美國(guó)國(guó)家儀器公司在1986年推出了實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境LabVIEW，用計(jì)算機(jī)靈活強(qiáng)大的軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器的某些部件，用人的智力資源代替許多物質(zhì)資源，通過(guò)一組軟件和硬件，形成了具有普通儀器的基本功能，又有一般儀器所不具有的特殊功能的新型儀器。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和Internet技術(shù)的發(fā)展，虛擬儀器正沿著高性能、多功能、集成化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，滿(mǎn)足了不同領(lǐng)域和用戶(hù)的需求。目前，國(guó)內(nèi)外都對(duì)虛擬儀器技術(shù)展開(kāi)了研究，劍橋大學(xué)、斯坦福大學(xué)、新加坡國(guó)立大學(xué)、清華大學(xué)等都在虛擬儀器方面取得了一定的進(jìn)展。

　　遠(yuǎn)程監(jiān)控是本地計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)如Internet／Intranet，對(duì)遠(yuǎn)端進(jìn)行監(jiān)視和控制，完成對(duì)分散控制網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)監(jiān)控及設(shè)備的診斷維護(hù)等功能。

　　遠(yuǎn)程監(jiān)控是同內(nèi)外研究的前沿課題。

　　1997年1月，首屆基于Internet的遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷工作會(huì)議由斯坦福大學(xué)和麻省理工學(xué)院聯(lián)合主辦；斯坦福大學(xué)和麻省理工學(xué)院也合作開(kāi)發(fā)出了基于Internet的下一代遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷示范系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)對(duì)于遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)也開(kāi)展了積極的研究。目前，西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、哈爾濱大學(xué)、南京理工大學(xué)等已取得了較為先進(jìn)的研究成果。

　　本文將首先對(duì)基于LabVIEW的虛擬儀器技術(shù)，以及基于TCP協(xié)議的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行介紹，然后將兩種技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)一個(gè)基于LabVIEW的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真和結(jié)果分析。最后，展望這種技術(shù)的應(yīng)用前景。

　　1虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)LabVIEW LabVIEW是一種圖形化的編程語(yǔ)言和開(kāi)發(fā)環(huán)境，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，公認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。由于LabVIEW采用基于流程圖的圖形化編程方式，因此也被稱(chēng)為G語(yǔ)言。

　　在LabVIEW開(kāi)發(fā)環(huán)境中，系統(tǒng)提供了支持TCP的功能函數(shù)，即TCPListen、TCPOpen、TCPRead、TCPWrite和TCPClose，使編程過(guò)程變得簡(jiǎn)單快捷。

　　2TCP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)過(guò)程

　　TCP（傳輸控制協(xié)議）是基于不可靠的IP服務(wù)，提供一種面向連接的、可靠的傳輸層服務(wù)。在TCP連接服務(wù)，采用三次握手建立一個(gè)連接。首先，建立連接時(shí)，客戶(hù)端發(fā)送syn包（syn＝j(luò)）到服務(wù)器，并進(jìn)入SYN＿SEND狀態(tài)，等待服務(wù)器確認(rèn)；然后，服務(wù)器收到syn包，必須確認(rèn)客戶(hù)的SYN（ack＝j(luò)＋1），同時(shí)服務(wù)器也發(fā)送一個(gè)SYN包（syn＝k），即SYN＋ACK包，此時(shí)服務(wù)器進(jìn)入SYN－RECV狀態(tài)；最后，客戶(hù)端收到服務(wù)器的SYN＋ACK包，向服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)包ACK（ack＝k＋1），此包發(fā)送完畢，客戶(hù)端和服務(wù)器進(jìn)入ESTABLISHED狀態(tài)，完成三次握手。

　　LabVIEW具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信功能，支持TCP／IP協(xié)議、UDP協(xié)議等，并且借助DataSocket技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在不同的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)源之間共享數(shù)據(jù)，使得LabVIEW的用戶(hù)可以很容易地編寫(xiě)具有強(qiáng)大網(wǎng)絡(luò)通信能力的LabVIEW應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控虛擬儀器。

　　3虛擬儀器技術(shù)在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　3.1遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

　　在LabVIEW平臺(tái)上構(gòu)建的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，虛擬儀器技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是主要的軟件基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)I／O卡、通信網(wǎng)絡(luò)等是必要的硬件基礎(chǔ)。在虛擬儀器技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的聯(lián)系和協(xié)調(diào)下，實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間的信息交換，以達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。

　　目前，在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，多數(shù)仍采用服務(wù)器／客戶(hù)器模式進(jìn)行通信。本文首先由服務(wù)器產(chǎn)生一組正弦波形，通過(guò)局域網(wǎng)送至客戶(hù)機(jī)進(jìn)行顯示和保存。服務(wù)器端和客戶(hù)端的程序流程圖分別如1和2所示。服務(wù)器端的程序?qū)崿F(xiàn)如3所示。首先指定網(wǎng)絡(luò)端口號(hào)，并用TCPCreateListener節(jié)點(diǎn)在指定端口進(jìn)行TCP偵聽(tīng)。在本程序中，可以通過(guò)Points控制器選擇波形的點(diǎn)數(shù)，以及通過(guò)Function控制器選擇需要發(fā)送的波形，其中有隨機(jī)波形、正弦波形等；并且利用了兩個(gè)TCPWrite節(jié)點(diǎn)來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)。第一個(gè)TCPWrite發(fā)送的是波形的長(zhǎng)度；第二個(gè)TCPWrite發(fā)送的是波形數(shù)據(jù)。

　　客戶(hù)端的程序?qū)崿F(xiàn)如4所示。對(duì)應(yīng)地采用兩個(gè)TCPRead節(jié)點(diǎn)讀出服務(wù)器端送來(lái)的波形數(shù)據(jù)。第一個(gè)TCPRead節(jié)點(diǎn)讀出波形的長(zhǎng)度，第二個(gè)TCPRead節(jié)點(diǎn)根據(jù)波形的長(zhǎng)度值將波形的數(shù)據(jù)全部顯示出來(lái)。在本程序運(yùn)行環(huán)境下，如果在前面板按下Stop按鈕，系統(tǒng)根據(jù)ExportWaveformstoSpreadsheet File節(jié)點(diǎn)彈出一個(gè)保存對(duì)話(huà)框，用戶(hù)可以把其中的波形數(shù)據(jù)在excel文件、txt文件中保存下來(lái)，保存的點(diǎn)數(shù)由服務(wù)器端設(shè)置的Points參數(shù)確定，這樣可以方便用戶(hù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和打印，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

　　另外，客戶(hù)端程序中設(shè)定的網(wǎng)絡(luò)端口號(hào)必須與服務(wù)器端指定的一致，才能實(shí)現(xiàn)兩端通信，一般地，端口號(hào)的數(shù)值設(shè)置為1000以上。并且客戶(hù)端必須設(shè)置服務(wù)器計(jì)算機(jī)的IPAddress或者計(jì)算機(jī)名。

　　3.2仿真結(jié)果及分析

　　從5和6可以看出，客戶(hù)端基本上能無(wú)失真地接收服務(wù)器端發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，即基于TCP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信是可靠的，另外LabVIEW環(huán)境下的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的編程是相對(duì)簡(jiǎn)單的。

　　通過(guò)合理的設(shè)置有關(guān)參數(shù)，服務(wù)器端的程序運(yùn)行后，客戶(hù)端就能讀取到從服務(wù)器端采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)。為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性，必須保證網(wǎng)絡(luò)通信的順暢；同時(shí)為使在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不受竄改，必須對(duì)端口號(hào)和網(wǎng)絡(luò)地址進(jìn)行加密。

　　4結(jié)語(yǔ)及展望

　　LabVIEW作為一個(gè)功能強(qiáng)大的圖形化編程軟件，是開(kāi)發(fā)虛擬儀器的一種方便快捷的工具。在TCP／IP協(xié)議和WWW規(guī)范的支持下，基于LabVIEW的虛擬儀器可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。在介紹了LabVIEW虛擬技術(shù)，以及基于TCP／IP協(xié)議的遠(yuǎn)程控制技術(shù)以后，將兩種技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了基于虛擬儀器的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并結(jié)合程序?qū)嵗�，進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，結(jié)果令人滿(mǎn)意。

　　實(shí)際應(yīng)用中，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備分布廣泛或數(shù)據(jù)不易采集的場(chǎng)合，要能夠及時(shí)地監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)并進(jìn)行有效控制，利用基于LabVIEW的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)可對(duì)工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)控。比如，全自動(dòng)的光學(xué)鍍膜系統(tǒng)中的壓力和溫度等工業(yè)參數(shù)，能實(shí)際反應(yīng)生產(chǎn)的進(jìn)展情況，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程十分重要�？梢酝ㄟ^(guò)傳感器把壓力和溫度等參量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡將電信號(hào)傳給PC機(jī)。只要設(shè)置一個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，在遠(yuǎn)端可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把PC機(jī)中的數(shù)據(jù)讀取出來(lái)，通過(guò)另外的PC機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理操作。這樣可以很方便、靈活和安全地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，同時(shí)也很容易地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。