网络化智能传感器

NI公司的ComponentWorks 软件包中提供 的DataSocket具备以下三个工具：
（ 1 ） DataSocket ActiveX 控件，开发者可以利用
它提供的控件在诸如 VB 、 VC 等 ActiveX 容器中开发 共享数据应用程序。 （ 2 ） DataSocket 服务器，利用 dstp 协议在应用程 序间交换数据。 （3）DataSocket服务器管理程序，它是一个配置 和管理工具，负责确定DataSocket服务的最大连接 数、实现设置访问控制等网络管理功能。
ActiveX 最 吸 引 人 的 地 方 之 一 ， 就 是 ActiveX Controls。 ActiveX Controls 就 是 基 于 OLE(Object Linking & Embedding) 技 术 并 加 以 扩 充 ， 符 合 COM(Component Object Model) 格式的交互式软件 元件。许多原本使用于Visual Basic、Delphi等的 OCX(OLE Control)，都可以成为ActiveX Controls。 目 前 支 持 ActiveX 的 开 发 工 具 主 要 有 Visual Basic 、 Visual C++ 、 Visual J++ 以及 Delphi 等多 种编程语言。
三、嵌入式Internet的网络化智能传感 器

智能传感器
微处理器（Microprocessor）与传统 传感器（Dumb Sensor）相结合，产生了 功能强大的智能传感器（Intelligent Sensor或Smart Sensor），智能传感器的 出现给传统工业测控带来了巨大的进步，在 工业生产、国防建设和其他科技领域发挥着 重要的作用。
DataSocket服务器
DataSocket是National Instrument提供的一种 编程工具，是面向测控领域的网络通信技术。 DabSocket技术基于Microsoft的COM和ActiveX技术， 对TCP/IP协议进行高度封装，面向测量和自动化应用， 用于共享和发布实时数据。依靠DataSocket和网络 技术，人们将能更有效地控制远程仪器设备，在任何 地方进行数据采集、分析、处理和显示，获得正确的 测量、控制和诊断结果。 是一种基于TCP／IP工业标准的网上实时高速动态 数据交换编程新技术 。
利用Intranet/Internet技术
对于大型数据采集系统而言（特别是自动化 工厂用的数据采集系统）由于其中的传感器 / 执行 器数以万计，特别希望能减少其中的总线数量，最 好能统一为一种总线或网络，这样不仅有利于简化 布线、节省空间、降低成本，而且方便系统维护。 另一方面，现有工厂和企业大都建有企业内部 网（ Intranet ），基于 Intranet 的信息管理系统 （ MIS ）成为企业运营的公共信息平台，为工厂现 代化提供了有力的保障。
该传感器模型是采用BFOOT-66051（一种带有定制Web 页的嵌入式以太网控制器）来设计的： STIM（Smart Transducer Interface Module，智能变 送器接口模块）用以连接传感器 NCAP（Network Capable Application Processor，网 络适配器）用以连接Ethernet或Internet。 STIM内含一个支持IEEEP1451数字接口的微处理器， NCAP通过相应的P1451.2接口访问STIM，每个NCAP网 页中的内容通过PC机上的浏览器可以在Internet上读取。 STIM和NCAP接口有专用的集成模块问世，如 EDI1520，PLCC-44，可以在片上系统实现具有 Internet/Intranet 功能的网络化智能传感器集成。
3．基于Web的虚拟仪器发展
随着网络技术发展，基于Internet的虚拟仪器 将为用户远程访问提供更快捷、更方便的服务。用 户可以通过HTTP协议远程控制和访问测量仪器系统， 可以进行远程排错、修复和监控测试。 基于Internet的分布式虚拟实验室（Virtual Lab，VLab）将完成远程医疗诊治病人、虚拟太空 测试实验、虚拟海底测试实验，也将为测控仪器的 设计与使用带来许多意想不到的新思路。
网络化智能传感器

概述 基于Web的虚拟仪器 嵌入式Internet的网络化智能传感器 IEEE1451网络化智能传感器标准



一、概 述

网络技术和计算机总线技术的发展，再加上 测控任务的复杂化以及远程监测任务等迫切需求， 促进了测控仪器向网络化的方向快速发展。 网络化仪器包括基于计算机总线技术的分布 式测控仪器、基于Internet/Intranet 的虚拟仪器、 嵌入式 Internet 的网络化仪器、基于 IEEE1451 标 准的智能传感系统以及基于无线通讯网络的网络 化仪器系统等。 它们在智能交通，信息家电、家庭自动化、 工业自动化、环境监测及远程医疗等众多领域得 到越来越广泛的应用。
Web服务器
支 持 标 准 的 HTTP 协 议 。 调 用 内 置 的 Monitor 和 Snap 函数，使 VI 的前面板显现在 浏览器中。支持 CGI ，实现对 VI 的远程交互 式访问。支持 SMTP，在VI 中实现消息和文件 的邮件方式发送。支持 FTP ，实现文件的自 动上下载。
VI和Web结合的基本模型
浏览器 浏览器 浏览器
：
浏览器
Internet
虚拟仪器
虚拟仪器
百度文库
虚拟仪器
图1
虚拟仪器与WWW结合模型
可以看出，在虚拟仪器的基础上，增加其登陆 因特网及网络浏览的功能，就可以实现基于Web 的 网络化仪器了。从这一角度讲，基于Web的网络化 仪器是虚拟仪器技术的延伸与扩展。
3．基于Web的虚拟仪器软件技术

ActiveX技术
DataSocket服务器 Web服务器


ActiveX技术
ActiveX是由Microsoft公司定义并发布 的一种开放性标准。它能够让软件开发者很 方便、快速地在Internet、Intranet网络环 境里，制作或提供生动活泼的内容与服务、 编写功能强大的应用程序。

DataSocket 使用一种增强数据类型来交换仪器 类型的数据，这种数据类型包括数据特性（如采 样率、操作者姓名、时间及采样精度等）和实际 测试数据。 DataSocket 用类似于 Web 中的统一资源定位器 （ URL ）定位数据源， URL 不同的前缀表示了不同 的数据类型， file 表示本地文件， http 为超文本 传输资源， ftp 为文件传输协议， opc 表示访问的 资源是 OPC 服务器， dstp （ DataSocket transfer protocol ）则说明数据来自 DataSocket 服务器的 实时数据。
Intranet和因特网(Internet)具有相同的技术原理，都 基于全球通用的 TCP/IP 协议，使数据采集、信息传输等能 直接在Intranet/Internet上进行，既统一了标准，又使工 业测控数据能直接在 Intranet/Internet 上动态发布和共享， 供相关技术人员、管理人员参考，这样就把测控网和信息 网有机地结合了起来，使得工厂或企业拥有一个一体化的 网络平台，从成本、管理、维护等方面考虑这是一种最佳 的选择。
ActiveX优点主要有以下几个方面：



利用现成的 1000 多个 ActiveX Controls ，可 以很容易开发出基于网络的应用程序。 可以开发出能够充分发挥硬件与操作系统功 能的应用程序与服务。这是由于所调用的ActiveX Controls 与硬件及操作系统功能能够较紧密地结 合的缘故。 跨操作系统平台，支持 Windows 、 Macintosh 、 UNIX版本。
让传感器/执行器在应用现场实现TCP/IP协议， 使现场测控数据就近登临网络，在网络所能及的范 围内适时发布和共享，是具有 Internet/Intranet 功能的网络化智能传感器（包括执行器）的研究目 标，也是目前国内外竞相研究与发展的前沿技术之 一。
核心问题：使传感器本身实现TCP/IP网络 通信协议。 通过软件方式或硬件方式可以将 TCP/IP协议嵌入到智能化传感器中。 目前已有多种嵌入式的TCP/IP芯片 （如美国Seiko Instruments公司生产的 ichip S7600A芯片），它们可直接用作网 络接口，实现嵌入式Internet的网络化仪 器。
VI技术：
VI 的两大技术基础是计算机硬件技术和 软件技术. VI 依靠计算机强大的处理能力，高性能 的显示技术，高速的存储系统，丰富的外部 设备；同时VI还有计算机丰富的软件系统， 包括网络化的操作系统 ( 如Windows NT) 、应 用软件 ( 如 Internet Explorer) 和网络性能 非常强的 VI 软件 ( 如 National Instrument 公 司的 ComponentWorks,G Web Server 等 ) 。所 有这些使VI系统本身具备了强大的网络能力。
二、 基于Web的虚拟仪器

基于Web的虚拟仪器概念 基于Web的虚拟仪器软件技术 基于Web的虚拟仪器发展


虚拟仪器与智能仪器的简要对比：

智能仪器在模拟仪器的基础上有了较大的发 展，应用了许多计算机方面的技术，如可以通过标 准的IEEE488接口连接到普通计算机，仪器内部一 般内置有处理器和存储器。 但是由于IEEE488接口传输速度有限，智能仪 器存在着实时性差、价格昂贵、扩展能力低以及开 放性差的缺点，而且智能仪器也是由厂商定义的， 用户通常是无法改变的。 虚拟仪器（VI）克服了上述缺点，而将Web和 虚拟仪器结合起来，使 VI拓展到真正的分布式网 络测试应用环境中去，可以丰富测试手段，提高测 试效率，充分合理地利用有效的资源。
利用现场总线技术
智能传感器网络化的实 现
在自动化领域，现场总线控制系统FCS （Fieldbus Control System）正在逐步取代一 般的分布式控制系统DCS（Distributed Control System），各种基于现场总线的智能传感器/执 行器技术也得到迅速发展。 但目前市场上多种现场总线并存，使得基于 现场总线的传感器/执行器（Sensor/Actuator） 接口协议标准各异，如目前市场上较为流行的现 场总线如CAN（控制局域网络），Lonworks(局 部操作网络)、Profibus（过程现场总线）、 HART（可寻址远程传感器数据通信）、FF（基金 现场总线）等各有自身优势和适用范围，很难在 短期内走向统一。


2．基于Web的虚拟仪器概念
基于Web的虚拟仪器（ VI），简单说就是 把VI技术和面向Internet的Web技术二者有机 结合所产生的新的VI技术。 形象地说，VI的主要工作是把传统仪器 的前面板移植到普通计算机上，利用计算机 的资源处理相关的测试需求；基于Web的VI则 更进一步，它是把仪器的前面板移植到Web页 面上，通过Web服务器处理相关的测试需求。
除了上述介绍的几种软件技术以外，还有 National Instrument 的Internet Toolkit for G， Java，ASP等不断发展完善的软件技术，都可以在 基于Web的VI中得到应用。 显然，利用网络技术实现对对象的测试与控制， 是对传统测控方式的革命。测控方式的网络化， 是未来测控技术发展的必然趋势，它能充分利用 现有资源和网络带来的益处，实现各种资源有效 合理的配置。
• 智能传感器连入Internet的两种方式
总体上讲，这些研究可归结为两大类，
一类是直接在智能传感器上实现TCP/IP，使之 直接连入Internet； 另一类是智能传感器通过公共的TCP/IP转接口 （或称网关Gateway）再与Internet相连。
（1）直接在智能传感器上实现TCP/IP
HP公司设计的一个测量流量的信息传感器模型。