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2022年08月24日

NI大区域内的无线数据采集系统

NI大区域内的无线数据采集系统 2011年12月10日来源：挑战:测试大区域内（超过25 平方英里）的自定义电子设备，将数据无线传输到中央数据区进行分析及存储，系统中40 个数据采集单元同步采集数据。

解决方案:采用USB DAQPad 设备采集数据，定制NI LabVIEW 软件，数据通过高速无线接入点中继（采用802.11g 无线通信协议），最终传输到中央SQL 数据库。同时，由NI 硬件的PXI 机箱监测每个无线接入点的工作状况。

"NI硬件与LabVIEW的高度集成性是实现软硬件集成时的最大优势。"

LabVIEW的易用型使得我们在短时间内完成高速无线网络的框图设计

用户需要一个户外军用设备测试系统，可在大区域的恶劣环境下测试。数据要求同步传输到中央数据库进行存储及后续观测。为了实现这个，我们设计了便携式的无线接入点（APs），通过高速无线LOEA电与网络及中央数据处理中心的数据库进行通信，速度可达1 Gb/s。每个AP 又包含独立的本地802.11g 无线网络，同数个数据采集单元（DCUs）进行通信。

测试

DCU 由笔记本电脑或平板电脑与USB NI DAQPad-6015 及无线802.11g 天线连接组成。DAQPad 性能突出，并具有便携性、各类相关高速信号、低成本等优势。LabVIEW 用于在短时间内开发灵活的模块化硬件。软件能够测量多达8 个模拟电压，读取或输出8数字通道，实现2 个计数/ 定时通道，用于事件计数、频率测量或脉冲列输出，还能读取RS232 串口数据。LabVIEW 数据库连通性工具包与Microsoft SQL Server 结合，可直接将数据存储到数据库，无需复杂的网络连接。

每个AP组成包括高速LOEA无线电、802.11g 本地网络、电源（由大型太阳能板及丙烯生成器提供）及健康监测系统（保障AP 正常工作）。PXI/SCXI 机箱的紧凑型及器件高密度性使其成为健康监测系统的最佳选择。每个CXI 机箱包含：一块1162HV 模块，用于读取高压数字信号；一块1102 热电偶模块，与NI PXI-6251 M 系列MIO DAQ 模块连接，用于读取2 个热电偶数据。

一台pan-tilt-zoom摄像头与每个AP连接，允许中央数据处理中心的用户实时观察每个AP及其周围环境。实际上，我们采用NI PXI-1411IMAQ 模块从摄像头采集图像，通过PXI 8421/4 RS485 卡控制摄像头的全方位旋转变焦（pan-tilt-zoom）功能。基于LabVIEW 的内置TCP 连接功能，我们建立了中央数据中心和每个AP之间的双向通信，用于从AP向数据中心传输压缩的视频信号，同时从数据中心向每个摄像头发送控制命令。

数据存储及观测

中央数据处理中心的LOEA 电台通过高速无线网络与SQL 数据库连接。数据库由两个千兆级服务器与运行Microsoft SQL Server的主控制器组成。系统总存储容量约6T。我们采用LabVIEW 及数据库连接性工具箱创建该应用，允许用户从数据库读取、重组、观测数据。凭借SQL强大的查询功能，用户可以存储海量数据，并能快速查找所需数据。

附加功能

应用中还包含附加功能，如摄像头控制器功能、网络查询功能、及AP 健康监测功能。摄像头控制器让用户能够观测任何连接的AP 摄像头的实时数据，并远程控制摄像头的全方位旋转及聚焦功能。网络查询功能允许用户向网络设备发送ping 命令，验证设备是否与网络连接。该功能在诊断潜在网络连接性问题时非常有用。AP 健康监测功能允许用户观察AP 向中央数据库发送的实时数据，从而监测AP输入输出电压、功率消耗及温度。

软件配置性

数据库能帮助用户独立配置每个DCU 的设置，并将设置保存在中央数据库。这些设置包括测试类型、每条数据采集通道设置、及数据采集速度。由于每次上电后DCU 能从数据库找回设置，中央数据中心的用户能在本地修改设置，无需现场用户在恶劣环境下对测试进行调整。

LabVIEW 及NI 硬件的优势

NI 硬件与LabVIEW 的高度集成性是实现软硬件集成时的最大优势。NI-DAQ设备驱动可快速简单地进行硬件配置及使用。NI-DAQ的模块性还允许在我们的DCU及AP中使用相同的软件，无需介意DCU 使用的是基于USB 的DAQPads，而AP 使用的是基于PXI 的硬件。唯一需要自己编写的设备驱动是摄像头驱动。考虑到系统采用了多种硬件，这一事实着实令人惊叹。

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