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        基于LabVIEM 的煙霧報警系統(tǒng)設(shè)計

        2023-08-04 12:16:26向紅娓彭韜
        新疆有色金屬 2023年5期
        關(guān)鍵詞:控件煙霧按鈕

        向紅娓 彭韜

        (1.湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖南株洲 412000;2.株洲中車電力機(jī)車研究所有限公司,湖南株洲 412000)

        0 引言

        隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,在給人們的生活帶來便捷的同時也增加了火災(zāi)隱患,尤其是在人口分布密集的城市[1]。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示,在所有火災(zāi)中,家庭火災(zāi)占全國火災(zāi)的30%左右,這意味著家庭火災(zāi)幾乎每天都有發(fā)生[2]。如果火災(zāi)發(fā)生時,能在最短的時間內(nèi)預(yù)測,就可避免或大大降低不必要的損失。

        為了減少火災(zāi)發(fā)生,降低損失,就需設(shè)計一款可靠性強(qiáng)、實(shí)時性強(qiáng)的煙霧報警器系統(tǒng)。煙霧報警系統(tǒng)基于LabVIEM 編程,可根據(jù)實(shí)際需求修改遠(yuǎn)程端的操作指令,具有靈活性[3]。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,基于Lab‐VIEM編程的煙霧報警系統(tǒng)能滿足預(yù)期設(shè)計要求。

        1 系統(tǒng)硬件選項(xiàng)與設(shè)計

        1.1 傳感器的電路設(shè)計

        本次設(shè)計選用Mq-2 型傳感器[4]。QM-N10 起到感應(yīng)煙霧濃度的作用,主要將感應(yīng)到的煙霧信號轉(zhuǎn)換成電壓信號傳入比較器中。

        當(dāng)“+”輸入端電壓低于“-”輸入端時,比較器輸出為低電平,此時發(fā)光二極管正向?qū)袅?;反之,發(fā)光二極管截止燈不亮。其中R3 為限流電阻,起到保護(hù)發(fā)光二極管的作用。P1有四個端口,“1”端VCC主要為電路提供電源,“2”端用來接收數(shù)字信號,“3”端用來接收模擬信號,“4”端為公共端。

        1.2 數(shù)據(jù)采集卡選型

        本次設(shè)計選用NI USB-6008 數(shù)據(jù)采集卡[5]。提供模擬I/O、數(shù)字I/O 和32位計數(shù)器。USB-6008提供基本的數(shù)據(jù)采集功能,用于簡單的數(shù)據(jù)記錄、便攜式測量和大學(xué)實(shí)驗(yàn)室。本機(jī)采用輕質(zhì)機(jī)械外殼,采用總線供電,運(yùn)輸方便。傳感器和信號可以通過螺栓終端接口輕松連接到USB-6008。NI-DAQmx驅(qū)動程序及其附帶的配置實(shí)用程序簡化了配置和測量。該采集卡與本次設(shè)計的煙霧報警系統(tǒng)的采集十分契合,因此本次設(shè)計選擇NI USB-6008數(shù)據(jù)采集卡。

        2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

        2.1 登錄程序設(shè)計

        首先用兩個字符串控件,用作用戶名和密碼的輸入,利用布爾按鈕、文本以及圖片等控件,設(shè)計出登錄程序前面板。用一個布爾按鈕作為登錄按鈕,設(shè)置一個登錄驗(yàn)證。

        當(dāng)用戶輸入的用戶名和密碼與設(shè)計者設(shè)置的用戶名和密碼一致時,登錄驗(yàn)證通過,此時按下登錄按鈕即可登錄。

        2.2 采集程序設(shè)計

        利用NI-DAQmx 和布爾按鈕、布爾指示燈、波形圖、儀表盤等控件,設(shè)計出采集程序前面板。

        按下開始/暫停鍵即刻開始采集煙霧信號,并在波形圖、儀表盤中清晰顯示。當(dāng)煙霧濃度低于設(shè)定值時,不產(chǎn)生報警信號,布爾燈亮綠燈;當(dāng)煙霧濃度大于設(shè)定值時,產(chǎn)生報警信號,布爾燈亮紅燈。再次按下開始/暫停鍵時暫停采集,當(dāng)按下查詢按鈕時,暫停采集,此時打開查詢界面即可查詢每日采集到的信號。

        2.3 儲存數(shù)據(jù)程序設(shè)計

        數(shù)據(jù)儲存功能是一項(xiàng)非常重要的功能,煙霧報警系統(tǒng)存儲的數(shù)據(jù)就能夠記錄著我們平時生活中的煙霧濃度是否超標(biāo)。

        本次設(shè)計選用TDMS 文件進(jìn)行數(shù)據(jù)儲存,TDMS文件放置,通過While循環(huán)、結(jié)構(gòu)條件、局部變量、創(chuàng)建數(shù)組等并將所用控件連線,得TDMS儲存數(shù)據(jù)框圖。

        2.4 查詢數(shù)據(jù)程序設(shè)計

        查詢數(shù)據(jù)程序設(shè)計是用多個按鈕分別完成查詢、清除、退出功能,用字符串輸入控件輸入需要查詢的日期,用字符串顯示控件顯示其查詢到的數(shù)據(jù)總數(shù),再使用波形圖表客觀顯示出所查詢的數(shù)據(jù)起伏,以及用表格顯示出精確的數(shù)據(jù)。

        利用While循環(huán)結(jié)構(gòu)、事件結(jié)構(gòu)、TDMS文件的讀取等與之前放置的各種控件進(jìn)行連線排版使其正常運(yùn)行。

        3 實(shí)驗(yàn)測試

        搭建好數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所需要的后臺程序后,可以運(yùn)行程序進(jìn)行測試。連接外部設(shè)備后再打開軟件的主界面。

        為了驗(yàn)證煙霧采集系統(tǒng)設(shè)計的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性,選用了USB 的煙霧傳感器進(jìn)行煙霧濃度采集,該煙霧傳感器操作方便快捷,能夠直觀的將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī),采集到的數(shù)據(jù)將通過LabVIEW 界面顯示。

        設(shè)置好連接通道后,打開串口,采樣速率設(shè)置為1.00,為1S 采集1 個點(diǎn)的數(shù)據(jù)。開始數(shù)據(jù)采集,采集的數(shù)據(jù)波形。

        運(yùn)行程序點(diǎn)擊查詢,就會彈出查詢界面,輸入需要查詢的日期,單擊查詢就會顯示出查詢的波形數(shù)據(jù)以及表格數(shù)據(jù)。

        運(yùn)行程序時也對數(shù)據(jù)的保存和清除功能進(jìn)行了測試,當(dāng)點(diǎn)擊保存后,在對應(yīng)的目錄下的數(shù)據(jù)庫存儲了接收到的數(shù)據(jù),點(diǎn)擊清空后,對應(yīng)的數(shù)據(jù)得到清空。該系統(tǒng)可以流暢、準(zhǔn)確的采集煙霧濃度信號數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了對信號數(shù)據(jù)的有效分析和快速保存。

        4 結(jié)論

        基于LabVIEW 設(shè)計的煙霧報警系統(tǒng)可以流暢、準(zhǔn)確、實(shí)時采集煙霧濃度信號數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對信號數(shù)據(jù)的有效分析和快速保存。與其他大數(shù)據(jù)信息采集處理系統(tǒng)相比,基于LabVIEW 設(shè)計的煙霧報警系統(tǒng)價格低廉,使用量大,開發(fā)周期短,數(shù)據(jù)處理簡單,而且LabVIEW 具有極高的靈活度,具有較高的技術(shù)和操作潛力,應(yīng)用范圍廣泛。

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