基于labview的盾構(gòu)機(jī)監(jiān)測集成化軟件開發(fā)

1、基于labview的盾構(gòu)機(jī)監(jiān)測集成化軟件開發(fā)            摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)步伐的加快，對地下空間的開發(fā)利用日益迫切，研究盾構(gòu)的挖掘以及監(jiān)測等技術(shù)，具有重大意義。盾構(gòu)挖掘在地下進(jìn)行，必須保證挖掘的精確度，一旦出現(xiàn)施工誤差，將造成巨大的損失。根據(jù)盾構(gòu)機(jī)地下挖掘的實際情況，在LabVIEW平臺條件下，開發(fā)了盾構(gòu)測控技術(shù)集成化軟件，實現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)人機(jī)監(jiān)控界面顯示、特征變量監(jiān)測曲線顯示以及環(huán)報表顯示和打印等功能，使監(jiān)測人員能多角度分析盾構(gòu)機(jī)的工作狀態(tài)，及時地對

2、盾構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的控制。 關(guān)鍵詞：LabVIEW；盾構(gòu)機(jī)；監(jiān)測集成化軟件 1 LabVIEW平臺的優(yōu)點(diǎn) 本文采用LabVIEW來開發(fā)盾構(gòu)機(jī)監(jiān)測集成化軟件，主要是基于LabVIEW具有以下的特點(diǎn)。 LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一種用圖表代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語言。本文采用LabVIEW，以圖形化編程這種更快捷的方式來開發(fā)盾構(gòu)機(jī)監(jiān)測集成化軟件，大大提高了開發(fā)效率。 傳統(tǒng)文本編程語言根據(jù)語句和指令的先后順序決定程序的執(zhí)行順序，而LabVIEW采用的是數(shù)據(jù)流編程方式，程序框圖中節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)流向決定了

3、程序的執(zhí)行順序。采用LabVIEW來開發(fā)盾構(gòu)機(jī)監(jiān)測集成化軟件，既降低了程序開發(fā)中出錯的可能性，提高軟件可靠性，又提高了軟件的運(yùn)行效率。 LabVIEW平臺有豐富的圖形控件，尤其是有很多外觀與傳統(tǒng)儀器（如示波器，萬用表，按鈕，等等）類似的控件，本文采用LabVIEW平臺可方便快捷地設(shè)計友好的人機(jī)交互界面，并取代實際的儀表，在上位機(jī)上遠(yuǎn)程顯示傳感器數(shù)據(jù)。 2 盾構(gòu)機(jī)監(jiān)測軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 盾構(gòu)機(jī)從現(xiàn)場的傳感器和PLC采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)庫文件通過網(wǎng)線從現(xiàn)場下位機(jī)傳輸?shù)奖O(jiān)測上位機(jī)。本軟件從上位機(jī)的數(shù)據(jù)庫文件讀取數(shù)據(jù)，經(jīng)相應(yīng)的處理后通過人機(jī)界面顯示。軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。 2.1

4、數(shù)據(jù)源 在本系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)源來自調(diào)用數(shù)據(jù)庫接口模塊生成的臨時數(shù)據(jù)文件。數(shù)據(jù)源分為兩種：實時數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)。 2.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、處理和控制 在這一層中，根據(jù)從數(shù)據(jù)源得到的臨時數(shù)據(jù)文件進(jìn)行解協(xié)議、數(shù)據(jù)格式化等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和處理操作，為數(shù)據(jù)應(yīng)用和表示層提供有效的格式化數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)處理主要包括將根據(jù)協(xié)議得到的實時有效數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)度變換、二次存儲等數(shù)據(jù)處理，得到最后人機(jī)交互界面以及實時數(shù)據(jù)曲線需要的數(shù)據(jù)。此外，數(shù)據(jù)處理還將根據(jù)協(xié)議得到的歷史有效數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到歷史數(shù)據(jù)曲線所需的數(shù)據(jù)格式。 通過參數(shù)設(shè)置和配置提供的數(shù)據(jù)項，可以控制數(shù)據(jù)處理過程采用的參數(shù)和曲線圖形的繪制過程；另外，系統(tǒng)提供“參數(shù)控制接口”以便數(shù)據(jù)

5、選擇和操作模塊調(diào)用，用于傳遞給系統(tǒng)中環(huán)報表打印和曲線顯示的參數(shù)。 2.3 數(shù)據(jù)應(yīng)用和表示 本系統(tǒng)主要有三種數(shù)據(jù)應(yīng)用與表示方式：盾構(gòu)機(jī)監(jiān)測界面顯示、監(jiān)測曲線繪制顯示、環(huán)報表輸出，方便于監(jiān)測人員從不同的角度來監(jiān)測盾構(gòu)機(jī)的工作狀態(tài)。 （1）盾構(gòu)機(jī)監(jiān)測界面顯示。 包括盾構(gòu)機(jī)9個運(yùn)行狀態(tài)顯示界面，主要功能是將處理后的有效數(shù)據(jù)與人機(jī)界面的控件綁定，以顯示某一歷史時段或當(dāng)前盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，如閥的開關(guān)狀態(tài)，管道內(nèi)的液體流向示意，等等。 （2）監(jiān)測曲線繪制顯示。 主要是將一段時間內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)或?qū)崟r數(shù)據(jù)，通過波形顯示控件以曲線的方式顯示出來，同時對所顯示的曲線可以進(jìn)行一些操作，如曲線的疊加對比，曲線縮放等，以更

6、好地幫助工作人員監(jiān)測盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)行狀況。1                   （3）環(huán)報表輸出。 盾構(gòu)前進(jìn)過程中轉(zhuǎn)過一圈即是一環(huán)，根據(jù)所選環(huán)的一些參數(shù)信息生成報表，供工作人員預(yù)覽和打印。各環(huán)的報表格式是一樣的，都是顯示前進(jìn)一環(huán)的過程中各變量的波形變化。 3 盾構(gòu)機(jī)監(jiān)測軟件開發(fā)研究 本文的研究與開發(fā)內(nèi)容主要分為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、處理與控制層模塊，監(jiān)測系統(tǒng)人機(jī)交互界面子模塊，特征變量監(jiān)測曲線繪制模塊，環(huán)報表生成、顯示、

7、打印模塊四部分，給監(jiān)測人員提供不同角度的直觀而又形象的監(jiān)測界面。 3.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、處理與控制層模塊 數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)格式化是本系統(tǒng)的基石。本模塊負(fù)責(zé)向數(shù)據(jù)庫發(fā)送請求，進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等，為監(jiān)測系統(tǒng)人機(jī)交互界面、監(jiān)測曲線顯示界面和環(huán)報表顯示、打印界面提供有效數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、處理與控制層模塊實現(xiàn)了向數(shù)據(jù)庫請求數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)項文件讀寫、對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)度轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)格式化、 參數(shù)調(diào)用接口等功能。 3.2 監(jiān)測系統(tǒng)人機(jī)交互界面模塊 監(jiān)測系統(tǒng)人機(jī)交互界面模塊將實時數(shù)據(jù)在人機(jī)界面中以控件的形式顯示出來，方便施工人員監(jiān)測數(shù)據(jù)。 本模塊開發(fā)的其中一個界面如圖2所示。本模塊通過數(shù)字顯示控件，進(jìn)度條以

8、及指示燈等控件開發(fā)出了友好的人機(jī)交互界面，使監(jiān)測人員能多角度、有條理、有側(cè)重點(diǎn)來分析盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。 3.3 特征變量監(jiān)測曲線繪制模塊 盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時將許多參數(shù)回傳給系統(tǒng)，工作人員通過這些參數(shù)來監(jiān)控盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)行狀況。特征變量監(jiān)測曲線繪制模塊通過將一段時間內(nèi)的變量狀況繪制成曲線，能直觀地反映出該特征變量的變化情況，有助于工作人員對盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)行狀況和趨勢做出更為準(zhǔn)確的判斷，以達(dá)到有效監(jiān)控盾構(gòu)機(jī)運(yùn)行的目的。 本模塊開發(fā)出來的曲線監(jiān)測界面如圖3所示，描繪的是選擇6個特征變量后一段時間內(nèi)的歷史曲線?？梢?，本模塊開發(fā)出來的曲線監(jiān)測界面直觀地顯示了幾個特征變量的變化情況，方便監(jiān)測人員分析比較這些變量的發(fā)展趨

9、勢，及時發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)運(yùn)行是否有異常情況，并可以打印出來進(jìn)行資料保存。 3.4 環(huán)報表生成、顯示、打印模塊 環(huán)報表生成、顯示、打印模塊將所選環(huán)片的相關(guān)數(shù)據(jù)以圖表方式打印。環(huán)報表是與人機(jī)界面相獨(dú)立的程序，本模塊主要實現(xiàn)了打印參數(shù)設(shè)置、環(huán)報表生成、打印結(jié)果預(yù)覽、報表輸出打印等功能。 環(huán)報表中曲線的數(shù)據(jù)來源于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。根據(jù)工作人員設(shè)置的打印參數(shù)以及配置文件，首先進(jìn)入打印預(yù)覽模式。在此模式下用戶可查看不同環(huán)號的報表。點(diǎn)擊打印鍵將所選范圍內(nèi)的環(huán)報表打印出來。本模塊開發(fā)出的環(huán)報表顯示界面如圖4所示。該界面直觀地顯示了所選環(huán)號的參數(shù)變化情況，使監(jiān)測人員方便地分析盾構(gòu)在不同環(huán)的狀態(tài)變化情況，并以報表的形式打印出來，有利于保存、整理和分析。 4 結(jié)語 本文分析了用LabVIEW開發(fā)盾構(gòu)機(jī)監(jiān)測集成化軟件的優(yōu)勢所在，即提高了開發(fā)效率和軟件的運(yùn)行效率，有利于設(shè)計友好的人機(jī)交互界面，接著分析了盾構(gòu)機(jī)監(jiān)測軟件的設(shè)計思路和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，然后詳細(xì)地分析軟件各個模塊的設(shè)計思路和實現(xiàn)的功能，從人機(jī)交互界面、特征變量監(jiān)測曲線繪制以及環(huán)報表生成等三個方面，給監(jiān)測人員提供不同角度的直觀而又形象的監(jiān)測界面，利于監(jiān)測人員從不同的側(cè)重點(diǎn)對盾構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和控制。 參考文獻(xiàn) 1鄭人杰.實