基于LabVIEW的导航台站远程监控设计

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2024年5月9日发(作者：)

2021.07

网络信息工程

基于

LabVIEW

的导航台站远程监控设计

黄榕生

(中国民用航空珠海进近管制中心

，

广东珠海

，

519000

)

摘要

：

本文基于

LabVIEW

平台,提出了导航台站远程监控系统的设计方案

，

对九洲导航台的导航设备及其附属动力设备

进行实时监控

。

硬件连接方面

，

釆用串口服务器将导航及动力设备接入局域网进行远距离通讯

。

软件设计方面

，

利用子面

板技术进行界面显示

，

生产者/消费者模式实现控制命令和数据采集分析的同步化操作

，

功能全局变量用于数据传递

，

并提供记录

、

语音播报功能

。

程序通过

LabVIEW

平台的网页发布功能能够实现远程访问

。

该系统对九洲导航台的导航及

其附属动力设备进行实时监控,为值班人员进行设备巡视和维护提供技术支持

。

关键词:

LabVIEW

；

导航台站

；

远程监控

Remote

monitoring

design

of

navigation

station

based

on

LabVIEW

Huang

Rongsheng

(CAAC

Zhuhai

approach

control

center,

Zhuhai

Guangdong,

519000)

Abstract

:

Based

on

the

LabVIEW

platform,

this

paper

proposes

a

design

plan

for

the

remote

monitoring

system

of

the

navigation

station

to

monitor

the

navigation

equipment

of

the

Jiuzhou

Navigation

Station

and

its

auxiliary

power

equipment

in

real

time.

In

terms

of

hardware

connection,

a

serial

server

is

used

to

connect

navigation

and

power

equipment

to

the

LAN

for

long-distance

communicatioru

In

terms

of

software

design,

sub-panel

technology

is

used

for

irrterface

display,

producer/consumer

mode

realizes

synchronization

operation

of

conttol

commands

and

data

collection

and

analysis,

functional

global

variables

are

used

for

data,

transfer,

and

recording

and

voice

broadcast

functions

are

provided.

The

program

can

be

accessed

remotely

through

the

web

publishing

function

of

the

LabVIEW

platform.

The

system

monitors

the

navigation

of

the

Jiuzhou

Navigation

Station

and

its

auxiliary

power

equipment

in

real

time,

and

provides

technical

support

for

equipmerrt

inspections

and

maintenance

by

duty

personnel.

Keywords

；

LabVIEW;

navigation

station;

remote

monitoring

o

引言

九洲导航台位于珠海市九洲岛上

，

由于远离陆地

，

对导

控件

，

对九洲导航台的导航设备及其附属动力设备进行远程

监控

，

提供设备参数信息及告警记录

。

航台的生产及相关设备建立起远程监控存在必要性,为值班

人员在实时掌握设备信息和设备维护方面提供技术帮助

。本

1

系统组成

九洲导航台远程监控系统由软件和硬件共同配合完成

文详细阐述了利用

LabVIEW

虚拟仪器平台提供的各种函数和

监控功能

。

上位机监控软件发送的控制命令通过传输网送至

九洲导航台

，

经过接口转换对设备进

行信息采集及控制

，

从设备采集得到

的数据经过接口转换后通过传输网上

传到上位机监控软件完成数据分析,

实现对九洲导航台

DVOR

、

DME

导航设

备及柴油发电机组等附属动力设备的

远程监控

。

系统设计框图如图

］

所示

。

1.1

导航及附属动力设备

导航设备包括一套

VRB-52D

型

DV0R

和一套

LDB-102

型

DME

。附属动

力设备包括三台威尔逊柴油发电机

组

、

艾默生充电机和科士达逆变器

。

九

洲导航台没有引接市电

，

由柴油发电

机组输出交流电

，

然后通过充电机整

图

1

系统设计框图

流及逆变器逆变

，

为台站生产设备及

申耳测说

89

网络信息工程

生活提供电能。

2021.07

VI

初始化时调用

“

运行

VI

”

方法于后台启动设备监控子

VI,

1.2

监控模块

监控模块包括柴油发电机组的

EMC

模块

、

艾默生充电机

while

循环中调用“

删除

vr

方法卸载当前子面板控件中的子

VI

而不改变子

VI

运行状态

，

通过

4

'插入

VI

”

方法在子面板中

加载新的子

VI

。运用子面板技术,能够简化程序模块化过程,

避免各个子

VI

之间发生耦合

，

对于界面设计而言

，

子面板替

的

M500S

模块及导航设备的

NMP

板,是界于

MOXA

串口服务器

和监控设备之间的模块,具有把采集得到的设备参量上传到

串口服务器及对串口服务器下传的指令进行响应的功能

。

代弹出式窗口也避免出现多个窗口相互重叠的情况

。

1.3

MOXA

串口服务器

通过

MOXA

串口服务器，

把采集得到的设备参量由

RS485

2.2

生产者

/

消费者设计模式

生产者/消费者设计模式基于

“

主/从

”

模式

，

用于解耦

或

RS232

接口信息转换成以太网接口信息接入传输网

，

实现

设备参量从九洲导航台到上位机监控软件的远距离传输

，

把

上位机监控软件发送的命令由以太网接口信息转换成串口

数据产生速率和数据使用速率不同的流程

。

生产者框图与消

费者框图之间采用队列传递数据，

数据队列基于先进先出理

论,具有数据缓冲的作用

。

本程序子

VI

采用生产者/消费者

信息送往设备，

实现对导航设备及其附属动力设备的信息采

集和设备控制

。

设计模式,其中数据队列传递枚举类型的逻辑命令以提高程

序可读性和逻辑清晰度

。

生产者框图中的事件结构设置两类

1.4

上位机

上位机监控软件由

LabVIEW

设计编程,通过对

Nport

分支

：

用于需要重复性执行的逻辑命令入队列的超时分支以

及人机界面按键响应分支

，

消费者框图中的条件结构根据不

同的出队列逻辑命令实现命令发送

、

数据接收

、

分析及按键

Administrator

映射生成的虚拟串口进行读写操作

，

实现对

九洲导航台导航设备及其附属动力设备的状态参量的读取

及控制命令的写入

。

响应等功能

。

2.

3

功能全局变量

功能全局变量用于在不同

VI

之间传递数据

，

在

LabVIEW

中是一类代码结构相似的

VI,

其主体是一个执行一次即终止

2

软件设计

LabVIEW

是美国

NI

公司推出的一种基于图形开发

、

调试

和运行程序的集成化环境

，

是图形化编程语言

一一

G

语言的

可视化开发平台切。

上位机监控软件以

LabVIEW2018

版作为

开发工具,依据九洲导航台导航设备及其附属动力设备种类

运行的

while

循环

，循环体边框嵌入成对的未连接初始化输

入参量的移位寄存器

。

每次这类

VI

运行时

，

移位寄存器里存

储的是上一次

VI

终止运行时的数据

，

以此实现数据在程序全

局范围内的保存及传递

。

本程序监控子

VI

设备参数经过状态

一对一建立监控子

VI,

并以单个布尔状态量表示单台设备状

诊断后以布尔状态量形式把设备运行状态写入功能全局变

态形式在总状态子

VI

对所监控设备进行一体化显示

。

软件架

构图如图

2

所示

。

量

，

然后在总状态子

VI

读取出布尔数据

，

实现导航设备及其

附属动力设备状态参量在同一界面的一体化显示

。

2.1

子面板技术

主

VI

采用子面板作为容器，

实现在主

VI

的前面板调

用显示子

VI

界面

，

调用过程中与子

VI

的更新保持同步

。

主

2.

4

数据库应用

本程序利用

LabVIEW

数据库链接工具包连接

Access

数

据库来存储及查询设备异常参数

。

在

DB

Tools

Open

Con

­

nection.

vi

的连接信息端根据应用

程序类别是开发时环境还是运行时

环境建立连接字符串

，

并由返回量得

到数据库连接引用

。

把当前时间标识

通过"格式化日期

/

时间字符串

”

函数

转化成的指定格式字符串连接到

DB

Tools

Insert

Data,

vi

的数据插入

端

，

实现设备异常时的时间记录

。

DB

Tools

Select

Data,

vi

根据条件输

入端的时间或关键字返回一个二维数

组形式的数据库变体

，

然后通过

Data

Variant

to

Data

Function

函数转化

成字符串表格显示

。在每次的数据库

写入或读取操作结束后通过

DB

Tools

Close

Connection,

vi

释放连接引用

。

2.5

状态诊断

设备参数上下限预置在

.

ini

文

申耳测适

2021.07

网络信患工程

3

Web

发布

LabVIEW

Web

服务器发布网页可以使用内置函数发布和

Web

发布工具发布两种方法凹

。

本程序使用

Web

发布工具将

主

VI

前面板发布到网页

。

实现

Web

发布功能需在

LabVIEW

主

件中

，

根据设备种类设置段名,按设备运行标准设置上下限

数值作为键值

。

监控设备子

VI

初始化时通过

Open

Config

Data,

vi

打开独立于

LabVIEW

平台的

.

ini

配置文件中的配置

数据的引用

。

Read

Key.

vi

读取由

Open

Config

Data,

vi

输出

的引用句柄指定的配置数据中的键值,键值读取结束时通过

菜单

“

工具

>

选项

”

的弹框中选择

Web

服务器

，

启用远程前面

板服务器并设置

HTTP

端口

。

在

“

工具

>Web

发布工具

”

的弹框

中选择主

VI

作为网页显示图像

，

并设置查看模式为内嵌模

Close

Config

Data,

vi

释放引用

。

在消费者框图中釆集得到

的设备参数通过与相应键值比较来完成设备状态的诊断

。

2.

6

告警音播报

本程序告警音播报功能基于

TTS

文本语音转换技术,

式

。

通过内嵌模式,能够提供客户端远程控制主

VI

前面板的

功能

。

利用

Web

发布

，

用户能够在同一局域网的远程终端通过

网页访问来对监控程序进行查看及控制

。

利用微软语音包

Microsoft

Speech

SDK

进行编程

。

通过在

“

打开自动化"函数输入端选择

ActiveX

类为

SpeechchLib.

4

结语

本文基于

LabVIEW

平台设计导航台站远程监控系统

，

利

ISpeechVoice,

由输出端返回自动化引用句柄

，

利用

ISpeechVoice

属性节点

Rate

、

Volume

属性设置告警音语速

和音量

，

然后在调用节点

Speak

方法的

Text

输入端连接告警

字符串

，

实现告警字符串到语音的转换

。当状态诊断发现设

用串口服务器将九洲导航台导航设备及其附属动力设备接

入局域网

，

进行统一集中监控

。

在软件设计方面

，

利用子面板

技术进行界面显示,生产者/消费者模式实现控制命令和数

备参数超过

.

ini

文件中预置的上下限数值的情况时

，

会触发

事件结构进行告警音播报

。

软件主界面图如图

3

所示

。

据采集分析的同步化操作,功能全局变量用于数据传递

，

并

提供记录

、

语音播报功能

。

程序通过

LabVIEW

平台的

Web

发布工具能够

实现在同一局域网内的网页访问

。

结果表明该系统能对九洲导航台

DVOR

、

DME

导航设备及其附属动力

设备参数进行实时的监控,为值班

人员进行设备巡视和维护提供技术

支持

。

参考文献

[1]

黄国良

，

李宏

，

陈小兰

，

等.基于

LabVIEW

的数据采集与子面板设计

[J],

祖国

：

建设版

，

2012(12):35.

[2]

李继容

，

何湘初.用

LabVIEW

Web

服务器发布网页的两种方法

[J].

仪表技术

,2003,000(005):13

-

1

5.

图

3

软件主界面图

(上接第页)

(3

)

数据与预警信息的无线发送

监测数据和预警信息以微信的形式发送给用户

。

微信定

期获取服务器数据

，

如果数据超过警告阈值

，

它会反馈给用户

集于一体,这打破了人们对传统灭火器的理解

，

创新的智能

功能和气凝胶的使用提高了人们在火灾环境下的使用效率,

使人们在生活中的灭火器变得更加人性化

。

望能提高人们的

防患意识

，

为人类高效

、

可持续稳定发展做出一定贡献

。

有危险的情况

。

用户只需打开微信

，

登录绑定的账户

，

即可接收

来自树莓派服务器的监控数据和预警系统发送的预警信息

。

系统使用

python

来发送微信信息

。

在

Python

中安装

参考文献

[1]

宋志扬

，

金华

，

李凌冬.树莓派的车内安全监测与远程预

警系统设计

[J].

单片机与嵌入式系统应用

,2019,19

(06):83-85.

⑵张胡

,

刘建宏

.

基于树莓派的火灾报警器的设计

[J],

计算

机产岛与流通

,2018(02):107.

⑶汪乐章

，

林娴

，

唐伊文

，

张国平.基于树莓派与计算机视

itchat

的相关组件后

，就可以使用此库来执行微信网页版中

的所有操作了

。

在此基础上

，

系统通过网络连接就可以实现

微信机器人在树莓派上的登录固

。当决策系统确定发生火灾

时

，

就会立即向用户的微信账号发送报警信息

。

3

结语

本款智能灭火器设计工作中

,

通过将传感器集成在树莓

觉的家庭火灾报警系统的设计与研究

[J].

电子测量技

派上且嵌入(或附着)在灭火器的铝合金罐体,并将多种功能

术

,2019,42(08):83-87.

ELECTRONIC

TEST

本文标签： 设备监控数据导航台进行