邵晓娟

(陕西工业职业技术学院电气工程系, 陕西 咸阳 712000)

0 引 言

目前，我国各大企事业单位拥有很多档案库房，保存着大量宝贵的纸质及电子磁盘档案资料.研究表明，影响这些珍贵档案资料寿命的因素主要是库房的温度和湿度，因此为了使档案库房中的实体资料保存得更久, 有必要对档案库房的温度和湿度进行严格监控.目前在档案库房中普通使用的方法是人工记录温湿度计的数值，一天两次，不能实现24小时监视，从而不能及时发现问题.即使现有的档案室温湿度监控系统也大都是基于单片机开发的，而基于单片机开发的库房温湿度监控系统存在着硬件结构与软件编程都很复杂、可扩展性能不强和显示方式单一等问题.另外，由于各单位对档案的重视还不够，投入档案管理的经费较少，所以要考虑经济实用型软件.

随着计算机和现代监控技术的发展, 虚拟仪器技术也得到了迅速发展，并在诸多的工程实践领域得到了很好的应用，利用LabVIEW软件设计档案库房温湿度监控系统可以有效地解决以上问题.LabVIEW是实验室虚拟仪器集成环境( Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) 的简称，它是美国NI公司推出的虚拟仪器开发平台软件，具有简洁图形化编程环境和强大的功能，被广泛应用于数据采集与控制、信号处理、数据显示、数据分析等领域，而且重要的是它将传统的以硬件为核心的测量改变为以软件为中心的测量系统，不仅降低了成本，而且提高了工作效率.

图1 系统总体框图

1 系统组成及工作原理

本温湿度监控系统由硬件和软件两大部分组成.硬件主要由PC 机、数据采集卡、信号调理电路、温湿度传感器和执行机构空调机与除湿机等组成.系统总体框图如图1所示.

系统的工作原理；首先将传感器测量的被测信号转换为电量信号，再将电量信号通过信号处理电路进行整形、转换、滤波处理变成标准信号，以符合数据采集卡的采集要求.然后利用数据采集卡将采集信号处理电路的电压信号转换为计算机能处理的数字信号输入计算机.在 LabVIEW 平台下，首先设计虚拟仪器前面板，形成具有不同仪器功能的应用程序，然后调用信号处理子模板，按照一定的功能控制算法进行数据处理与显示，再通过设备驱动程序经数据采集卡执行空调机与去湿机机构，从而达到控制库房温湿度的目的.

2 系统硬件

2.1 库房及温湿度要求

库房面积: 2 000 m2；库房高度: 6 m；温度要求:30 ℃；湿度要求:RH<65%.为了达到以上温湿度参数的控制要求,需选择相应的硬件.

2.2 硬件的选择

(1)数据采集卡：本系统采用NI公司生产的基于PCI总线的一种插卡式的数据采集卡PCI-1200，用来完成信号A/D转换与计算机的接口.它支持单极性和双极性模拟信号输入，信号输入范围分别为-5～+5 V和0～10 V，提供16路单端/8路差动模拟输入通道，2路独立的D/A输出通道,其采样速率可达到100 kB/s.

(2)温度传感器：选用DS18B20数字式温度传感器,测温范围为-55～+125 ℃，其中在-10～+85 ℃的范围内的测量精度为±0.5 ℃，此传感器可满足库房系统的工作要求.

(3)湿度传感器：采用HONEYWELL公司生产的集成湿度传感器IH3605，其测量湿度范围为0～100%RH，固有精度为±2%RH，工作的温度范围为-40～+85 ℃.

3 软件设计

仪器功能软件是采用图形化编程语言LabVIEW8.2软件创建的.系统软件的设计思想是：系统从数据采集卡指定的通道中读取数据，在对数据进行相应的处理后将其存储并在前面板上显示，同时生成控制信号送入输出通道.本系统是采用模块化思想来编写的，每个功能的实现由一个模块完成，然后调用各个子模块，即分别创建虚拟仪器程序，然后将它们作为子VI，在一个新建的VI中调用以组成完整的系统，最后实现数据采集、处理、显示及网络传输等功能.

3.1 参数设置模块

进行信号采集之前应先对数据采集卡上的数字通道进行初始化.AD卡进行数据采集时有两种采集方式：单缓冲方式和多缓冲方式，本检测系统中AD卡采用的是多缓冲方式.档案库房温湿度监控系统需要对采集信号的通道个数、采样频率、总的缓冲区的数目、每个缓冲区的采样点数等参数进行设置.通过对这些参数的综合设置可以得到合适的信号采集时间和总的采样点数.

3.2 数据采集模块

数据采集模块完成将温度和湿度信号转化为数字量并传递到计算机中的过程.该模块的数据采集使用LabVIEW提供的调用动态连接库方法来实现数据采集的输入.整个采集过程分为调用DllInitial( )函数初始化采集功能、调用DllStartIntr( )函数启动A/D卡开始数据采集、调用DllADResult( )函数读取数据采集结果和调用DllStopIntr( )函数停止数据采集几个步骤.该函数可以对某个信道进行数据采集,将采集结果存放到设置的缓存中，并返回由采样数指定的数据.使用时，需要给它指定信道名、采样率、采样数、缓存大小、初始化.我们把采集到的数据送到PID控制器的输入端口，经过PID处理后，把控制输出量通过数据采集卡的输出通道输出.

3.3 PID控制模块

PID控制模块主要是运用NI公司提供的应用于工控方面的PID工具包来组建，PID工具包是在LabVIEW程序加入复杂的控制算法，将PID控制工具包与LabVIEW的算术与逻辑功能相结合，快速生成自动控制程序.基于虚拟仪器的控制是一种采样控制，它根据采样时刻的偏差值计算控制量.在采样时刻t，PID控制器可以通过计算比例作用、微分作用、积分作用之和来得出PID控制器的输出值.

图2 温湿度监控系统虚拟仪器面板图

此外，系统通过前面的温度、湿度设定窗口可实时改变温、湿度的设定值，当出现温度、湿度超出温湿度的上限或下限时，软件发出语音及光报警信号,在系统中还设有故障自动报警功能，诸如数据传输错误报警、传感器故障报警等报警机制.

3.4 数据显示模块

在数据显示模块中，采集到的数据和报警信号可以以曲线、数值两种方式显示出来，以便进行人机交互.另外设置了数据存盘函数存储采集数据.图形和数据的显示可以从虚拟仪器面板上看到，如图2所示.数据存盘的实现在后台程序里可体现出来，选用函数→文件I/O→写入电子表格文件节点完成对数据的存储功能.

3.5 网络传输模块

本系统通过LabVIEW提供的Datasocket函数库进行编程，Datasocket函数库中包含了Datasocket Write函数,用一台服务器进行数据采集,用Datasocket Write函数向Server中写数据,通过网络的另一台主机进行数据接收,在程序中Datasocket Read函数从Server中读数据,以达到通过网络传输数据的目的,从而起到远程监控本温湿度控制系统的目的.

4 结束语

使用LabVIEW为核心的PC系统不仅摆脱了传统的以硬件为主的测量,而且实现了以软件为中心的测量系统,对温度和湿度的控制起到了根本性转变,达到经济实用的目的.在测控的过程中还可以方便地改变控制范围的参数,增加可调节的性能,实时地控制空调机和去湿机的工作,可以对现场的环境温湿度进行有效的控制.本系统也可在粮库、医药库等其它库房应用，发挥更大的作用.

参考文献

[1] 陈锡辉， 张银鸿.LabVIEW8.20程序设计从入门到精通[M]．北京：清华大学出版社，2007.

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[4] 丁 硕.基于LabVIEW的远程数据通信技术的实现[J]．电子科技，2008，(1)：21.