基于LabVIEW的远程实验平台构建

陈 琳 钱声强

(常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 江苏常州 213164)

基于LabVIEW的远程实验平台构建

陈 琳 钱声强

(常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 江苏常州 213164)

虚拟仪器技术是目前远程实验平台构建的首选方案。以LabVIEW为开发平台，采用DataSocket动态数据交换技术作为远程实验平台应用服务器和Web服务器之间的数据通信方式，采用Web发布技术将实验系统的相关程序嵌入HTML网页中进行网络发布，从而实现三层B/S模式的远程实验平台系统架构。

LabVIEW;远程;DataSocket;Web发布

高等职业教育注重对学生实践能力的培养，实验教学是实践能力培养的重要环节，而传统实验室的仪器数量和功能要求等都较难满足教学需求，局限性日益显露。因此，远程实验平台的概念作为一种有效的解决方案应运而生，并且成为高等教育实验环节的发展趋势之一。

采用虚拟仪器技术(Virtual Instruments)，以LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)图形化编程语言作为开发工具，目前已成为构建远程实验平台的首选方案［1］。本文主要探讨采用LabVIEW的DataScoket技术和Web发布技术开发远程实验平台的系统设计方案。

1 远程实验平台的系统构建方案

在LabVIEW的DataSocket动态数据交换技术和Web发布技术的强大支持下，远程实验平台可采用B/S(Browser/Server)三层架构，如图1所示。

本地仪器设备主要用于实验项目的设计，实验数据通过DAQ数据采集卡进行采集。

应用服务器作为实验平台的发布节点，主要任务是与仪器设备进行交互，运行LabVIEW开发的虚拟仪器应用程序，完成实验数据的采集控制、数据发布等功能［1］。

Web服务器作为应用服务器端和用户端的纽带，主要任务是负责与多个用户端进行软件的共享和数据的传输，提供Web接入服务、开放式交互环境及动态网页的生成。Web服务器接受浏览器传来的用户信息后，根据用户请求产生相应的动态页面，并返回到用户端浏览器以供浏览。

图1 远程实验平台系统架构

应用服务器与Web服务器之间的通信采用LabVIEW的DataSocket动态数据交换技术，应用服务器借助DataSocket技术将数据发布到Web服务器中，同时读取Web服务器中接收到的用户端命令，根据命令进行应用程序的执行。

借助于LabVIEW的Web发布技术，可把虚拟仪器应用程序的前面板发布到Web页面上，用户端只需配备一个浏览器就可对实验项目进行远程访问，以及对服务器端的远程面板进行监控［2］。

2 采用LabVIEW的DataSocket技术实现数据通信

DataSocket实质上是一种用于动态数据传输的网络编程与通信工具，它完全封装了TCP/IP的底层操作。DataSocket数据通信由DataSocket服务器和DataSocket API两部分构成。其中DataSocket服务器负责所有底层通信的细节，而DataSocket API负责打开、读写和关闭URL连接的数据项。

DataSocket服务器是一个独立应用程序，使用DataSocket进行通信必须首先启动服务器，所有数据的读写都是通过服务器进行的。应用服务器与现场仪器设备进行交互，采集实验数据，并通过DataSocket API的写函数将共享数据发布到Web服务器，Web服务器则通过DataSocket API的读函数读取用户所请求的数据［3］。

通过DataSocket服务管理器，可以设置服务器的参数和配置数据项。

图2是一个DataSocket写数据的程序。

图2 DataSocket写数据框图程序

写模块的核心是DataSocket write.vi。它在工作前需要先指定数据的URL地址，即Web服务器的地址。VI将数据写入服务器上TestWave变量。

图3是一个DataSocket读数据的程序。

图3 DataSocket读程序框图程序

在读数据前也需要先指定数据服务器的地址，即应用服务器的地址，此实例应用服务器与Web服务器采用同一台计算机完成，故与发送模块中的服务器地址相同，接下来用函数DataSocket Read.vi来读取服务器上TestWave变量。

3 采用LabVIEW的Web技术实现网络发布

通过LabVIEW的Web发布技术(又称远程VI面板连接技术)，可将Web服务器端程序的前面板界面嵌入到HTML网页中，用户可直接在客户端计算机上打开网页并直接进行操作，这是一种软件操作界面共享方式。因此，按照常规方式编写应用服务器端软件程序，控制DAQ设备完成数据采集和仪器控制，通过一定的设置将Web服务器端软件的前面板发布到客户机中，这样，用户在客户机上就可以直接操作位于服务器上的软件，从而进行远程实验。这种基于B/S模式的网络发布技术简单易用，所有的程序均运行于服务器，对于用户端的要求较低［4］。

在LabVIEW中实现远程面板连接具体步骤主要如下:

1)LabVIEW Web服务器的配置。Web服务器必须在LabVIEW运行环境下，首先打开需要发布的VI，然后对Web服务器进行配置。选择主菜单的“工具≫选项”，在弹出的对话框中选择“Web服务器:配置”，选择“启用Web服务器”，最后再对HTML的根目录、HTTP端口，以及使用记录文件等参数进行一一设置。

2)应用程序的Web发布。对Web服务器的各项参数进行正确设置后，选择主菜单“工具≫Web发布工具”，在弹出的对话框中对VI名称、输入文档标题、查看模式，以及备注信息等进行相应设置，然后点击保存至磁盘，即可实现VI程序的Web发布。

3)应用程序的远程访问。实现了VI程序的Web发布后，用户端只要在浏览器的地址栏输入服务器的IP地址http://服务器IP地址:端口/VI程序名称.htm。即可进行VI程序的远程访问。

需要注意的是，当通过浏览器远程访问VI程序时，如果用户端已安装了相同版本的LabVIEW，则用户端与服务器端的连接会自动建立，此时用户端便可直接访问远程VI;如用户端没有安装LabVIEW软件，那么在进行网页首次连接时，将会自动从网站下载LabVIEW Run-Time引擎，选择安装后，首次连接成功，今后使用就不再需要下载该引擎。

4 远程测控实验平台应用实例

依据上述远程实验平台的系统构建方案和开发步骤，设计实现了远程测控实验平台，用于虚拟仪器技术及测控类实训项目的教学。

首先在应用服务器端由数据采集卡得到实际的测试数据，然后采用LabVIEW的DataSocket数据通信技术，通过前面板绑定方式将测试数据发送到Web服务器，由Web服务器接收应用服务器中的测试数据。发布数据由应用服务器端软件实现，接收数据由Web服务器端软件实现，两者同时进行即可实现数据的实时传输，其数据通信流程如图4所示。

在实现实验数据的传输时，首先对应用服务器端进行设置，然后采用DataSocket API进行编程或采用前面板控件对象绑定的方法实现数据传输。

同时，采用LabVIEW的Web发布技术将实验系统相关程序进行网络发布，LabVIEW程序前面板交互界面将被嵌入HTML网页中，用户端只需要在浏览器中输入正确的URL，即可查看Web服务器中已经打开的程序前面板，并进行远程实验操作，从而实现在用户端对设备进行远程控制。其实现步骤包括Web服务器设置、程序前面板Web发布。

图4 DataSocket实现数据传输流程图

用户端在网页浏览器中输入Web发布程序对应的URL地址，即可进入实验平台。

该远程测控实验平台目前已应用于虚拟仪器应用技术课程的教学，在局域网内可同时允许20人访问，学生进入网站后，登录系统便可自由选择各项测控实验进行远程测试和控制，同时，系统能够实现对实验用户的信息管理和使用权限的控制。

5 结束语

本文提出并分析了远程实验平台的系统构建方案，基于三层 B/S组网模式，采用 LabVIEW的DataSocket动态数据交换技术实现应用服务器和Web服务器之间的数据通信，采用Web发布技术实现实验项目前面板界面的网络发布，从而使得用户端只需配备一个浏览器就可以对网络上的实验项目进行远程操作。同时，远程实验平台具有较强的灵活性和可扩展性，可以不断增加扩充新的功能，以适应不断增长的实际教学和科研的需要，在高校内具有一定的应用价值和推广意义。

［1］徐有栋.基于LabVIEW的虚拟实验和远程实验室［D］.济南:山东大学电气工程学院，2005:6-9.

［2］周喜权.基于虚拟仪器的局域网网络实验室建设的研究［D］.长春:长春理工大学光电信息学院，2007:25-27.

［3］徐子荔，陈明，钟周威.基于DataSocket技术的大气数据网络化测控系统［J］.航空制造技术，2006(7):98-100.

［4］王永明，王兴亮，任啸天，等.一种基于LabVIEW的远程实验系统结构［J］.现代电子技术，2005(1):26-28.

Construction of Remote Experimental Platform Based on LabVIEW

CHEN Lin QIAN Sheng-qiang
(School of Electronic and Electrical Engineering，Changzhou College of Information Technology，Changzhou 213164，China)

Virtual instrument technology is the preferred option of remote experiment platform construction.By adopting LabVIEW as the software development platform，DataSocket dynamic data exchange technology as the data communications mode between application server and Web server，and adopting LabVIEW＇s Web publishing technology to realize the web publishing of the embedded in HTML pages，the system can achieve the construction of the three-layer B/S model remote experiment platform.

LabVIEW;remote;DataSocket;Web publishing

TP 311.52

A

1672-2434(2012)01-0016-03

2011-10-08

陈 琳(1978-)，女，讲师，从事研究方向:虚拟仪器技术、传感器技术