是为了实现上述目标而进行的研究探索。
虚拟仪器的概念是美国NI公司(National Instrument)在20世纪80年代中期提出来的。所谓虚拟仪器就是以计算机作为仪器统一的硬件平台，充分利用计算机的运算、存储、回放、调用、显示及文件管理等智能化功能，同时把传统仪器的专业化功能和面板控件软件化，使之与计算机结合构成一台从外观到功能都完全与传统硬件仪器相同，同时又充分享用了计算机智能资源的全新仪器系统。与传统仪器相比，虚拟仪器有许多优点：对测试量的处理和计算可更复杂且处理速度更快，测试结果的表达方式更加丰富多样，可以方便地存储和交换测试数据，价格低，技术更新快。
二、实现空气监测的虚拟仪器系统的建立及应用
1.监测系统前面板设计。
由于Labview使用G语言(图形化语言)进行程序设计，因此该系统界面包含了空气监测系统所要进行监测的温度、湿度、风向、风速、压力、PM10、二氧化硫和二氧化氮的全部信息，Labview中的VI程序由前面板、程序框图、VI图标3部分构成，其中前面板是VI程序的用户主操作界面，是VI程序的交互式输入和输出端口。系统前面板即系统界面主要由主监测界面以及各种设置参数界面及数据库界面组成。主界面主要是显示各个参数的实时值，各独立参数模块可以进行有关的参数设置，数据处理模块可以将接收到的数据信息进行处理，计算出相应的结果，存储模块可以将数据结果分别保存，传输模块可以根据设定的参数传输各个参数的实时值和历史记录。
2.数据库的建立。
实现数据库功能的第一步是建立数据源，由于Labview数据库工具只能操作而不能创建数据库，所以必须借助第三方数据库管理系统，选用Microsoft公司的Access软件来创建数据库。建立一个名为kqjc.mdb的数据库文件，利用通用数据连接UDL(UniversalDataLink)来获得数据库信息以实现数据库连接，建立与数据库文件对应的kqjc.udl文件。数据库连接完成后便可以对数据库进行操作了，包括创建表格、删除表格、添加测试记录、查询记录等操作。如用Labview数据库工具包中的DBToolscreateTable.vi来创建测试数据表，数据表中包括测试时间、测试数值、测试人等多项信息，用DBToolsdropTable.vi来删除某个表格，用DBToolsInsertData.vi添加一条记录。数据存储到数据库之后，用DBToolsSelectData.vi来将已存储的数据读出，进行记录的查询。从ToolsSelectData.vi读出的数据是动态数据类型需要用DatabaseVariantToData.vi将其转换成正确的数据类型。
3.DataSocket通信技术。
空气监测系统本地计算机的数据通信可以采用DataSocket技术，它是NI公司推出的面向测控领域的网络通信技术，基于Microsoft的COM和ActiveX技术，对TCP/IP协议进行高度封装，用于共享和发布实时测量数据。DataSocket能够有效的支持本地计算机上不同应用程序对特定数据的同时应用，以及网络上不同计算机的多个应用程序之间的数据交互，实现跨机器、跨语言、跨进程的实时数据共享，在10M的网络中的传输速率可以达到640kbps,完全能够达到本监测系统的要求。
4.虚拟仪器的硬件结构。
虚拟仪器的硬件平台主要包括用于数据采集、信号分析处理和信号输出显示等硬件。由于从传感器直接得到的信号很微弱，因此选用了研华公司PG-812专门用于数据采集、具有高精度及强抗干扰能力的精密隔离仪表放大器作为信号处理单元的主放大器。其主要性能指标为：12位A/D 转换 、 12位D/A 转换 、 16 单端输入、 65 k/s 采样速率、2个12位模拟量输出通道。
三、结语
虚拟仪器是电子技术和计算机技术相结合的产物，它是空气监测的高效率解决方案。随着计算机技术的不断发展，虚拟仪器技术必将会在空气监测领域发挥越来越重要的作用。