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[摘 要]针对传统现场测量校准的不足，文章提出了网络化示波器远程控制系统的实施方案：在LabVIEW平台上，结合远程控制技术及网络数据传输，实现示波器远程控制。分析了远程控制系统的硬件结构、测量仪器入网方式、软件开发技术，给出了控制系统的基本组成模块。
[关键词] LabVIEW Web 数字示波器 远程控制
中图分类号：E231 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）05-0115-01
0、引言
遠程虚拟仪器能通过局域网或Internet相连的远端获得动态数据或将控制信号传送到远端，使得在本地的PC机上监控远端成为可能。网络测量校准将是测量技术的发展方向。利用网络技术组建远程虚拟仪器测量控制系统，其核心是用虚拟仪器技术实现传统仪器的测量功能，用Internet技术实现远程交互式操作和测量数据传输，使信息采集、传输和处理一体化，是科研测量、监测计量等领域不可多得的工具。
远程计量保障是军事计量保障的发展方向之一，国外许多计量机构，如美国的NIST、英国的NPL、德国的PTB、日本的NMIJ等已经实现了对某些仪器和物理量基于网络的远程校准[1-2]。目前我国广域网和局域网技术的发展，以及计量仪器，测试设备等智能仪器，都配置了专用的接口（如GPIB、USB、RS-232等），具备了远程计量测试的硬件条件。
利用虚拟仪器和网络技术，编制远程控制软件来实现计算机对测量过程的控制，实现数据采集和分析处理功能，方便技术人员及时测试设备的性能指标，为故障分析等工作提供可靠依据，提高了测量校准工作的效能。
1、测量方案构建
本文以数字示波器为例，提出构建基于Web的远程控制系统方案。数字示波器远程系统结构分成三部分：测控服务器（现场采集端），Web服务器，客户端（远程控制端）。现场采集端主要完成数据采集、数据发布以及将采集的数据存储到数据库服务器中的功能。实验室端控制和执行校准过程，采集的数据通过网络时实地发送到实验室。Web服务器为客户端提供网站功能，客户端访问网站，获得数据库服务器中的实时作业信息和历史数据。同时，客户端利用虚拟仪器应用程序或者浏览器监控远程面板建立与服务器端的网络通信，监测和控制服务器端的作业，接收作业数据，进行数据分析处理、数据处理结果的存储与显示、生成数据报表以及数据或波形打印等工作。
根据远程测控数据流量状况及不同的测试需求可采用基于C/S和B/S两种网络模型组建远程测试系统。C/S模式适合数据传送量大的情况，而且具有效率高，数据可靠完整、兼容性强等特点。而对于数据传送量不大，需要远程模拟仿真的情况可以采用B/S模式。
根据系统任务和实现的功能，该远程测试系统包括数据通信模块，用户交互模块、远程仪器控制模块、数据采集及网络传输模块、数据存储分析模块和报表生成模块等。
1.1远程虚拟仪器技术
当今世界的测量控制发展趋势在向系统化、集成化、信息化发展，测量数据在网络上发布和共享是网络化远程测量工程的关键技术之一。
传统的测量校准系统在现场操作，无论是原位校准还是离线校准都需要拆卸、运输测量设备或校准设备，这给军事保障带来不便。网络技术通过局域网或Internet实现远程测控的功能，有效合理配置各种资源，结合虚拟仪器和Labview强大的网络通信功能，得以很容易地实现远程测控。Labview在发展过程中，充分考虑到了测控系统的网络化要求，提供了丰富的网络化组件。不但包含了传统的网络通信技术，NI还提出了专为测量数据实时传输而设计的Datasocket技术。
在LabVIEW中实现远程测控的方式主要有以下几种方法：
（1）windows桌面的远程桌面连接功能。
（2）利用Datasocket技术实现数据共享。
Datasocket是NI公司提供的一项网络测控系统开发技术，可用于一个计算机内或者网络中多个应用程序之间的数据交换，共享和发布实时数据，实现实时数据传输。由于Datasocket技术独立于协议、语言和操作系统，因此可在LabVIEW、VB和VC等多种开发环境下应用。利用DataSocket是看重其安全性和数据传输的可靠性。DataSocket可设定客户端连接数目、数据项数目，创建用户组和用户，设置用户权限。另外，其传输端口协议的设定，能灵活地在计算机上运行数据发布程序，适用于大量实时数据的传输。
（3）网络协议进行通信
TCP/IP协议是Internet最基本的协议，分为网络接口层、网络层、传输层和应用层四层。LabVIEW中拥有传输层使用的两种不同协议TCP协议的两个子模板，可以创建连接实现服务器端和客户端的数据传输.
（4）在web上发布程序
LabVIEW具有远程面板发布的能力，可以直接在本地打开并操作位于远程的VI，甚至在网页中直接操作。
（5） Remote Panel技术
LabVIEW7.1以上版本设计了Remote Panel，它允许用户直接在客户端计算机上打开并操作位于服务器计算机上的VI前面板，甚至可以利用网页浏览器在网页中直接操作 RemotePanels面板，从而实现远程控制。
1.2网络结构及软件开发
现场的测量装置和数字示波器应配置有GPIB、USB、RS-232、PCI或VXI等智能接口，实现远程数据传输和计算机控制。网络化远程校准硬件系统主要包括数字示波器、被测量设备、计算机、网络系统和远程控制PC。
数字示波器的主要测量功能是显示信号发生器、电源等被测信号时域特性。包括信号频率、信号周期、幅度最大值、最小值、峰-峰值、均方根值和信号直流分量等等。这些功能所需要的仪器设置方式应在远程控制模块中得到实现。系统可采用多种软件技术，Visual C++、Visual Basic等，图形编程语言如LabVIEW、HP VEE等。测量系统流程如图1所示。 用户登录测试Web页，以用户名和密码登录，新用户需注册后登录。根据测试情况填写被测试仪器信息及测试项目。连接好测试线路后，提交远程控制端实验室进行测试，将现场采集数据传回监控实验室后，判断采集数据的正确性，若满足要求，对数据计算处理，生成符合用户要求的报告形式。
数字示波器功能应根据常用示波器功能设定：双通道波形输入、触发方式、采样方式、耦合方式等可选择操作控制。测量功能包含：电压幅度，峰峰值，信号频率，周期，下降时间，上升时间等相关性分析以及基本波形参数测量等功能[3]，用远程面板技术实现数字示波器实时控制及采集数据实时显示。
用户信息、被测量设备信息以及远程采集的数据信息以数据形式文件存储在服务器端，用户端可借助LabSQL或Labview DataBase Conetivity Too1 Set等数据库访问工具，实现数据的有效管理和利用。
2 、结束语
本文介绍的远程控制系统通过构建稳定、可靠的网络化测试平臺，避免了被测设备的拆卸、运输等问题，减少了工程测试人员的工作强度，提高了测试效率。远程测量和数据采集的模块化的结构设计可移植用于其他类似的远程测量、校准工作。该方案的提出为武器装备的网络化原位校准提供了参考。
参考文献
[1] ANDERSON W，OLEHAM N，PARKER M.An Internet-basedvideo conferencing system supporting metrology.Procee-dings of the NCSL Workshop&Symposium，Washington.DC，2000.
[2] JURCEVIC M，BORSIC M，MALARIC R.Internet-enabledcalibration services：design of a secure calibration system.IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement，2008，57（9）：2012-2018
[3]谢启，顾启民，涂水林.基于LabVIEW的动态电参量测量分析系统.仪表技术与传感器[J]，2009（7）：54-56；98
[关键词] LabVIEW Web 数字示波器 远程控制
中图分类号：E231 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）05-0115-01
0、引言
遠程虚拟仪器能通过局域网或Internet相连的远端获得动态数据或将控制信号传送到远端，使得在本地的PC机上监控远端成为可能。网络测量校准将是测量技术的发展方向。利用网络技术组建远程虚拟仪器测量控制系统，其核心是用虚拟仪器技术实现传统仪器的测量功能，用Internet技术实现远程交互式操作和测量数据传输，使信息采集、传输和处理一体化，是科研测量、监测计量等领域不可多得的工具。
远程计量保障是军事计量保障的发展方向之一，国外许多计量机构，如美国的NIST、英国的NPL、德国的PTB、日本的NMIJ等已经实现了对某些仪器和物理量基于网络的远程校准[1-2]。目前我国广域网和局域网技术的发展，以及计量仪器，测试设备等智能仪器，都配置了专用的接口（如GPIB、USB、RS-232等），具备了远程计量测试的硬件条件。
利用虚拟仪器和网络技术，编制远程控制软件来实现计算机对测量过程的控制，实现数据采集和分析处理功能，方便技术人员及时测试设备的性能指标，为故障分析等工作提供可靠依据，提高了测量校准工作的效能。
1、测量方案构建
本文以数字示波器为例，提出构建基于Web的远程控制系统方案。数字示波器远程系统结构分成三部分：测控服务器（现场采集端），Web服务器，客户端（远程控制端）。现场采集端主要完成数据采集、数据发布以及将采集的数据存储到数据库服务器中的功能。实验室端控制和执行校准过程，采集的数据通过网络时实地发送到实验室。Web服务器为客户端提供网站功能，客户端访问网站，获得数据库服务器中的实时作业信息和历史数据。同时，客户端利用虚拟仪器应用程序或者浏览器监控远程面板建立与服务器端的网络通信，监测和控制服务器端的作业，接收作业数据，进行数据分析处理、数据处理结果的存储与显示、生成数据报表以及数据或波形打印等工作。
根据远程测控数据流量状况及不同的测试需求可采用基于C/S和B/S两种网络模型组建远程测试系统。C/S模式适合数据传送量大的情况，而且具有效率高，数据可靠完整、兼容性强等特点。而对于数据传送量不大，需要远程模拟仿真的情况可以采用B/S模式。
根据系统任务和实现的功能，该远程测试系统包括数据通信模块，用户交互模块、远程仪器控制模块、数据采集及网络传输模块、数据存储分析模块和报表生成模块等。
1.1远程虚拟仪器技术
当今世界的测量控制发展趋势在向系统化、集成化、信息化发展，测量数据在网络上发布和共享是网络化远程测量工程的关键技术之一。
传统的测量校准系统在现场操作，无论是原位校准还是离线校准都需要拆卸、运输测量设备或校准设备，这给军事保障带来不便。网络技术通过局域网或Internet实现远程测控的功能，有效合理配置各种资源，结合虚拟仪器和Labview强大的网络通信功能，得以很容易地实现远程测控。Labview在发展过程中，充分考虑到了测控系统的网络化要求，提供了丰富的网络化组件。不但包含了传统的网络通信技术，NI还提出了专为测量数据实时传输而设计的Datasocket技术。
在LabVIEW中实现远程测控的方式主要有以下几种方法：
（1）windows桌面的远程桌面连接功能。
（2）利用Datasocket技术实现数据共享。
Datasocket是NI公司提供的一项网络测控系统开发技术，可用于一个计算机内或者网络中多个应用程序之间的数据交换，共享和发布实时数据，实现实时数据传输。由于Datasocket技术独立于协议、语言和操作系统，因此可在LabVIEW、VB和VC等多种开发环境下应用。利用DataSocket是看重其安全性和数据传输的可靠性。DataSocket可设定客户端连接数目、数据项数目，创建用户组和用户，设置用户权限。另外，其传输端口协议的设定，能灵活地在计算机上运行数据发布程序，适用于大量实时数据的传输。
（3）网络协议进行通信
TCP/IP协议是Internet最基本的协议，分为网络接口层、网络层、传输层和应用层四层。LabVIEW中拥有传输层使用的两种不同协议TCP协议的两个子模板，可以创建连接实现服务器端和客户端的数据传输.
（4）在web上发布程序
LabVIEW具有远程面板发布的能力，可以直接在本地打开并操作位于远程的VI，甚至在网页中直接操作。
（5） Remote Panel技术
LabVIEW7.1以上版本设计了Remote Panel，它允许用户直接在客户端计算机上打开并操作位于服务器计算机上的VI前面板，甚至可以利用网页浏览器在网页中直接操作 RemotePanels面板，从而实现远程控制。
1.2网络结构及软件开发
现场的测量装置和数字示波器应配置有GPIB、USB、RS-232、PCI或VXI等智能接口，实现远程数据传输和计算机控制。网络化远程校准硬件系统主要包括数字示波器、被测量设备、计算机、网络系统和远程控制PC。
数字示波器的主要测量功能是显示信号发生器、电源等被测信号时域特性。包括信号频率、信号周期、幅度最大值、最小值、峰-峰值、均方根值和信号直流分量等等。这些功能所需要的仪器设置方式应在远程控制模块中得到实现。系统可采用多种软件技术，Visual C++、Visual Basic等，图形编程语言如LabVIEW、HP VEE等。测量系统流程如图1所示。 用户登录测试Web页，以用户名和密码登录，新用户需注册后登录。根据测试情况填写被测试仪器信息及测试项目。连接好测试线路后，提交远程控制端实验室进行测试，将现场采集数据传回监控实验室后，判断采集数据的正确性，若满足要求，对数据计算处理，生成符合用户要求的报告形式。
数字示波器功能应根据常用示波器功能设定：双通道波形输入、触发方式、采样方式、耦合方式等可选择操作控制。测量功能包含：电压幅度，峰峰值，信号频率，周期，下降时间，上升时间等相关性分析以及基本波形参数测量等功能[3]，用远程面板技术实现数字示波器实时控制及采集数据实时显示。
用户信息、被测量设备信息以及远程采集的数据信息以数据形式文件存储在服务器端，用户端可借助LabSQL或Labview DataBase Conetivity Too1 Set等数据库访问工具，实现数据的有效管理和利用。
2 、结束语
本文介绍的远程控制系统通过构建稳定、可靠的网络化测试平臺，避免了被测设备的拆卸、运输等问题，减少了工程测试人员的工作强度，提高了测试效率。远程测量和数据采集的模块化的结构设计可移植用于其他类似的远程测量、校准工作。该方案的提出为武器装备的网络化原位校准提供了参考。
参考文献
[1] ANDERSON W，OLEHAM N，PARKER M.An Internet-basedvideo conferencing system supporting metrology.Procee-dings of the NCSL Workshop&Symposium，Washington.DC，2000.
[2] JURCEVIC M，BORSIC M，MALARIC R.Internet-enabledcalibration services：design of a secure calibration system.IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement，2008，57（9）：2012-2018
[3]谢启，顾启民，涂水林.基于LabVIEW的动态电参量测量分析系统.仪表技术与传感器[J]，2009（7）：54-56；98