系统结构及主要特点
环境监测起步包基于NI的嵌入式硬件平台CompactRIO和图形化设计平台LabVIWE开发而成，起步包结构如图 1所示。
图 1 环境监测起步包结构
各种环境参量通过相应的传感器转化为电信号，电信号通过C系列模块输入到CompactRIO中，CompactRIO对采集到的原始信号进行处 理，并将处理后的数据通过路由器发送到监控端以及网络服务器。监控端通过TCP/IP协议与CompactRIO通信，实现数据的实时显示以及控制命令的 发送。浏览端用户通过网页浏览器访问服务器中的监测数据，实现数据的网络共享和历史数据分析。
环境监测起步包的主要特点有：
- 自定义的FPGA模块和丰富的I/O模块，能够与几乎所有的传感器进行方便的连接；
- 模块化的软件结构，能够轻松地实现系统的维护与升级；
- 采用WIFI和3G技术，实现监测数据的无线传输，有利于分布式监测和数据管理。
监测项目
环境监测起步包的监测项目如下：
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应用领域 监测项目 |
人居环境监测 | 结构健康监测 | 节能减排监测 |
| 气象——风向、风速、温湿度、气压、雨量 | ● | ● | ● |
| 振动——高低频振动（结构、地震） | ● | ● | ○ |
| 环境噪声 | ● | ○ | ● |
| 低频电磁场 | ● | ○ | ○ |
| 图像 | ● | ● | ○ |
| 运动控制 | ● | ○ | ○ |
| 数字I/O | ● | ● | ● |
| 自定义 | —— | —— | —— |
系统指标
1. CompactRIO板卡指标
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模拟输入 接口类型 |
电压、电流、IEPE、电桥 | |
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外接传感器 类型 |
温度（热电偶、RTD）、电压、电流、电阻、电荷、压力、应变、 扭矩、位移、加速度、振动、转速等 |
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| 模拟通道数 | 单机箱4-256通道，支持多机箱级联至上千通道 | |
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模拟I/O 通道特性 |
最高采样率 | 100kS/s（同步）、800kS/s（多路复选） |
| 耦合方式 | AC/DC | |
| AD分辨率 | 12位（经济型）/16位（通用型）/24位（高性能） | |
| 动态范围 | 70dB（经济型）/80dB（通用型）/120dB（高性能） | |
| 通道间串扰 | <-110dB | |
| 输入阻抗 | 1MΩ（典型值） | |
| 最高采样精度 | ±0.04%×读数值+±0.07%×量程(典型值) | |
| 信号输入模式 | 单端，差分 | |
| 抗混叠频率 | 0.45fs | |
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数字I/O 通道特性 |
最高频率 | 20MHz |
| 信号类型 | 5V/TTL/24V | |
| 工作方式 | 计数器/编码器/PWM/继电器 | |
| 通讯接口 | 以太网、光纤、CAN、RS232/422/485 | |
| 触发采集 | 数字触发（边沿、脉冲），模拟触发（阈值、区域、滞后） | |
| 存储容量 | 片上4G Flash（网络硬盘扩展） | |
| 数据吞吐量 | 单机箱6.4MB/s | |
| 功耗 | 10W(典型值) | |
| 工作温度 | -40oC-70oC | |
| 可承受随机振动 | 5g rms，10-500Hz（IEC 60086-2-64） | |
| 可承受正弦振动 | 5g ，10-500Hz（IEC 60086-2-64） | |
| 可承受冲击 | 30g，11ms半正弦；50g，3ms半正弦（IEC 60068-2-27） | |
2. 监测指标（标配、可扩展）
温度：测量范围-5～55℃
湿度：测量范围0～100%
振动：测量范围±250g，频率范围0.3～10KHz，灵敏度20mV/g，最小分辨率0.0005g
声音：频率范围20～20KHz，动态范围127dB，灵敏度50mV/Pa
电磁波：频率范围10～20KHz
系统指标大多受限于选配的传感器，起步包为了降低系统门槛采用了较低成本的传感器，对于大多数验证和科研可以适用，如果用户须要更高精度的系统，聚星工程师可以选配更高等级的传感器。
实物图及软件界面
图 2 系统实物图
图 3 系统软件界面
总结
基于NI CompactRIO平台开发的环境监测起步包能够监测多种环境参量，系统具有很高可靠性和扩展性。采用NI的嵌入式硬件平台CompactRIO进行系统开发，能够缩短开发周期，提高系统可靠性，使得用户能够把精力放在数据的分析处理上。
聚星仪器是NI的金牌系统联盟伙伴，同时也是NI CompactRIO大陆地区独家代理商和增值服务商。聚星仪器拥有一支全球顶尖的LabVIEW开发团队，以NI CompactRIO为核心开发了许多创新应用，您可登陆聚星仪器主页www.vi-china.com.cn查看更多产品和应用案例，或联系聚星仪器CompactRIO技术支持。
