一种基于LabVIEW的实时监控系统的制作方法

本发明属于计算机数据采集与处理技术领域，尤其涉及一种基于labview的实时监控系统。

背景技术：

计算机技术和总线技术的发展使得以pc机为中心的实时监控系统在现代测试工程中扮演着越来越重要的角色。随着操作系统和处理器并行处理能力的不断提高，人们对实时监控系统的功能和复杂程度也提出了更高的要求。当一个复杂的实时监控系统工作时，人们不仅希望能实现必要的监视、控制、数据记录等功能，而且希望有一套可靠、有效的机制用于实现历史数据的回放，以达到事后重现系统运行过程，对监控对象的性能、功能进行定性、定量分析评估，进行问题复现，辅助定故、排故等目的。

数据回放需要对实时监控系统前期记录的历史文件进行可订制的播放，以再现真实的工作过程和场景。用户希望能灵活设定回放速度及进度，任意查阅指定断点，便于在历史数据中快速、准确地找到有用信息。现有的以pc机为平台的实时监控系统数据回放方法一般存在以下弊端：

①历史文件多采用文本形式存储，文件读取时需进行格式装换，效率较低，在进行快速回放等需要高读取效率的场合易出现程序阻塞、数据丢失、死机等现象；

②回放功能单一，回放方式不够灵活，有些仅能实现顺序回放，不利于历史数据的快速查找和准确定位；

③普遍采用“过程式轮询”程序结构实现数据回放，需要在循环中不断轮询用户界面控件的状态来检测用户执行的回放操作，程序框架繁琐，且轮询过程会消耗可观的cpu处理时间，如果用户执行太快，还可能遗漏用户的输入，程序响应能力弱。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于labview的实时监控系统，用于解决上述问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于labview的实时监控系统，所述实时监控系统用于对被监控系统的工作状态进行回放，其包括

数据生成模块，所述数据生成模块根据被监控系统的工作状态生成数据记录；

数据回放模块，所述数据回放模块根据所述数据记录输出被监控系统的任意工作状态点。

进一步的，工作状态生成的方法包括以一定时间生成数据记录和以工作状态的改变生成数据记录。

进一步的，将一定数量的所述数据记录存为数据记录文件，所述数据记录文件存储的类型为二进制格式。

进一步的，所述数据回放模块依据事件响应外部输入，其中所述事件包括快进、后退、进度值调整、暂停与自动播放切换、超时及数据回放文件选择。

进一步的，所述事件的结构为：

当一定时间内无外部输入时触发超时事件，若暂停与自动播放切换处于暂停，数据回放模块保持当前数据记录输出，若暂停与自动播放切换处于自动播放，数据回放模块输出当前数据记录的下一条数据记录；

当外部输入触发快进、后退或进度值调整事件时，数据回放模块输出数据记录文件的特定位置的数据记录；

当外部输入触发数据回放文件选择时，根据输入条件保持当前数据记录文件或加载另一数据记录文件。

进一步的，特定位置指的是：

若为快进事件触发，数据回放模块输出第m-n号数据记录，m为当前数据记录编号，n为快进帧数；若为后退事件触发，数据回放模块输出第m+n号数据记录，m为当前数据记录编号，n为快进帧数；若为进度值调整事件触发，数据回放模块输出进度条对应编号的数据记录。

本发明的基于labview的实时监控系统解决现有技术中历史数据文件读取效率低、快速回放可靠性差、回放功能单一、回放灵活性差、程序框架繁琐、程序响应能力弱等问题。本发明在保证实时监控系统正常工作的前提下，实现了基于labview的实时监控系统数据回放功能，本发明中的程序框架简单，回放操作流畅，响应速度快，不会遗漏用户的任何操作，且回放功能丰富，灵活性高，快速回放时可靠性好，能够满足用户快速、准确查找历史数据的需求。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明一实施例数据回放文件数据结构示意图；

图2为本发明一实施例数据回放操作界面示意图；

图3为本发明一实施例数据回放方法实现流程图；

图4为本发明一实施例数据回放方法实现程序框图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

本发明的基于labview的实时监控系统包括数据生成模块，数据生成模块根据被监控系统的工作状态生成数据记录；以及数据回放模块，数据回放模块根据数据记录可以输出被监控系统的任意工作状态点。

由于本发明是在labview编程平台上进行的编程，因此将数据记录以labview的“数据记录文件”格式作为数据回放文件的格式，在记录数据记录时，可以一定时间间隔记录被监控系统的工作状态，也可以在被监控系统工作状态改变时记录，在“数据流盘”主体程序结构的基础上引入“事件”驱动机制，实现了基于labview的实时监控系统的数据回放，实时监控系统的数据回放功能包括数据回放文件(即历史文件)选择、手动前进、手动倒退、自动回放、回放速率调节、定点回放等回放功能，操作步骤：

①当实时监控系统回放历史文件时，首先由用户选择一个历史数据文件，程序打开文件，并按历史文件存储时的格式定义单条数据记录的格式，接着提取记录数量、起止时间等有效信息，显示在回放界面上。

②检测“手动前进事件”、“手动后退事件”、“回放进度改变事件”、“回放模式切换事件”、“历史文件载入事件”、“超时事件”六类回放事件的发生，若触发，程序立即响应事件，实现相应的回放功能。

③“回放模式切换事件”和“超时事件”配合，共同实现了暂停、自动回放、回放速率调节功能：当“回放模式切换事件”触发，用户可切换回放模式为暂停或自动回放模式；当“超时事件”触发，若此时为暂停模式，不进行任何操作，实现了暂停功能；若此时为自动回放模式，则直接播放下一帧记录，实现了自动回放功能，通过改变超时时间，可调节自动回放的速度。

④当“手动前进事件”、“手动后退事件”、“回放进度改变事件”触发，程序按用户输入要求调节当前回放记录号至历史文件的特定位置进行播放，实现了手动前进、手动后退、定点回放功能，由于采用事件触发，这些功能不仅在暂停模式下有效，在自动回放模式下同样有效，增加了回放功能的灵活性和可操作性。

⑤当“历史文件载入事件”触发，程序弹出文件对话框由用户选择历史数据文件，若用户取消选择，则不动作；若用户选择了新的历史数据文件，程序关闭当前历史文件，而后打开新文件以进行后续的回放。该事件用于实现历史数据文件选择的功能，不会破坏整体“数据流盘”程序结构。

⑥结束回放时，程序关闭当前历史数据文件并释放内存。

“数据记录文件”是labview特有的一种二进制文件类型，它以相同的结构化记录序列存储数据，每条数据记录可由任何数据类型组成，非常适用于pc机实时监控系统数据存储及回放的场合。该文件类型相比文本文件i/o效率更高，因此可获得更高的文件读取速率。在创建数据记录文件时，labview按顺序给每个记录分配一个记录号，仅通过查询序列号就可随机访问记录，简化了数据查询过程，因此可更快更简便地查阅记录文件，拓展回放功能。

“数据流盘”结构是一种文件操作结构，即在循环之前放置打开/创建/替换文件程序，在循环内部放置读出/写入文件程序，在循环之后放置关闭/删除文件程序。这种结构避免了重复开关文件的系统占用，节省了内存资源，提高了程序效率。

“事件”驱动机制通过事件来响应特定的用户操作，更接近于自然规律，不必轮询用户界面即可确定执行了何种操作。事件程序框架简单，不仅可减少程序对cpu的需求，还可保证对用户的所有交互都能作出响应，提高了程序的响应能力。

本发明的实时监控系统内置于pc机中，通过rs232通讯总线和雷达电源单元进行通讯。实时监控系统工作时会对雷达电源单元工作过程中的产生的总线通讯帧数据、各电源模块开关状态、通讯帧类型、各模块上电时间、占空比以及系统日期时间进行记录并形成数据记录文件。

以下实施例需要对实时监控系统产生的数据记录文件进行回放。

实施例中的数据记录文件数据结构如图1所示，图中每一行都是一条数据记录，每条数据记录都按顺序对应了一个记录号，每条数据记录都由6个不同元素组成，包括：

元素101：日期时间，记录的是单条数据记录存储时的日期时间，如2016-9-3010:17:13；

元素102：数据帧类型，记录的是从总线接收到的通讯帧的类型，如工作状态帧(对应的数字为170)、故障帧(180)、使用记录帧(190)、模块温度帧(200)、解释说明帧(210)等；

元素103：有效数据帧，记录的是从总线接收到的电源单元的系统状态和参数；

元素104：开关组状态，记录的是各电源模块开关按钮的状态；

元素105：占空比状态，记录的是电源单元占空比的状态；

元素106：模块上电时间，记录的是各个电源模块单次上电时间。

对数据记录文件进行回放读取时，首先需按图1格式定义记录的类型，然后才可通过查询记录号随机查询文件中记录。由于数据记录文件采用二进制格式保存数据，对数据记录文件回放时拥有比文本文件更高的读取效率和回放速度。

图2所示是为本发明一实施例搭建的数据回放操作界面，用户可通过该界面观察回放状态、执行回放操作。用户界面组成元素包括：

元素201：当前记录文件的起止时间，起始时间为第一帧记录保存的时间，终止时间为最后一帧记录保存的时间；

元素202：当前播放记录的通讯数据帧类型，对应图1元素102中的内容；

元素203：当前播放记录的日期时间，对应图1元素101中的内容；

元素204：当前记录文件的回放进度条，不仅能显示播放的进度，而且可拖动其游标至任一位置进行播放；

元素205：后退帧数输入，手动后退回放时，每次跳跃的记录帧数；

元素206：前进帧数输入，手动前进回放时，每次跳跃的记录帧数；

元素207：手动后退按钮，用户每按一次，都按元素205中的帧数后退播放；

元素208：手动前进按钮，用户每按一次，都按元素206中的帧数前进播放；

元素209：帧播放间隔，通过它可改变自动回放的速率；

元素210：载入历史数据文件按钮，按下此按钮，弹出文件对话框，可选择需要回放的历史记录文件；

元素211：暂停/自动回放按钮，实现暂停和自动回放模式的切换。

元素212：结束回放按钮，实现回放功能的开启或结束。

图3所示是本发明一实施例的数据回放方法实现流程图，采用“数据流盘”程序结构来提高文件i/o的效率，引入“事件”驱动机制来提高程序的响应能力，具体流程包括如下步骤：

步骤301：实时监控系统开启回放功能后，首先弹出一历史文件选择对话框，由用户选择一个需回放的历史数据文件；

步骤302：打开该历史数据文件，获得该文件的引用；

步骤303：按图1所示格式定义单条数据记录的格式后，读取第一条和最后一条记录的时间信息作为该历史文件的起止时间并通过元素201显示，读取最后一条数据记录的记录号作为元素204回放进度条的最大值；

步骤304：等待事件的发生，虚线框中所示为事件结构对应的内容，每个循环仅能触发一个事件；

步骤305：用户点击元素208手动前进按钮触发“手动前进事件”，事件发生后程序立刻响应此事件，进入步骤308；

步骤306：用户点击元素207手动后退按钮触发“手动后退事件”，事件发生后程序立刻响应此事件，进入步骤308；

步骤307：用户拖动元素204回放进度条游标触发“回放进度改变事件”，事件发生后程序立刻响应此事件，进入步骤308；

步骤308：回放记录号跳至文件特定位置，若为步骤305触发，记录号前跳n-1帧(设元素205输入前进帧数为n)；若为步骤306触发，记录号后跳m帧(设元素206输入后退帧数为m)；若为步骤307触发，记录号跳至元素204回放进度条游标位置处；

步骤309：用户点击元素211暂停/自动回放按钮触发“回放模式切换事件”，事件发生后程序立刻响应此事件，进入步骤310；

步骤310：根据步骤309用户的输入，切换回放模式为暂停或自动回放模式；

步骤311：若当前为自动回放模式，则进入步骤312，回放下一帧记录，若为暂停模式，则不进行记录回放，直接进入步骤317；

步骤312：回放当前历史文件所在位置的下一帧记录；

步骤313：若程序等待一定时间(元素209帧播放间隔)后，仍没其他事件发生时，则触发“超时事件”，事件发生后程序立刻响应此事件，进入步骤311；

步骤314：用户点击元素210载入历史数据文件按钮触发“历史文件载入事件”，事件发生后程序立刻响应此事件，进入步骤315；

步骤315：弹出历史文件选择对话框，由用户选择需回放的新的历史数据文件，若用户选择了新文件，则进入步骤316，否则不进行文件操作，直接进入步骤317；

步骤316：关闭当前历史文件，而后打开新历史文件，进入步骤303开始回放新的历史文件；

步骤317：若监控系统要结束回放，进入步骤318，否则跳至步骤304等待新的事件触发；

步骤318：关闭当前历史数据文件，结束数据回放流程。

在本实施中，对雷达电源单元监控系统保存的历史数据文件进行回放时，回放功能丰富，回放方式灵活多样，用户能够快速查询到所需要的信息，准确定位到所需要的位置。用户快速点击、切换回放操作界面的按钮时，回放操作流畅，响应速度快，未出现原来的响应延迟、不响应等情况。在进行快速自动回放时，也未发生原来的程序阻塞、死机等现象。

图4所示是本发明实施例数据回放方法实现程序框图。框图中清晰地给出了本实施例的程序框架结构，具体为：

框架401：整体while循环结构，在该循环用于实现回放功能的开启或结束；

框架402：单帧回放顺序结构，处于框架401中，用于顺序执行回放事件的处理及单帧记录的回放。共分为两部分，第一部分实现回放事件的检测及处理，第二部分实现单帧记录的回放；

框架403：事件检测while循环结构，处于框架402的第一部分，该循环用于检测回放事件的发生；

框架404：事件结构，处于框架403中，用于响应及处理回放事件。

该实施例程序框架简单、清晰，实现容易，且采用labview图形化语言编程，程序可读性、可移植性强。

本发明的基于labview的实时监控系统可应用于以pc机为平台的实时监控系统中，用来回放监控系统存储的历史数据文件，具有以下优点：

①回放功能丰富，实现了包括历史文件选择、手动前进、手动后退、暂停、自动回放、回放速率调节、定点回放等功能；

②回放方式灵活，类似于视频播放器，在暂停和自动回放模式下均可进行手动前进、手动倒退、定点回放操作，灵活性高；

③历史数据文件读取效率高，快速回放可靠性好，无程序阻塞、数据丢失、死机等现象；

④程序框架简单，响应速度快，运行时占用cpu资源少，效率较高，且不会遗漏用户的任何操作。

以上所述，仅为本发明的最优具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。