多物理量環境監測起步包
"為了滿足社會可持續發展的要求，環境保護受到越來越多的重視。以現代測量技術為基礎的環境監測技術可對各種環境參數進行測量與分析，是研究環境質量變化趨勢的重要手段和環境保護的基礎。"
- 李 誠, 上海聚星儀器有限公司應用工程師
挑戰:
環境監測要求系統能夠在戶外較惡劣環境下監測多種環境參量，包括氣象、振動、噪聲、電磁場、圖像等，主要應用領域包括人居環境監測、結構健康監測以及節能減排項目監測，需采用分布式結構。
解決方案:
NI CompactRIO是一款工業級嵌入式數據采集平臺，基于該平臺開發的采集系統具有很好的穩定性和實時性，并能適應野外工作環境，我們采用NI CompactRIO豐富的C系列模塊采集各種傳感器輸出的模擬信號，通過TCP/IP協議傳輸到上位機，工作人員可以實時監測各種環境參數。
作者:
李 誠 - 上海聚星儀器有限公司應用工程師
系統結構及主要特點
環境監測起步包基于NI的嵌入式硬件平臺CompactRIO和圖形化設計平臺LabVIWE開發而成，起步包結構如圖 1所示。
圖 1 環境監測起步包結構
各種環境參量通過相應的傳感器轉化為電信號，電信號通過C系列模塊輸入到CompactRIO中，CompactRIO對采集到的原始信號進行處理，并將處理后的數據通過路由器發送到監控端以及網絡服務器。監控端通過TCP/IP協議與CompactRIO通信，實現數據的實時顯示以及控制命令的發送。瀏覽端用戶通過網頁瀏覽器訪問服務器中的監測數據，實現數據的網絡共享和歷史數據分析。
環境監測起步包的主要特點有：
- 自定義的FPGA模塊和豐富的I/O模塊，能夠與幾乎所有的傳感器進行方便的連接；
- 模塊化的軟件結構，能夠輕松地實現系統的維護與升級；
- 采用WIFI和
監測項目
環境監測起步包的監測項目如下：
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應用領域 監測項目 |
人居環境監測 |
結構健康監測 |
節能減排監測 |
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氣象——風向、風速、溫濕度、氣壓、雨量 |
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振動——高低頻振動（結構、地震） |
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環境噪聲 |
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低頻電磁場 |
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○ |
○ |
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圖像 |
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運動控制 |
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數字I/O |
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自定義 |
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系統指標
1. CompactRIO板卡指標
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模擬輸入 接口類型 |
電壓、電流、IEPE、電橋 |
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外接傳感器 類型 |
溫度（熱電偶、RTD）、電壓、電流、電阻、電荷、壓力、應變、 扭矩、位移、加速度、振動、轉速等 |
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模擬通道數 |
單機箱4-256通道，支持多機箱級聯至上千通道 |
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模擬I/O 通道特性 |
較高采樣率 |
100kS/s（同步）、800kS/s（多路復選） |
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耦合方式 |
AC/DC |
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AD分辨率 |
12位（經濟型）/16位（通用型）/24位（高性能） |
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動態范圍 |
70dB（經濟型）/80dB（通用型）/120dB（高性能） |
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通道間串擾 |
<-110dB |
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輸入阻抗 |
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較高采樣精度 |
±0.04%×讀數值+±0.07%×量程(典型值) |
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信號輸入模式 |
單端，差分 |
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抗混疊頻率 |
0.45fs |
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數字I/O 通道特性 |
較高頻率 |
20MHz |
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信號類型 |
5V/TTL/24V |
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工作方式 |
計數器/編碼器/PWM/繼電器 |
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通訊接口 |
以太網、光纖、CAN、RS 相關閱讀:
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