远程网络校准测控系统设计

郭雷

(西安航空学院，西安 710077)

0 引言

本设计是为进行标准仪器的校准所搭建的网络测控系统，通过测控网络来实现数据的远程传输以及校准系统的远程监控。不但具备稳定快速的远程试验数据采集和远程数据分析处理等主要功能，同时还可通过以太网实现远程校准仪器的现场视频监控。

1 设计思路

本系统包括如下3个部分。

1.1 现场校准系统

现场校准部分：根据远程计算机的指令，现场计算机通过GPIB技术对多功能校准源和被检设备进行控制。并将被检设备所采集的数据通过以太网络，传输给远程计算机。

硬件部分主要包括：被检设备(可程控数字多用表)、多功能校准源、GPIB卡、计算机(现场计算机)、GPIB电缆等。

软件部分主要包括：SH-2xx6校准应用软件。其功能主要为：①GPIB通讯功能(控制、采集)；②网络通讯，完成现场计算机与远程监控计算机之间的数据传输。

1.2 远程控制计算机系统

远程控制计算机部分：完成对现场校准系统的控制，以及将被检设备采集的数据进行分析、处理对分析结果显示和表达。除此之外，还控制视频监控系统完成对校准现场的图像监控。

硬件部分主要包括远程监控计算机等；

软件部分主要包括SH-2xx7远程控制软件。其功能包括：①网络通讯：完成现场计算机与远程监控计算机之间的数据传输；②对现场计算机所传输的数据进行分析、处理及显示和表达。

1.3 视频监控系统

视频监控部分主要完成对校准工作现场的视频监控。硬盘录像机可控制4套摄像机进行自动调焦、全方位角度调整。4套摄像机将4个不同角度的图像通过以太网，传输给远程监控计算机。

该部分主要包括：硬盘录象机、摄像机、解码器以及专业视频网络软件SH-2xx8等。

2 技术要求

2.1 在远端控制完成自动校准工作

通过远程控制计算机完成对现场计算机的控制，使得现场计算机通过GPIB技术完成对多功能校准源和被检设备(数字多用表)的控制。以网络测控技术为平台，实现数据的远程传输，并且对被检设备所采集的数据进行分析、处理和显示、表达。

2.2 通过视频监控系统完成对校准工作现场的视频监控

通过专业的视频网络软件以及硬盘录象机、摄像机等设备完成对实验现场以及工作人员的监控，并将所采集的图象传输给远程监控计算机。

3 设计方案的技术要点[1-3]

在详细研究与分析了这套远程监控系统技术和主要功能要求的基础上，对整个系统环节进行了分解。同时，对每个环节的技术细节也进行了严密地分析，形成了本解决方案的技术要点和对策。

3.1 系统总体结构框图

根据上述技术要求和设计原则，设计出系统的总体框架图，如图1所示。

图1 系统总体框图

本系统可分为3个部分：

(1)现场校准系统，远程计算机发送指令，现场计算机根据指令通过GPIB技术对多功能校准源、被检设备(可程控数字多用表)的控制，实现校准工作。并将被检设备采集到的数据通过以太网络传输给远程计算机；

(2)视频监控系统，远程计算机发送指令，硬盘录像机根据指令控制4个全方位摄像机完成对校准现场的图像监控。硬盘录像机通过网络将图像信号发送给远程计算机；

(3)远程控制计算机，高性能的计算机通过网络控制软件，实现对现场校准系统、图像监控系统的控制。

3.2 系统组成及典型配置

3.2.1 数据采集分析系统结构框图

数据采集分析系统结构框图，如图2所示。

图2 数据采集分析系统结构框图

3.2.2 数据采集分析系统实物图

数据采集分析系统实物图，如图3所示。

3.3 测试系统主要配置

测试系统主要配置，如表1所示。

本方案所设计的测试系统具体介绍如下。

搭建远程网络校准系统目的是为了达到仪器校准的远程控制。整个系统通过校准工程师操作远程控制计算机，来完成对现场校准设备操作和校准的视频监控。整个远程网络校准系统分为3个部分：(1)现场校准系统；(2)远程视频监控系统；(3)远程控制部分。

表1 测试系统主要配置

校准工程师操作远程计算机上的远程控制软件SH-2xx7，通过以太网发送控制指令给现场计算机和现场视频监控系统。视频监控系统根据指令，启动校准现场的全程视频监控，并将监控图像通过以太网传输给远程计算机。现场计算机接收到远程计算机发出的指令，通过自身安装的校准应用软件SH-2xx6控制多功能校准源和被检设备。多功能校准源输出校准信号，被检设备采集到信号通过GPIB技术传输给现场计算机，并且再由现场计算机把信号通过以太网传输给远端计算机进行分析处理。通过分析处理，将最后得出检测结果。校准现场的图像以及被检设备的数据，将成为工程师作出最终校准报告的重要技术依据。

此外，本系统扩展性极强。在系统设计时，运用虚拟仪器技术和测控网络技术作为系统搭建的核心技术，从而保证了系统后期的扩展性。目前，本方案所介绍的系统配置和功能，只是远程网络校准系统的基本功能，通过加入新的软件功能模块就能轻松提升整个远程网络校准系统的功能。

图3 数据采集分析系统实物图

4 系统应用

系统设计好之后，对系统的功能进行初步的测试，选择34401A型数字多用表(Agilent公司生产)对交流电压进行远程校准，然后将获得的校准数据导入Excel中，如表2所示。

由表2可知，该远程校准系统的应用效果较好，可以显示出标准器的标准示值与被校数字多用表的示值。

5 总结

本系统方案的设计，主要从其先进性、实用性和可靠性3方面做了详尽的考虑。

5.1 先进性

当今的计算机互联网技术发展正所谓是日新月异，基本上2-3个月就有新的技术出现。这些网络传输技术推动了计算机网络行业的飞速发展。现今的测试测量技术也受到网络技术发展的深入影响，不断与成熟且灵活的计算机网络技术相融合。测试行业在计算机行业飞速发展的今天，虚拟仪器技术已成为当今世界的主流测试技术。它能够充分利用计算机高灵活性、高通用性、高性价比的特点，将测试和测量与计算机融合得天衣无缝。由于虚拟仪器技术的存在，利用它搭建的测试系统已不是一台简单的无“智商”的设备了，而成为了一套高度智能化和全自动ATE测试系统。工程师可以利用虚拟仪器的网络传输技术轻松地与局域网上的计算机，实现远程数据共享或数据打印。并且，可通过远程监控计算机完成对现场计算机的控制。

表2 数字多用表交流电压测量结果

基于虚拟仪器技术的测试系统与测控网络的结合，使整个测试系统具有更强大的功能。测试数据首先进入现场计算机，由它来完成数据采集。再将所采集的数据通过网络版的测控软件传输给远程监控计算机，并且完成所传输数据的分析、处理和显示、表达。

5.2 实用性

系统运用专业测控网络来完成远程数据传输，并且通过专业测控软件实现远程监控计算机对现场计算机以及视频监控系统的控制。其主要功能表现在：

1.解决测试和控制的自动协调性；

2.解决测试过程中自动监视录像系统的监视角度、位置和数据的存盘等;

3.解决测试数据的实时网络分析和测试数据的备份;

4.解决远程监控计算机对现场计算机所传输的数据进行分析、处理和显示、表达。

5.3 可靠性

该系统所采用的软件和标准仪器，都曾经是某些项目中的重要功能组成部分。并且得到了广泛的应用。成熟的技术产品，在测试过程中经过了严格考核，有着很高的可靠性。

最终该系统在某研究所投入使用，运行结果证明系统工作稳定，充分显示先进性、实用性和可靠性特点。