一種遠程測控系統(tǒng)平臺及其使用方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種遠程測控系統(tǒng)平臺及其使用方法，該遠程測控系統(tǒng)平臺通過網(wǎng)絡(luò)遠程控制實驗并實時采集運行數(shù)據(jù)，由移動攝像頭采集實物電路的運行圖像，將所有數(shù)據(jù)圖像與數(shù)據(jù)傳送遠程控制端，并由控制者進行控制指令反饋。在該系統(tǒng)平臺中，下位機平臺主要實現(xiàn)模擬信號與數(shù)字信號采集與擴展，電源的變壓與切換，通道切換信號的處理，攝像頭移動的控制以及圖像的采集。上位機以虛擬儀器為核心，完成采集數(shù)據(jù)的處理和控制指令的發(fā)出，最后通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，便可使用瀏覽器登錄遠程客戶端進行人機交互，對被控對象進行控制、監(jiān)測與觀察。本發(fā)明專利技術(shù)能夠方便的嵌入MATLAB程序進行數(shù)據(jù)處理，同時圖形化語言具有更好的交互效果，實現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)的遠程測控。

Remote measurement and control system platform and its using method

Provide and use method of a remote monitoring system platform of the invention, the remote monitoring and control system platform through the network remote control experiment and real-time operation data, run by the mobile camera image acquisition real circuit, all the data and image data transmission and remote control terminal, and control instructions by feedback control. In this platform, the platform mainly realizes the analog signal and digital signal acquisition and expansion of transformer and switching power supply, switching signal processing channel, mobile camera control and image acquisition. The host computer based on virtual instrument is completed, a processing control command and data acquisition, finally released through the network, you can use the browser to log on to a remote client interaction, control, monitoring and observation of the object. The invention can conveniently embed the MATLAB program for data processing, and meanwhile, the graphical language has better interactive effect and realizes remote measurement and control in the Internet coverage area.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種遠程測控系統(tǒng)平臺及其使用方法
本專利技術(shù)提出一種遠程測控系統(tǒng)平臺，屬于遠程控制與監(jiān)測領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)是將所有的設(shè)備局限于一個專用的局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，僅僅能夠在有限的范圍內(nèi)進行對被控對象的控制與監(jiān)測，即使進行遠距離測控，也需要專線遠程操作，這種方式極大的增加了設(shè)計成本及建設(shè)周期，同時，限制了系統(tǒng)未來的升級與擴展。目前，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，利用網(wǎng)絡(luò)對實驗設(shè)備及工業(yè)設(shè)備進行遠程控制已經(jīng)逐漸開始推廣使用，人們對被控對象的操作也不僅僅局限于控制現(xiàn)場。通過互聯(lián)網(wǎng)進行遠程測控具有廉價、方便、靈活等特點，不僅僅減少了線路架設(shè)的復(fù)雜與困難，更加提高了信號的抗干擾能力。同時，虛擬儀器的出現(xiàn)，也極大的推動了遠程測控系統(tǒng)的發(fā)展。所謂虛擬儀器，就是通過計算機模擬傳統(tǒng)的實驗儀器，實現(xiàn)了軟件就是實驗儀器的集合。通過虛擬儀器，不僅僅能夠完成傳統(tǒng)實驗儀器的工作，甚至能夠?qū)?yīng)用范圍進行一定的擴展。將虛擬儀器技術(shù)與遠程控制技術(shù)相結(jié)合，通過高集成度高速度的數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)對信號的采集及測量，結(jié)合高效的可視化窗口，可以很方便的將采集數(shù)據(jù)與控制指令通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸、處理和反饋。通過將控制技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，虛擬儀器技術(shù)相結(jié)合，一種新型的遠程測控技術(shù)就產(chǎn)生了。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)以數(shù)據(jù)采集設(shè)備和虛擬儀器為核心設(shè)計的遠程測控系統(tǒng)，通過模擬開關(guān)提供六個擴展位，采用攝像頭進行實驗現(xiàn)象的遠程觀察，采用步進電機調(diào)節(jié)攝像頭位置，通過互聯(lián)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)的實時交換，實現(xiàn)遠程控制端與現(xiàn)場控制器的鏈接的目的。為了達到上述目的，本專利技術(shù)的技術(shù)方案為：一種遠程測控系統(tǒng)平臺，包括上位機、下位機、附屬設(shè)備及遠程客戶端。所述的上位機包括虛擬儀器、數(shù)據(jù)分析模塊和遠程發(fā)布模塊。上位機通過USB線及RS232串口與下位機進行數(shù)據(jù)通信，同時通過互聯(lián)網(wǎng)與遠程客戶端進行數(shù)據(jù)及指令交互。所述的下位機包括數(shù)據(jù)采集設(shè)備、六路擴展平臺和被控對象。所述的數(shù)據(jù)采集設(shè)備提供數(shù)字與模擬信號的采集與輸出，通過并口電纜與六路擴展平臺連接；所述的六路擴展平臺包括模擬信號擴展模塊，數(shù)字信號擴展模塊，電源模塊，切換指令處理模塊，攝像頭拖動電機控制模塊。所述切換指令處理模塊與上位機通過RS232串口線纜連接，與數(shù)據(jù)采集設(shè)備數(shù)字I/O口連接，與模擬信號擴展模塊，數(shù)字信號擴展模塊，電源模塊，攝像頭拖動電機控制模塊通過地址線連接，所述的切換指令處理模塊在串口通信和數(shù)據(jù)采集設(shè)備的數(shù)字I/O口兩種模式下，接收數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換為切換指令，切換指令通過放大電路后驅(qū)動通道切換，同時由數(shù)碼管顯示當(dāng)前接通的通道。所述模擬信號和數(shù)字信號擴展模塊采用模擬開關(guān)，根據(jù)切換指令實現(xiàn)各個通道的切換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸；所述數(shù)字信號擴展模塊，由于數(shù)字信號的抗干擾能力較強，可以直接采用單刀八置模擬開關(guān)，選用其中六路即可完成信號的切換，所述模擬信號擴展模塊，模擬信號的抗干擾能力較弱，其波形易受外界干擾，選用模擬多路輸出選擇器，利用其導(dǎo)通阻抗低，泄露電流小的特點，可以減少模擬開關(guān)對信號的影響；所述電源模塊包括6路通道，每路通道包括1個電源接口擴展模塊和1個電壓等級擴展模塊；系統(tǒng)外接電源電壓為直流12V，電源模塊通過繼電器對6路通道進行切換，由切換指令控制，電源模塊與模擬信號擴展模塊和數(shù)字信號擴展模塊同步；同時，所述的6路通道分別接入自恢復(fù)保險絲，保證電源的安全可靠，所述電壓等級擴展模塊連接于自恢復(fù)保險絲之后，通過降壓電路實現(xiàn)，電壓包括正負9V和正負5V；而且所述的6路通道的電壓等級擴展模塊相互獨立，提高系統(tǒng)可靠性；所述攝像頭拖動電機控制模塊與電機模塊連接，由切換指令處理模塊發(fā)出PWM控制信號，由電機模塊驅(qū)動運行。所述被控對象包括六個電路，分別與六路擴展平臺的6路通道相連接，六個電路為可插拔式的電路板，通過切換指令選擇通道及其被控對象，在上位機分別設(shè)計相應(yīng)的程序，實現(xiàn)電路的數(shù)據(jù)分析與顯示。所述附屬設(shè)備包括攝像頭和電機模塊，用來實現(xiàn)攝像頭的移動和圖像的采集，所述的攝像頭與上位機連接，電機模塊與六路擴展平臺連接。為了防止圖像出現(xiàn)畸變，本系統(tǒng)舍棄了傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)攝像頭通過各個角度旋轉(zhuǎn)的方式采集圖像，而采用一顆定焦攝像頭，定焦攝像頭固定在皮帶上，電機模塊帶動皮帶在鋁合金支架上運動；通過控制皮帶運動可以使攝像頭在水平和垂直方向移動，所述的水平方向的移動位置固定，由通道的切換指令控制，所述的垂直方向的移動單獨控制，保證攝像頭能夠?qū)⒔裹c對準被控對象，采集到清晰的圖像。采用上述遠程測控系統(tǒng)平臺進行遠程測控的方法，具體包括以下步驟：第一步，將六個被控對象接入六路擴展平臺，將上位機、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、六路擴展平臺以及附屬設(shè)備通過線纜連接，接通系統(tǒng)電源；第二步，在上位機程序初始化，進行遠程發(fā)布；第三步，遠程客戶端獲取初始數(shù)據(jù)，顯示當(dāng)前的六路擴展平臺的各個通道接通狀態(tài)和各個被控對象的名稱及其詳細介紹，申請控制權(quán)轉(zhuǎn)接至遠程客戶端。第四步，下位機將切換指令接收后，根據(jù)切換指令，控制附屬設(shè)備工作，首先攝像頭上升至最高位置，之后開始水平移動至被控對象正上方，由控制者調(diào)節(jié)攝像頭下降，直到圖像顯示窗口的圖像清晰，確認圖像獲取準備就緒。第五步，下位機切換指令控制的模擬信號擴展模塊，數(shù)字信號擴展模塊，電源模塊開始工作，即被控對象開始運行，同時，被控對象的運行數(shù)據(jù)不斷被采集、處理，并以圖表和數(shù)字的形式在遠程客戶端顯示。第六步，遠程客戶端發(fā)出針對被控對象的控制指令從而改變電路的運行狀態(tài)，可以獲取到新的運行狀態(tài)下的運行數(shù)據(jù)。第七步，完成被控對象的觀測并獲取到運行數(shù)據(jù)后，釋放控制權(quán)，斷開遠程連接，至此，遠程測控結(jié)束。本專利技術(shù)的有益效果為：(1)遠程客戶端通過網(wǎng)絡(luò)地址訪問上位機，即實現(xiàn)了在互聯(lián)網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)的遠程測控。(2)上位機采用LabVIEW編寫，可以方便的嵌入MATLAB程序進行數(shù)據(jù)處理，同時圖形化語言具有更好的交互效果。(3)搭載下位機，通過六路擴展平臺將通道擴展，靈活的接入更多的被控對象，采集被控對象運行數(shù)據(jù)，發(fā)送控制指令切換其運行狀態(tài)。附圖說明圖1是控制系統(tǒng)總體框圖。圖2是六路擴展平臺設(shè)計框圖。圖3是本專利技術(shù)的方法流程圖。具體實施方案下面結(jié)合說明書附圖和技術(shù)方案，對本專利技術(shù)具體實施方案作詳細說明。本專利技術(shù)提供一種遠程測控系統(tǒng)平臺及其使用方法，該系統(tǒng)平臺中，下位機平臺主要實現(xiàn)模擬信號與數(shù)字信號采集與擴展，電源的變壓與切換，通道切換信號的處理，攝像頭移動的控制以及圖像的采集。上位機以虛擬儀器為核心，完成采集數(shù)據(jù)的處理和控制指令的發(fā)出，最后通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，便可使用瀏覽器登錄遠程客戶端進行人機交互，對被控對象進行控制、監(jiān)測與觀察。一種遠程測控系統(tǒng)平臺，其設(shè)計總體框圖如圖1所示。基于LabVIEW編寫的上位機具有數(shù)據(jù)交互，數(shù)據(jù)分析、指令接收與發(fā)送等功能，遠程客戶端通過網(wǎng)絡(luò)將指令傳遞至上位機，同時接收數(shù)據(jù)分析結(jié)果并以圖表的顯示給予控制者直觀的顯示。數(shù)據(jù)采集設(shè)備實現(xiàn)數(shù)字信號和模擬信號的交互，其通過六路擴展平臺與被控對象相連接。六路擴展平臺包括模擬信號擴展模塊，數(shù)字信號擴展模塊，電源模塊，切換指令處理模塊，攝像頭拖動電機控制模塊。附屬設(shè)備的作用是穩(wěn)定的傳輸被控對象的實物圖像，包括電機模塊和圖像采集模塊，電機模塊的作用是驅(qū)動與鋁合金支架相連接的圖像采集模塊在水平位置對準被控對象，同時通過上下位置的調(diào)節(jié)使本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種遠程測控系統(tǒng)平臺，其特征在于，該遠程測控系統(tǒng)平臺包括上位機、下位機、附屬設(shè)備及遠程客戶端；所述的上位機包括虛擬儀器、數(shù)據(jù)分析模塊和遠程發(fā)布模塊，上位機與下位機進行數(shù)據(jù)通信，同時通過互聯(lián)網(wǎng)與遠程客戶端進行數(shù)據(jù)及指令交互；所述的下位機包括數(shù)據(jù)采集設(shè)備、六路擴展平臺和被控對象，數(shù)據(jù)采集設(shè)備與六路擴展平臺連接；所述的六路擴展平臺包括模擬信號擴展模塊，數(shù)字信號擴展模塊，電源模塊，切換指令處理模塊，攝像頭拖動電機控制模塊；所述的切換指令處理模塊與上位機通過RS232串口線纜連接，與數(shù)據(jù)采集設(shè)備的數(shù)字I/O口連接，與模擬信號擴展模塊、數(shù)字信號擴展模塊、電源模塊、攝像頭拖動電機控制模塊分別通過地址線連接；所述的切換指令處理模塊在串口通信和數(shù)據(jù)采集設(shè)備的數(shù)字I/O口兩種模式下，接收數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換為切換指令，切換指令通過放大電路后驅(qū)動通道切換，同時由數(shù)碼管顯示當(dāng)前接通的通道；所述的模擬信號擴展模塊和數(shù)字信號擴展模塊采用模擬開關(guān)，根據(jù)切換指令實現(xiàn)各個通道的切換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸；所述電源模塊包括六路通道，每路通道包括一個電源接口擴展模塊和一個電壓等級擴展模塊；電源模塊通過繼電器對六路通道進行切換，由切換指令控制，電源模塊與模擬信號擴展模塊和數(shù)字信號擴展模塊同步；所述的六路通道的電壓等級擴展模塊相互獨立，提高系統(tǒng)可靠性；所述被控對象包括六個電路，分別與六路擴展平臺的六路通道相連接，六個電路為可插拔式的電路板，通過切換指令選擇通道及其被控對象，在上位機分別設(shè)計相應(yīng)的程序，實現(xiàn)電路的數(shù)據(jù)分析與顯示；所述的攝像頭拖動電機控制模塊與電機模塊連接，由電機模塊驅(qū)動運行；所述附屬設(shè)備包括攝像頭和電機模塊，用來實現(xiàn)攝像頭的移動和圖像的采集，所述的攝像頭與上位機連接，電機模塊與六路擴展平臺連接。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種遠程測控系統(tǒng)平臺，其特征在于，該遠程測控系統(tǒng)平臺包括上位機、下位機、附屬設(shè)備及遠程客戶端；所述的上位機包括虛擬儀器、數(shù)據(jù)分析模塊和遠程發(fā)布模塊，上位機與下位機進行數(shù)據(jù)通信，同時通過互聯(lián)網(wǎng)與遠程客戶端進行數(shù)據(jù)及指令交互；所述的下位機包括數(shù)據(jù)采集設(shè)備、六路擴展平臺和被控對象，數(shù)據(jù)采集設(shè)備與六路擴展平臺連接；所述的六路擴展平臺包括模擬信號擴展模塊，數(shù)字信號擴展模塊，電源模塊，切換指令處理模塊，攝像頭拖動電機控制模塊；所述的切換指令處理模塊與上位機通過RS232串口線纜連接，與數(shù)據(jù)采集設(shè)備的數(shù)字I/O口連接，與模擬信號擴展模塊、數(shù)字信號擴展模塊、電源模塊、攝像頭拖動電機控制模塊分別通過地址線連接；所述的切換指令處理模塊在串口通信和數(shù)據(jù)采集設(shè)備的數(shù)字I/O口兩種模式下，接收數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換為切換指令，切換指令通過放大電路后驅(qū)動通道切換，同時由數(shù)碼管顯示當(dāng)前接通的通道；所述的模擬信號擴展模塊和數(shù)字信號擴展模塊采用模擬開關(guān)，根據(jù)切換指令實現(xiàn)各個通道的切換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸；所述電源模塊包括六路通道，每路通道包括一個電源接口擴展模塊和一個電壓等級擴展模塊；電源模塊通過繼電器對六路通道進行切換，由切換指令控制，電源模塊與模擬信號擴展模塊和數(shù)字信號擴展模塊同步；所述的六路通道的電壓等級擴展模塊相互獨立，提高系統(tǒng)可靠性；所述被控對象包括六個電路，分別與六路擴展平臺的六路通道相連接，六個電路為可插拔式的電路板，通過切換指令選擇通道及其被控對象，在上位機分別設(shè)計相應(yīng)的程序，實現(xiàn)電路的數(shù)據(jù)分析與顯示；所述的攝像頭拖動電機控制模塊與電機模塊連接，由電機模塊驅(qū)動運行；所述附屬設(shè)備包括攝像頭和電機模塊，用來實現(xiàn)攝像頭的移動和圖像的采集，所述的攝像頭與上位機連接，電機模塊與六路擴展平臺連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遠程測控系統(tǒng)平臺，其特征在于，所述的攝像頭為定焦攝像頭，定焦攝像頭固定在皮帶上，電機模塊帶動皮帶運動，通過控制皮帶運動使攝像頭在水平和垂直...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉藴紅，劉經(jīng)中，
申請(專利權(quán))人：大連理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：遼寧,21