摄谱仪器仪表和它在远端勘验扼制体系运用

　　2虚拟仪器概念

　　虚拟仪器是借助于强大的计算机软件和硬件环境的支持，建立虚拟的测控仪器面板，完成仪器的控制、数据分析和结果输出。使用鼠标或键盘操作计算机上的前面板，就如同操作一台自己定义，自己设计的专用测控仪器一样。虚拟仪器是利用计算机的I O设备来实现数据采集及调理；利用功能强大的计算机软件来实现对数据的运算、处理和分析；利用计算机的显示功能来构造虚拟仪器的控制面板并以多种功能实现检测结果的输出，从而在计算机上构建了一台虚拟的仪器。虚拟仪器的功能构成如1所示。

　　2 1虚拟仪器的特点

　　2 1 1经济实惠

　　首先，虚拟仪器的前面板上的控件都是与实物相象的图标，而不是传统仪器上的实物，用户可用计算机的鼠标或键盘来对其进行操作；另一方面，虚拟仪器的测试功能是在以计算机为核心的硬件平台上，通过软件编程设计来实现仪器的测试功能，而且用户可以根据自己的测试需要，通过软件模块的组合来实现各种不同的测试功能。

　　2 1 2方便适用

　　首先，虚拟仪器的功能不是事先由厂家决定，而是用户根据自己的需要用软件来定义的，从而使得整个仪器的功能以及操作面板就更具个性化。另外，由于减少了大量仪器硬件的制作，就使得仪器的研制周期大为缩短，同时整个测试过程也简便化。

　　2 1 3提高测试效果

　　虚拟仪器的这种利用计算机及软件将多种测试集于一体的方法不仅缩短了测试时间，而且也提高了测试的精度。嵌入式数据处理器建立的一些功能性数学模型，使测试数据不会随时间发生变化，这样就保证了测量精度和可重复性，而不需要定期进行校正。

　　2 1 4开放且灵活

　　因为虚拟仪器本身就是以计算机为载体，软件为核心，加上统一的I O接口，所以它可随计算机同步发展，还可以与网络及其它接口设备互联。

　　3虚拟仪器的代表语言LabVIEW

　　NI公司推出的LabVIEW已经成了虚拟仪器的标志性语言，由于虚拟仪器的延伸和发展，才使得LabVIEW的应用更加广泛；反过来，也是因为LabVIEW的成功，才使得虚拟仪器的概念在学术界和工程界被广泛接受。LabVIEW作为一种软件工具语言，具有以下特点。

　　3 1 LabVIEW软件的编程包括前面板的设计和后面的程序设计

　　前面板的设计就是设计一台仪器的操作面板，它被用来实现仪器的控制和信号的表达功能；后面的程序设计是用来实现仪器的内部功能，即对信号的采集，处理等一系列的操作。

　　3 2灵活的菜单编辑功能

　　LabVIEW提供的菜单编辑功能不仅能使菜单个性化，适合自己的习惯，而且还可以缓解LabVIEW前面板控件拥挤的现象。

　　3 3方便的图形编程方式

　　LabVIEW编程是基于图形方式的，采用的是数据流（ DataStream） ，而不像传统的文本方式编程语言强调信号处理的实际流程。这样就有利于简化编程，缩短开发时间和难度。LabVIEW提供了丰富的数据采集、分析及存储的库函数，为用户编程提供了极大的方便。

　　3 4便捷的程序调试功能

　　LabVIEW不仅提供了传统的程序调试手段，如设置断点，单步运行，还提供了高亮度执行工具，使程序动画式运行，有利于设计者观察程序运行的具体细节，这样就使得程序的调试更为便捷。

　　4虚拟仪器在远程测控中的应用

　　在网络化不断发展的今天，远程测控已成为了一种新趋势。在LabVIEW中，提供了非常简洁的网络传输方式，用DataSocket可以进行数据传输；使用Web可以在网上发布LabVIEW程序面板以及前面板，也可以发布HTML文件。下面以DataSocket对测控前面板数据链接和程序中的数据传输为例进行具体说明。

　　对于远程实时监控，前面板数据链接比较方便。

　　建立前面板链接的方法是在准备链接的控件上弹出快捷菜单，选择Data Operations DataSocet Connection，在弹出的对话框中，用户就可以选择自己所要链接的IP地址进行链接。LabVIEW前面板的控制件和显示件都既可以发布数据，也可以接受数据，并且发送或接收数据并不影响它们原来的行为能力，它们的实际值只取决于对它的*后操作。用户可以在测试现场的计算机上安装一个测控程序，在远程控制室里的计算机上安装相同的前面板，显示件由现场计算机向控制室的计算机进行链接，向控制方向传送现场测试数据；控制件从远程控制室的计算机向现场计算机进行链接，向现场方向传输操作者的控制信息。这样用户就既可以在现场进行监控，也可以在远程控制室里很方便地了解现场情况，并对其实时监控。

　　下面举例说明在虚拟仪器中如何运用DataSocket进行前面板数据传输，实现远程监控。假设从现场采集到一个正弦波，通过现场计算机网络向远程控制室传送数据。首先，在现场计算机上建立一个数据采集程序，如为程序面板，如为前面板。

　　然后在控制室里的计算机上建立一个和一样的前面板（值得特别注意的是：控制室里的计算机上只需要有前面板，不必进行后面板的程序连接）。

　　使用DataSocket进行数据连接时，在前面板需要链接的对象上点击右键，选择Data Operation DataSocket Connection，此时桌面上就会出现如下选项：

　　Connect To链接位置。a里填写要链接的IP地址及链接对象名，如填写的dstp：192 168 0 251幅值。值得注意的是：不论是发布数据还是接收数据，a都填写发送数据方的地址。

　　Connections Type链接类型。发布数据选Publish，接收数据选Subscribe.对于例子中现场计算机前面板上的控件频率和幅值选择Subscribe，而显示件波显示则选择Publish；对于远程控制室计算机前面板上的控件频率和幅值选择Publish，显示件波显示选择Subscribe.然后再选中Enabled项。

　　在两个前面板链接设置完以后，在程序运行之前两处计算机都必须打开DataSocket Server.如果运行后链接正常，两处计算机上的前面板链接对象右上角的链接指示灯（也就是右上角的小方块）都会变成绿色，否则都呈红色。

　　链接成功后，操作人员在远程控制室里就可以直接看到现场测试的结果显示，如例子中的波形图，经过对显示结果的分析研究，可以根据需要对现场计算机上的参量控件进行远程控制，比如在例子中就是可以远程控制现场的参量频率和幅值的大小。

　　另外，也可以在程序中使用DataSocket传输数据。具体方法是：首先在现场测试计算机上编制一个向a指定的地点写数据的程序，如所示（仿照上面的例子） ，然后在远程控制室计算机上编写一个从指定的a地址中读数据的程序如所示。

　　这样就实现了现��显示件的数据向控制室方向传送。同理也可以实现远程控制室控件的数据向现场传输。

　　为了避免因读写速度的不一致造成数据丢失，一般在DataSocket程序传输数据时，要使用缓冲器方式传输数据。

　　使用DataSocket进行数据传输可以给生产、生活带来很大的方便。比如再加上一个摄像头，手术专家不用到现场，就可以通过DataSocket传输摄像头采集的图像数据，了解现场病人精神面貌等外部状况；通过对他的身体测试显示件显示出的数据了解病人的身体情况，如心电图，脑电图等；*后通过控件操作机器手就可以对远方的病人动手术。

　　5结束

　　虚拟仪器对传统仪器的很多方面都进行了扩展和**。然而，它也还有很多方面有待进一步完善，比如虚拟仪器与传统仪器在应用上还有一定的距离，对于一个不太了解LabVIEW的操作人员来说，操作起来还有一定的难度。如果能使各仪器的功能在虚拟仪器上模块化，仪器模块的相互衔接更接近传统仪器，用户使用虚拟仪器和使用传统仪器没什么差别，虚拟仪器的运用会更广泛。在计算机软、硬件发展的带动下，虚拟仪器将会不断地得到改善和发展，各行业的测控仪器也将会是一次飞跃性的进步。