基于LabVIEM 的煙霧報警系統設計

向紅娓 彭韜

（1.湖南化工職業技術學院，湖南株洲 412000；2.株洲中車電力機車研究所有限公司，湖南株洲 412000）

0 引言

隨著社會經濟的快速發展，在給人們的生活帶來便捷的同時也增加了火災隱患，尤其是在人口分布密集的城市[1]。據相關數據統計顯示，在所有火災中，家庭火災占全國火災的30%左右，這意味著家庭火災幾乎每天都有發生[2]。如果火災發生時，能在最短的時間內預測，就可避免或大大降低不必要的損失。

為了減少火災發生，降低損失，就需設計一款可靠性強、實時性強的煙霧報警器系統。煙霧報警系統基于LabVIEM 編程，可根據實際需求修改遠程端的操作指令，具有靈活性[3]。經實驗驗證，基于Lab‐VIEM編程的煙霧報警系統能滿足預期設計要求。

1 系統硬件選項與設計

1.1 傳感器的電路設計

本次設計選用Mq-2 型傳感器[4]。QM-N10 起到感應煙霧濃度的作用，主要將感應到的煙霧信號轉換成電壓信號傳入比較器中。

當“+”輸入端電壓低于“-”輸入端時，比較器輸出為低電平，此時發光二極管正向導通燈亮；反之，發光二極管截止燈不亮。其中R3 為限流電阻，起到保護發光二極管的作用。P1有四個端口，“1”端VCC主要為電路提供電源，“2”端用來接收數字信號，“3”端用來接收模擬信號，“4”端為公共端。

1.2 數據采集卡選型

本次設計選用NI USB-6008 數據采集卡[5]。提供模擬I/O、數字I/O 和32位計數器。USB-6008提供基本的數據采集功能，用于簡單的數據記錄、便攜式測量和大學實驗室。本機采用輕質機械外殼，采用總線供電，運輸方便。傳感器和信號可以通過螺栓終端接口輕松連接到USB-6008。NI-DAQmx驅動程序及其附帶的配置實用程序簡化了配置和測量。該采集卡與本次設計的煙霧報警系統的采集十分契合，因此本次設計選擇NI USB-6008數據采集卡。

2 系統軟件設計

2.1 登錄程序設計

首先用兩個字符串控件，用作用戶名和密碼的輸入，利用布爾按鈕、文本以及圖片等控件，設計出登錄程序前面板。用一個布爾按鈕作為登錄按鈕，設置一個登錄驗證。

當用戶輸入的用戶名和密碼與設計者設置的用戶名和密碼一致時，登錄驗證通過，此時按下登錄按鈕即可登錄。

2.2 采集程序設計

利用NI-DAQmx 和布爾按鈕、布爾指示燈、波形圖、儀表盤等控件，設計出采集程序前面板。

按下開始/暫停鍵即刻開始采集煙霧信號，并在波形圖、儀表盤中清晰顯示。當煙霧濃度低于設定值時，不產生報警信號，布爾燈亮綠燈；當煙霧濃度大于設定值時，產生報警信號，布爾燈亮紅燈。再次按下開始/暫停鍵時暫停采集，當按下查詢按鈕時，暫停采集，此時打開查詢界面即可查詢每日采集到的信號。

2.3 儲存數據程序設計

數據儲存功能是一項非常重要的功能，煙霧報警系統存儲的數據就能夠記錄著我們平時生活中的煙霧濃度是否超標。

本次設計選用TDMS 文件進行數據儲存，TDMS文件放置，通過While循環、結構條件、局部變量、創建數組等并將所用控件連線，得TDMS儲存數據框圖。

2.4 查詢數據程序設計

查詢數據程序設計是用多個按鈕分別完成查詢、清除、退出功能，用字符串輸入控件輸入需要查詢的日期，用字符串顯示控件顯示其查詢到的數據總數，再使用波形圖表客觀顯示出所查詢的數據起伏，以及用表格顯示出精確的數據。

利用While循環結構、事件結構、TDMS文件的讀取等與之前放置的各種控件進行連線排版使其正常運行。

3 實驗測試

搭建好數據采集系統所需要的后臺程序后，可以運行程序進行測試。連接外部設備后再打開軟件的主界面。

為了驗證煙霧采集系統設計的數據準確性，選用了USB 的煙霧傳感器進行煙霧濃度采集，該煙霧傳感器操作方便快捷，能夠直觀的將數據傳輸到上位機，采集到的數據將通過LabVIEW 界面顯示。

設置好連接通道后，打開串口，采樣速率設置為1.00，為1S 采集1 個點的數據。開始數據采集，采集的數據波形。

運行程序點擊查詢，就會彈出查詢界面，輸入需要查詢的日期，單擊查詢就會顯示出查詢的波形數據以及表格數據。

運行程序時也對數據的保存和清除功能進行了測試，當點擊保存后，在對應的目錄下的數據庫存儲了接收到的數據，點擊清空后，對應的數據得到清空。該系統可以流暢、準確的采集煙霧濃度信號數據，實現了對信號數據的有效分析和快速保存。

4 結論

基于LabVIEW 設計的煙霧報警系統可以流暢、準確、實時采集煙霧濃度信號數據，實現對信號數據的有效分析和快速保存。與其他大數據信息采集處理系統相比，基于LabVIEW 設計的煙霧報警系統價格低廉，使用量大，開發周期短，數據處理簡單，而且LabVIEW 具有極高的靈活度，具有較高的技術和操作潛力，應用范圍廣泛。