一种基于 LabView 的环境监测与预警系统设计

李泽安 曲立国　黄少肃

摘要：本项目是以LabVIEW为开发平台的环境监控与预警系统，实现了对温度，烟雾和电压电流等信号的实时采集、记录、存储和回放等功能程序的模块化设计，从而达到环境监控的目的。

[关键词]LabView环境监测预警数据采集

国外很早就形成了比较健全的环境监控技术而国内开展环境监控工作相对较晚，并且由于监控环境因子的多样性和复杂性，传统的固定专一的检测仪器不能满足现今高检测速度、高精度等的要求，因此，我们设计了一种基于LabView的环境监测与预警系统，在对环境进行实时监控的同时能对异常情况做出反应，从而达到预警目的。

1系统方案的设计

方案一：采用硬件和软件两部分共同完成，PCI-6251數据采集卡进行采集并且转换为数字信号，通过LabView软件部分实现温度、烟雾等的实时采集与处理，从而达到室内环境监控的目的。该方法使测量数据更加真实，结果更加准确。

方案二：通过在LabView内部安装NI公司提供的虚拟DAQ，实现不同数据的模拟采集，该方法更加便捷。

由于方案二采集的数据不具有真实性，综合考虑采用方案一”。

2系统硬件设计

2.1数据采集

方案一：PCI-6221NI-PCI6221是一款低价位多功能M系列数据采集板卡，具有单端16路1差分8路模拟输入，分辨率高达16bit，采样速率为250KS/s，输入最小电压范围为+200mV，最大电压范围为+10V，板上自带4095字节内存。

方案二：PCI-6251PCI-6251是一种高精度数据采集卡。具有16个模拟信号输入道，采样频率1.25Ms/s，最小输入电压范围+0.1V最高为+10V;2个模拟信号输出通道，16位分辨率;24个数字IO通道，（8路高速可达10MHz）;过载保护电压+25V，过载电流。综合考虑采用方案二。

3软件设计

该部分主要包含开始与登陆界面，主界面（包含数据采集与历史数据查询）等界面，系统功能框图如图1所示。

3.1开始与登陆界面

该部分通过编程设定若干用户名与密码同时有效，只有正确输入用户名才能进入系统，提高了用户数据的安全性。

3.2主界面设计

当登陆系统后进入主界面，该部分可供用户实现实时采集，历史数据查询以及退出三个功能的选择。

3.2.1实时采集模块设计

该部分是系统的核心模块，该部分包含DAQ设置区（用于设置数据的，上下限以及物理通道的选择），不同环境因子的监测选择，预警指示，数据监测的实时波形图（用不同颜色的曲线代表不同环境因子的变化趋势），采样速率，以及是否选择保存当前监测的数据等功能，具体界面设计如图2。

3.2.2历史数据查询模块设计

该部分主要实现历史数据及图形曲线的查询，同时能返回主界面，方便用户使用，具体界面设计如图3。

4软硬件测试

4.1实验步骤

（1）将系统硬件接上电源，指示灯正常工作后通过USB与计算机连接。

（2）打开LabView进入软件监控界面。

（3）点击数据采集，设定好数据上下限值，并选择采集通道进行采集数据。

（4）软硬件联和进行，实验结果由软件实时显示。

4.2实验结果

实验结果分为数据采集与实时数据曲线两部分，分别如图4和图5所示。

5结论

通过限定采集数据的上下限以及各环境因子安全区间，并以不同的颜色曲线以图形的形式显示数据的变化趋势，当某一环境因子的采集数据超出安全范围时，相应的预警指示灯以红色显示，提醒用户。经测试，各项指数符合要求。.

本设计完成后，能通过做出实际产品，能通过对温度，烟雾和电压电流的采集，经过labVIEW进行数据融合处理达到对多种环境因子的同时监测。在运用到宿舍环境监控中去后能将通过labVIEW处理后的数据与设定的阈值相比较，判断是否需要告警，从而达到对火灾的预警，减少损失的目的。

参考文献

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