基于labview船用气囊群安全监测系统设计

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1、基于LabVIEW船用气囊群安全监测系统设计　　摘要：为了提高气囊内压监测效率，替代机械压力表监测方法，提出并设计了一款基于无线网络的船用气囊安全监测系统。系统分为下位机和上位机两个部分，下位机是基于ZigBee无线网络的气压采集系统，上位机是PC机上基于LabVIEW的安全监测系统软件。实现了气压数据的无线传输，下位机与上位机的串口通信，气压值的实时显示，以及数据库数据的管理。关键词：LabVIEW；船用气囊；VISA；LabSQL；数据库中图分类号：TN911.7?34；TP319文献标识码：A文章编号：1004?373X（2013）11?

2、0100?030引言船舶气囊下水技术是我国独创的，拥有自主知识产权的下水工艺[1]。相较于以往的下水工艺，气囊下水是一种更为简单、经济的方式。从20世纪80年代开始，气囊下水工艺已经在各种中小型船厂得到广泛应用[2]，并且下水船舶的重量也逐年增大。随着应用的推广，以及下水船舶重量的不断增大，船用气囊的压力监测显得尤为重要[3?4]。8目前船用气囊的压力监测仍然采用传统的机械式压力表，而下水操作需要同时使用数十个甚至上百个气囊，压力监测工作的效率较低。为了提高气囊内压监测效率，设计开发了一套基于LabVIEW的船用气囊安全监测系统，通过ZigBe

3、e无线网络完成气压采集，并通过PC机上LabVIEW的安全监测系统软件对监测数据进行管理。本文介绍的系统能够实现气囊内压的实时监测、报警、数据管理等，大大提高了气囊内压监测的效率和操作安全性。1系统概述该安全监测系统分为上位机和下位机两大部分。下位机是基于ZigBee无线技术的气囊内压采集系统。将装有压力传感器的采集节点装在各个气囊上，通过无线技术与采集器通信，将采集到的内压传输到采集器中。上位机是基于LabVIEW的安全监测系统软件，将内压实时显示出来，并对过载压力报警。同时，LabVIEW与数据库连通，将采集到的压力等数据存储到数据库。2下

4、位机部分的设计8ZigBee是一种短距离无线通信技术，具有低成本，低功耗，自组网等特点[5]。该系统的下位机部分是基于ZigBee的无线网络，包括采集节点、中继器和采集器三个部分。采集节点以CC2530芯片为微处理器，以MPX5700为气体压力传感器的硬件设备，是该无线网络中的终端，安装在气囊的气嘴位置。采集节点将采集到的传感器地址、编号、气压值等数据通过无线网络发送给采集器。中继器负责数据转发，由采集节点的硬件设备通过软件编程来实现[6]。采集节点距离较远时，无法与采集器直接通信，采集节点的数据会通过相邻的中继器（采集节点）中转给采集器。采集

5、器是该网络中的协调器，对接收的数据进行处理后，传送给上位机。3上位机部分的设计LabVIEW是一种图形化编程语言，具有界面友好、操作简便、开发周期短等特点[7]，广泛应用于各个行业的仿真、数据采集、仪器控制、测量分析和数据显示等方面。上位机是在该安全监测系统的操作界面，是现场操作人员远程监测时使用的。因此，该系统的上位机部分是在PC机Windows操作系统下基于LabVIEW的安全监测系统软件，包括串口调试、内压的实时显示、波形显示、过载报警、数据库存取等模块。3.1串口通信模块VISA实质上就是一组标准的I/O函数库及相关规范的总称。它驻留于

6、计算机系统之中执行仪器总线的特殊功能，起着连接计算机与仪器的作用[8]。VISA适用于VXI、GPIB、串口等多种接口。上位机软件与下位机的采集器通过RS232接口连接。该模块就是以VISA库函数为基础的。串口通信模块是整个系统软件的基础。如图2所示，VISAConfigureSerial8Port.vi首先运行，波特率、数据位数、奇偶校验等根据下位机参数进行配置。之后调用VISAopen，打开相应的串口VISA资源的会话。VISAread从串口读入数据，待读取的数据长度由属性节点返回。读取缓冲区的数据就是下位机发送过来，包含有传感器地址、编号

7、、气压值等数据的字符串。最后调用VISAClose关闭串口会话，释放资源[7?8]。3.2实时显示模块实时显示模块包含数据显示、波形显示、过载报警，是建立在串口通信模块上的数据处理模块，是整个系统软件的重要部分。该模块是以串口通信模块为基础的，以VISAread的读取缓存区为起点。从串口每隔10s会有一个包含有传感器地址、编号、气压值等数据的字符串发送过来。经过字符串截取等操作，能从字符串中分离出表示气囊编号和压力传感器电压值的子字符串。对这些子字符串做一系列的数值处理，将电压值转化为气压值，然后显示在前面板上。对气压值和安全阈值进行比较得到报

8、警结果。最后，将各个气压值与气囊摆放位置对应显示在波形图上。3.3数据库存取模块由于气囊数量较多，数据量大，需要一个成熟的数据管理平台来处理。因此，选