基于LabVIEW的导航台站远程监控设计
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
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
文详细阐述了利用LabVIEW 虚拟仪器平台提供的各种函数和
图1系统设计框图控件，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。
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
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
流及逆变器逆变，为台站生产设备及
申耳测说
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生活提供电能。
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。1.3MOXA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。
1.4上位机
上位机监控软件由LabVIEW设计编程，通过对Nport 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。
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。
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VI初始化时调用“运行VI”方法于后台启动设备监控子VI, 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，子面板替代弹出式窗口也避免出现多个窗口相互重叠的情况。
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。
2.4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 Op
en 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
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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
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,
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.
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
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。
图3软件主界面图
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
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
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。
监控系统软件4结语
本文基于LabVIEW 平台设计导航台站远程监控系统，利
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
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):13-15.
(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的形式发送给用户。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
有危险的情况。用户只需打开，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 来发送信息。在Python 中安装
itchat 的相关组件后，就可以使用此库来执行网页版中
的所有操作了。在此基础上，系统通过网络连接就可以实现
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
派上且嵌入(或附着)在灭火器的铝合金罐体，并将多种功能
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。
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
觉的家庭火灾报警系统的设计与研究[J].电子测量技
术,2019,42(08):83-87.
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