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演讲人：谢亦峰时间： 10:00:00
演讲人：李唐山时间： 10:00:00
演讲人：杜建中时间： 10:00:00
预算：￥100,000-￥500,000预算：￥50,000-￥100,000
为基于CompactRIO的大型桥梁结构安全监测系统研究
[导读]应用领域：远程结构监测、分布式数据采集、数字化桥梁 挑战：大跨径特大型桥梁是一个分布式、非线性、强耦合、多变量和时变性复杂的系统，对其结构参数的验证与分析是一项庞大的工程。国内首次将CompactRIO分布式采集
应用领域：远程结构监测、分布式数据采集、数字化桥梁
挑战：大跨径特大型桥梁是一个分布式、非线性、强耦合、多变量和时变性复杂的系统，对其结构参数的验证与分析是一项庞大的工程。国内首次将CompactRIO分布式采集系统成功应用到大跨径特大型桥梁的结构监测中去，通过先进的自动化测试技术，对大桥的静/动态响应、动态交通荷载、环境荷载等信号进行实时、精确同步的测量和分析，为实时监测结构损伤及内力状态，有效的掌控运营期桥梁的结构使用状态及其发展演化趋势，并为制定相应的大桥管理对策提供技术支持建立桥梁全寿命期的数字化、信息化&档案&提供了科学依据。
应用方案：
基于CompactRIO的可重配置平台和丰富的信号采集模块，利用NI LabVIEW FPGA开发一套适用于整个大桥结构监测的分布式信号采集系统。同时，结合NI LabVIEW提供的大量经典的信号处理函数和现代的高级信号分析工具，迅速、准确的完成结构参数的在线分析和二次处理，为大跨径特大型桥梁综合监测系统有关数据采集传输预处理与控制的建立提供了一套完备而系统的方案。
使用的产品：
LabVIEW 8.2 软件开发平台
LabVIEW RT 8.2实时模块
LabVIEW FPGA 8.2工具包
LabVIEW Internet Toolkit 6.0工具包
LabVIEW.Database.Connectivity.Toolkit.v1.0.2 工具包
Measurement Studio 6.0类库和控件库
CompactRIO-9104可重新配置嵌入式机箱
CompactRIO-9014嵌入式控制器
CompactRIO-9401高速同步计时卡
CompactRIO-9215高速电压信号采集模块
CompactRIO-9871标准串口转换模块
CompactRIO-9203模拟电流采集模块
随着桥梁设计水平和施工技术的日见成熟，桥梁的建设取得了突破性的成就，一批大跨径桥梁应运而生，桥梁建设正朝着规模的大型化、形式的轻柔化、功能的复杂化发展。同时，桥梁结构的安全性与耐久性越来越受到人们的高度重视，有关大型桥梁的结构健康监测、安全评估以及寿命预测等问题已经成为当前桥梁工程界必须解决的问题。目前，随着传感测试技术、计算机信息处理技术、结构分析技术和桥梁工程技术等相关学科的进一步发展，针对特大型桥梁结构的安全监测与安全预警研究和实践成为可能。原本应用于军事领域的先进智能材料与结构技术，也在桥梁结构健康监测领域得到应用，使得对大型桥梁结构进行健康监测的技术总体上正朝着智能化和系统化的方向发展。
二．集美大桥的系统背景与设计原则
厦门集美大桥及接线工程是厦门市城市道路交通网络布局中本岛与大陆腹地跨海通道的重要组成部分，也是厦门市出岛交通路网规划中重要的跨海通道之一。大桥建成后将承担巨大的出入岛交通流，因此，结构安全监测的重要性就显得格外突出。
系统整体监测项目如下：
1）荷载源监测：主要为桥址区域环境荷载监测：① 风荷载监测；② 温度、湿度监测；③ 控制截面温度梯度监测；④ 交通荷载（与计重收费系统共用）
2）结构动、静态响应监测
①主桥的空间位置变化监测，主要为各跨跨中下挠监测；②主、引桥控制截面静应力监测；③主、引桥体外预应力监测；④主、引桥体内预应力监测；④主、引桥结构动力及振动特性及其变化监测
三．桥梁结构监测安全预警系统的总体设计
根据系统的功能要求本系统包括以下子系统：
1)自动化传感测试子系统，其包括以下几大模块：
①传感器子模块
&& &通过传感器将各类监测转换为电（光）信号。
②数据采集与传输模块
&&& 将监测信号转换为数字信号并完成远程传输。
③数据处理与控制模块
&&& 将监测信号进行预处理以向其它子系统提供有效的监测数据，根据需要控制监测参数的采集。
以上3部分构成自动化传感测试子系统。
2)电子化人工巡检养护管理子系统
3)综合安全评估子系统
4)中心数据库子系统
5)用户界面子系统
其结构示意图如图1所示：
接下来将重点介绍监测系统的数据采集、传输、预处理与控制的子系统。
整个系统共设置3个cRIO采集站。采集站在左右两幅桥各布置一个，BRT桥布置一个。
实现的采集工作包括加速度同步采集压力变送器、温湿度仪、风速仪、振弦式应力计、磁通量索力计信号和串口信号的采集。这些传感器输出信号种类多种多样，大大增加了采集系统构筑的难度。系统针对不同类型的传感器，选用合适的采集设备和方案。系统结构组成如图2所示。
图2自动化传感子系统结构示意图
&cRIO可编程工业I/O系统具有嵌入式控制器和机箱，选配多种功能的信号采集卡，完全工业级的设计。
&O采用的cRIO控制器NI9014为嵌入式控制器。
&O采用的cRIO机箱NI-9104为8槽嵌入式机箱，具有-40-70&C的操作温度范围，3百万可重新配置I/O(RIO)，FPGA核心具有高超的处理能力，使用LabVIEW自动生成自定义控制和信号处理电路。
&O采用的4通道高速同步数据采集卡NI-9215对于单向和三向加速度计进行电压信号采集。
&ONI-9401八通道高速数字I/O信号，100ns超高速数字输入输出，用于加速度同步。
&ONI-9871标准RS485通讯卡，磁通量传感器采用磁弹仪进行采集，其输出为485信号，接入NI-9871。
&ONI-9871标准RS485通讯卡，超声波三向风速仪直接输出485信号，接入标准RS485通讯卡NI-9871。
&ONI-9203采用8通道模拟电流采集模块，压力变送器和温湿度仪输出信号分别为4-20mA电流，对于这类输出为标准电流信号的传感器接入NI-9203。
&O光纤光栅温度传感器与应变传感器采用光纤光栅传感网络分析仪进行采集，其输出为以太网信号。
本系统的监测项目梁体振动加速度需要较好的同步性和实时性，我们采用GPS精确授时技术、在每个采集站安装GPS时钟接收机，借助NI-ns超高速数字同步卡，通过软件方法和采集策略的配置保证加速度数据采集的同步性。
采集站实现的采集工作于LabVIEW-RT实时系统环境下，在终端硬件的支持下主要完成对信号数据的采集和传输。用户一般不直接与其进行交互，但其提供一系列的标准接口和命令与用户所在的控制终端、监测终端和数据存储终端进行交互。采集站状态与控制如图3所示。
数据处理与控制系统服务器通过向cRIO采集站发送网络命令报文实现数据采集和控制功能：
1)控制传感器启动、停止数据采集；
2)查询传感器和采集单元、调理器、其它采集设备的工作状态；
3)查看、修改采集单元和调理器的参数，标签等信息；
4)通过修改配置文件上传至采集站实现采集任务、存储任务的配置和更改。
采集系统收集到的数据必须经过数据处理与控制模块（子系统）对其进行预处理方能够提交给后续子系统使用。本子系统由数据采集控制模块，数据分类、抽取模块，监测数据库及用户界面4部分组成。系统关系结构如图4所示。
结构状态特征参数是指能够反映结构特征的物理量，比如：挠度，应力，索力等；而传感器－采集系统所获得是传感器的读数，这些读数一般反映的是电信号。将传感器获得的电信号向结构特征参数转换是极其重要的过程。具体流程如图5所示。
a)传感器电信号向测试物理量的转换
传感器电信号向测试物理量的转换通常利用标定证书提供的曲线或参数可以完成传感器读数向物理量的转换。
b)测试物理量向结构特征参数的转换
测试物理量向结构特征参数的转换需要其它传感器的配合，需要进行数据的分析处理。
c)各种参数有效数据的抽取
d)数字滤波
对于静态数据需要进行活载及风振的过滤，经过过滤后的静态参数将仅包含温度对结构的影响，这种过滤一般可以采用低通滤波的方式，实现的时候可以采用幅值域分析的方式。对于动态参数则应考虑所需要测试的频率范围进行带通滤波。
a)数据存储引擎将指定的数据按照时间标签存入数据文件。
每个数据包中包含一个测点（对应一个数据采通道）一段时间（定为1秒）连续采集数据的内容。数据文件的文件名包括以下信息：采样数据开始时间（小时-分-秒）、数据存储模式（数据触发说明）、采样率、数据点数、数据最大值、最小值、均值、方差。文件内容包括各点采样数据。
b)数据文件的存储策略根据数据存储模式的不同而异，具体如下：
间断存储时，每个通道每段连续的信号数据保存为一个文件；触发存储时，被触发的每个通道每段连续的信号数据保存为一个文件；人工连续存储时，如果某通道要保存的连续数据很大，根据数据文件的大小，可以每10分钟自动更换一个文件保存；根据硬盘空间的大小，自动删除部分（一周）以前的数据文件。
四．软件实现与现场成果
1.系统软件结构
软件系统主要分为两个部分：
1）数据采集软件（下位机FPGA部分）
作为基于LabVIEW的RT实时系统的FPGA下位机程序，能够实时进行大量数据的采集与存储和控制任务，主要实现加速度、风、温度等信号的采样与降采样和振动特征值计算、GPS对时、定时存储、采集通道设定等功能。该部分程序烧写在FPGA硬件模块上，由FPGA硬件进行实现，经过一系列的转换，最终被编译为比特流文件，并下载到FPGA模块上运行。多个采集站采用统一软件架构，实现采集任务的模块化和规范化，多机箱间的精确的同步采集，同时实现数据的本地存储。。
2）数据处理与控制软件（上位机部分）
数据传输、处理与控制软件是基于LabVIEW8.2平台开发的，数据处理与控制工作站软件平台是基于LabVIEW8.2平台下的状态机机制，通过TCP协议实时接收下位机的原始数据与设备工作站的工作状态，按照指定报文格式进行数据的接收解译与命令的发送。同时，使用LabVIEW自带的信号分析、数字滤波和统计分析等子VI，完成结构状态的特征参数提取工作。数据首先采用自定义结构体包装，通过queue队列形式完成各VI之间的数据交互，队列的先进先出机制有效的解决的数据完整性和稳定性。
3)电力监控部分软件
软件平台采用可视性强、界面丰富的NI LabVIEW平台和数据分析技术，采用标准的数据接口。电力监测软件为用户提供一个可视化的监测界面，让用户直观、方便、快捷地了解现场传感器、UPS、磁弹仪、采集器的运行状态，并根据数据分析的结果进行运行状态的调整和负荷的控制。用户通过查询历史数据库，可以调出电力设备的历史运行状态曲线，并完成上位机对应的数据管理功能。界面如图6所示。
&图6 采集站电力监控界面
2.数据处理与控制软件界面
数据传输、处理与控制软件主要包括10大功能模块：登录模块、采集站配置模块、存储任务管理模块、采集任务管理模块、传感器状态模块、网络状态识别模块、数据下载与入库模块、电力监控模块、用户管理模块、系统帮助模块。界面如图7所示。
图7 采集站状态及控制模块界面
3.数据实时展示与预警软件界面
承台地震动监测项目实时显示、预警软件子模块界面如图8。除了上述各个预警软件子模块共有的操作按钮和显示控件外，该模块还有从数据处理与控制服务器传过来的1秒钟数据包波形图、安装截面位置示意图、预警灯和信息，以及当前1秒钟加速度时程曲线和自功率谱曲线图。
图8地震动监测模块
偏位监测项目实时显示、预警软件子模块界面如图9。除了各个预警软件子模块共有的操作按钮和显示控件外，该模块还有从数据处理与控制服务器传过来的1秒钟数据包波形图、安装截面位置示意图、预警灯和信息，以及当前纵横桥向当前的偏位情况实时显示。
图9 偏位子模块界面&
4.现场成果
安装在现场的工作站一共有三个，主要完成就进传感器的数据收集、整理与传输。CRIO采集模块首先对安装在大桥上的各种类型传感器的信号完成必要的预调理后按一定的采样频率进行模数转换（A/D），同时在数据采集站计算机上保存，最后各种类型的传感器的模拟或数字信号经预处理、采集后从现场的数据采集站通过工业以太网有线传送至位于管理监控中心的数据处理与控制计算机上。具体安装如图10所示。
图10 现场工作站实拍图片
从技术角度去讲，NI CompactRIO系统和LabVIEW开发环境无缝连接使用户轻松的通过图形化开发环境访问底层硬件，快速建立嵌入式系统控制和数据采集应用，大大降低了系统开发、 生产的技术风险。LabVIEW 强大的数据采集和信号处理功能极大地节省了采集终端软件的开发时间，在LabVIEW RT和LabVIEW FPGA模块的配合下使得采集终端能够实时高质量地完成数据采集、信号处理、数据传送和数据存储的工作，为整个大桥结构安全监测系统提供灵活、强大的底层数据支持。
同时，恶劣的海洋环境及桥面路况影响，对NI CompactRIO系统的环境适应性也提出了很高的要求。事实证明，NI CompactRIO系统设计精巧而坚固，满足苛刻的工业级指标，完全适用于对可靠性有严格要求的复杂恶劣海洋环境中应用。
在国内首次将LabVIEW和NI的分布式数据采集设备cRIO系列引入到桥梁结构安全监测和结构分析中去，结合先进的数据处理和信号分析技术，为大跨径特大型桥梁综合监测系统有关数据采集传输预处理与控制的建立提供了一套完备而系统的方案，在桥梁健康监测的若干问题研究中取得的一些创新性成果，对桥梁综合监测系统的发展有着重要的意义。
NI的分布式数据采集设备cRIO系列在厦门集美大桥结构安全监测系统中的实际应用是cRIO平台在国内结构安全监测领域的首次成功案例，截至目前运行正常，工作稳定，得到业内的一致好评。事实证明，NI cRIO平台是构建该采集终端的理想解决方案之一，对接下来的耗资700亿港珠澳大桥系统实施具有很强的示范性和参考价值。
本文为第十一届NI虚拟仪器技术应用方案有奖竞赛LabVIEW特别奖。关注2011年竞赛，请点击/worldwide/china.nsf/web/all/cca3da02e284f&&
图5 数据处理与控制软件流程图
2)& 数据存储
图4 数据采集、处理与控制子系统关系结构图
1) 反映结构状态的特征参数确定及其提取方案
图3 数据采集站状态与控制界面
3. 数据处理与控制模块
2.& 数据采集传输与控制
1.&自动化传感测试子系统各类信号采集、处理方案
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热门关键词实现从USB到嵌入式系统的部署
实现从USB到嵌入式系统的部署
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概述&&&&&& NI公司推出的 C 系列平台包含超过 36 种测量模块和7种用于不同部署方式的机箱。根据配置的尺寸与复杂度要求，可实现由简单的4通道温度记录器到高通道数、高采样速率的控制系统。&外盒/机箱应用范围应具备的编程水平USB单模块外盒便携式、小通道数不需要&&&&n
概述&&&&&& NI公司推出的 C 系列平台包含超过 36 种测量模块和7种用于不同部署方式的机箱。根据配置的尺寸与复杂度要求，可实现由简单的4通道温度记录器到高通道数、高采样速率的控制系统。&外盒/机箱应用范围应具备的编程水平USB单模块外盒便携式、小通道数不需要&&&&Wi-Fi/Ethernet机盒远程监测、结构监测、环境监测、机器状态监测不需要NI ComPACtDAQ通用混合信号采集、高速数据采集与控制、多至256个通道的便携式系统不需要&NI R系列扩展机箱大型高级测试系统、确定性控制、采集、制造测试熟悉LabVIEW编程&NI CompaCTRIO车载数据记录、快速控制原型、高级控制单元、可自定制设计部署系统熟悉LabVIEW编程C系列模块概览&&&&&& 目前，有超过 36种C系列模块用于不同的测量应用，包括热电偶、电压、RTD、电流、电阻、应变、数字 (TTL及其它)、加速度计和麦克风等。每个模块的通道数从4个到32个，以适应广泛的系统需求。针对各种特定的测量类型，C系列模块将信号调理、传感器连接与数据采集集成于模块中。这些模块可插入到任意的C系列外盒与机箱中，从而创建多种系统。通过选择所需的模块并安装于C 系列系统中，我们可以实现在单一的系统中创建混合通道与测量类型。根据此项特性，C 系列平台可由用户进行高度的自定制。连接特性&&&&&& 所有的C系列模块均提供各种接头选择，甚至于某些模块还具有多种连接头可供选择。所有模块均不需要接线盒，这样就减少了一个部件，进一步简化了整体安装。C系列模块支持BNC、D-SUB，或RJ-50等标准连接头。如下图所示，由左至右分别为：包含螺丝固定端的8通道模块、包含 BNC 接头的 4 通道模块和包含D-Sub 接头的32通道模块。&包含螺丝固定终端、BNC和D-Sub 连接头的C 系列模块USB单模块外盒概述&&&& 市场上用于数据采集的USB单模块外盒与NI ComPACtDAQ 机箱，都可以方便地对其硬件和软件进行设定。NI-DAQmx 驱动程序以及所附带的LabVIEW SignalExpress LE 软件，能够对插入的C 系列模块进行自动检测和设定。用户仅需轻点鼠标，即可记录数据并以可自定义的显示方式来查看测量结果。除了附带的软件之外，针对各种应用，用户还可以通过LabVIEW、ANSI C、C#、VB 6.0，或 .NET对USB 设备进行编程。用户可以利用现有的图形化和基于文本语言的示例程序，更轻松的创建代码。USB单模块外盒不需外接电源，仅需通过主计算机的USB端口来提供所有所需电源，这个特性使其成为便携式应用的理想解决方案。
&&C系列USB单模块外盒考虑因素&&&&& 并非所有的C 系列模块均兼容单模块外盒。可在这里的所支持的 C 系列模块，找到兼容模块列表。模块型号旁的「*」号即表示单模块外盒支持该模块。适用者&&&&& USB单模块外盒的适用者是那些需要最低成本的C系列解决方案、只需要少量通道、或需要高度便携性的用户(此系统可以连接到任何运行Windows的台式机的USB端口上，而且由USB端口供电)。Wi-Fi DAQ设备概述&&&&&&& NI Wi-Fi数据采集（DAQ）设备结合了IEEE 802.11无线以太网通信协议、传感器直连特性和LabVIEW软件的灵活性，可用于对电气、物理、机械和声学信号进行远程监测。Wi-Fi DAQ设备的每条通道可以以高于50kS/s的采样率和24比特的分辨率采集数据。同时，内建有经NIST批准的128位AES加密和高级网络认证方法，从而提供商业可用的最高级别的网络安全性。&&&&&&& 由于Wi-Fi DAQ设备使用NI-DAQmx驱动，用户可以使用LabVIEW和DAQ助手快速而便捷地开发出应用程序。&&C系列Wi-Fi单模块外盒考虑因素&&&&&& 与USB单模块外盒相似，不是所有的C系列模块都支持的。兼容模块的列表可以在Wi-Fi DAQ FAQ文档中找到。适用者&&&&&& Wi-Fi DAQ设备对于那些不能使用有线方式进行测量的用户十分有用。如下列应用就将大大受益于无线以太网：工业远程监测、结构监测、环境监测和机器状态监测。
& NI ComPACtDAQ概述&&&&&& NI CompactDAQ平台、NI USB技术以及NI硬件驱动为用户提供了高效地实现从单模块测量到基于Windows XP系统的PC/IPC测量的方式，。NI CompactDAQ机箱可以通过 USB 接口，连接到任何运行Windows 操作系统的设备或计算机上，并可容纳最多8个C 系列模块。所有的模块相互兼容，用户可自由组合和匹配机箱中的模块，从而建立一个有特定通道数与混合测量类型的系统。此平台通过工业标准的驱动程序——NI-DAQmx 进行编写。这种API可方便地使用多种编程语言实现，包含 C++、.NET、VB和 LabVIEW等。若以简单易用的原则来看，大部分用NI-DAQmx编写的简单数据采集程序，均可在几分钟之内实现，即便LabVIEW初学者也是如此。 &连接到小型笔记本上的NI CompactDAQ考虑因素&&&&&& 选择NI CompactDAQ平台时的考虑因素包括满载时对模块采样速率级别的限制，以及机箱只提供16通道的模拟输出限制。系统的实际性能可以在CompactDAQ系统配置指南中输入模块类型和通道数来确定。需要了解更多关于CompactDAQ工作性能的信息，请查阅技术白皮书：驱动USB的三种技术。适用者&&&&&& NI CompactDAQ平台是许多数据采集应用的理想选择，如实验室中的一般性测量、现场可用的便携式单元或作为更大型机器和处理系统中的I/O单元实现。NI CompactDAQ机箱的坚固设计与小型尺寸，使之成为系统工程师在寻找OTS组件与进行个性化系统时的最爱。由于具有交流适配器和直流电源两种供电选择，机箱在电源选择上更具灵活性。许多系统甚至可以利用车用电池或小型可充电电池，进行机动车测试。&NI CompaCTRIO概述&&&&&& NI CompactRIO 除了尺寸规格与CompactDAQ相近之外，它更为NI C 系列模块提供了更具灵活性与更高级的平台。虽然实现上有些许不同，但是CompactRIO系统不仅包含了CompactDAQ 平台的所有功能，而且还进一步提升了性能。CompactRIO是用于C系列模块的机箱平台，但这只是相似于 CompactDAQ 的部分。CompactRIO不具有连接计算机的 USB 接口，其 I/O 也不是通过NI-DAQmx 进行编程的。使用NI CompactRIO，可将整个控制器/处理器集成到机箱上，以构建完整而独立的数据采集、处理和控制系统。平台的控制器是单独销售的，并具有硬盘、处理器速度和RAM的不同规格。此控制器并不运行于标准Windows操作系统，而是实时操作系统。由于具备实现确定行操作与高可靠性的部署，因此对于控制应用特别重要。通过将应用程序下载至控制器，可实现对这种PC 类型的控制器进行全面编程。&&&&&& CompactRIO可在严苛的环境中进行工作。完整的CompactRIO系统包含 8 个C系列模块，而控制器的尺寸不超过 92 x 92 x 276 公分，可承受最高 50g 的瞬间振动，在 -40 ~ 70°C 的温度范围内工作。CompactRIO设计提供了快速算法，用于控制系统原型化和部署，并整合自定制与 OTS 的方便性。下图显示了插有4个C系列模块的4插槽CompactRIO 系统。当然，CompactRIO 还提供了8插槽机箱。&具备四个插槽和四个C系列模块的CompactRIO机箱不仅仅是控制器和模块：FPGA技术&&&&&& 虽然CompactDAQ与CompactRIO之间的主要差异在于控制器，但最大的技术差异是每个CompactRIO 机箱内建的FPGA (现场可编程门阵列)。来自于模块的所有 I/O 数据，均需要首先通过机箱背板中的 FPGA。利用此技术，高级系统工程师可利用软件的灵活性，进一步自定义硬件性能。使用者可随时将FPGA 代码下载到机箱，来执行原本由控制器进行的计算或操作。此功能不仅可在提升性能的同时降低处理器的负载，而且使系统工程师们能够实现各种特殊功能，如自定义的触发功能(否则只能使用定制硬件和电路设计才能实现)等。使用FPGA 技术，可将任意的普通数字 I/O 通道转换为计数器/定时器。PID 控制环可下载到FPGA而非处理器中，这意味着单点控制循环可以用灵活的软件进行设计，同时具有硬件级别的执行速度。需要了解更多 NI FPGA 技术，请访问LabVIEW FPGA 首页。考虑因素&&&&&& NI DAQmx驱动中自带的用于快速配置测量的DAQ助手对于ComPACtRIO平台编程并不适用。此外，要对CompaCTRIO机箱进行编程设计，需要使用 LabVIEW Real-Time与LabVIEW FPGA 模块。虽然这些模块可以极大地扩展系统功能，但也会增加与 CompactDAQ 无关的成本。利用这些软件工具，CompactRIO不会受到 CompactDAQ那样的系统限制，同时利用NI公司的软件与FPGA技术，CompactRIO可执行除了USB即插即用设定以外的所有 CompactDAQ功能。
适用者&&&&& CompactRIO 用户往往需要多种数据通信标准，如CAN、 以太网络、串口或其它特殊协议。CompactRIO其它的特性包括无需PC计算的远程板载处理。这使得该解决方案更加具有便携性和稳定性。最后，相对于自己设计特殊电路，使用者通常倾向于使用CompactRIO。无需嵌入式开发知识背景，初阶和中阶的 LabVIEW 工程师都可以针对高级控制算法或设计原型化进行FPGA 的编程设计。&R 系列扩展机箱概述&&&&&& 针对需要将PC性能与功能、基于FPGA 的高速控制、与内建的信号处理有机整合的应用，用户可以使用R 系列板卡的扩展机箱。R系列板卡是多功能 I/O 卡，适用于内建有FPGA 的PC/PXI 总线，该 FPGA与CompactRIO的FPGA相似。这种机箱有着4插槽选项，它没有板载的控制器或USB端口，而是通过电缆连接到安装在台式PC机或PXI机箱里的PCI/PXI R系列板卡的前端上。与CompactRIO相似，FPGA在电路板上，所有来自C系列模块的数据在传送到处理器/控制器前，都需要经过FPGA。借助于这个选项，用户可以使用最新的计算机处理技术和NI FPGA系统。使用R系列板卡上的多个连接头，最多可以有4个机箱连接到每个R系列板卡上 —— 这样，在使用拥有多个R系列板卡的PXI机箱里，就可以获得大量通道数。&连接到PXI系统的扩展机箱考虑因素&&&&&& 在R系列扩展机箱的系统上实现LabVIEW编程，几乎与LabVIEW FPGA代码嵌入在CompactRIO 系统中，同时控制器/PC上运行LabVIEW程序相同。 CompactRIO 的考虑因素在于硬件尺寸、坚固程度和成本。但是，基于PXI总线的系统是基于商用PC技术，有着更多的通道数量、更高的带宽、更多的模块和范围以及更为广泛的即时可用的通信标准。除了尺寸和坚固性以外，PXI R系列系统可以完成比CompactRIO系统更多的工作。适用者&&&&&& PXI 系统包括了从小型及常见应用，到大型与高度自定制的应用。由于实时操作系统的可靠性、高带宽、精确同步化，该平台的多种可用仪器，PXI 系统通常使用在制造测试中。因为 PXI 系统使用了最新的计算机处理技术，因此需要集成大量测量和多个高级算法的工程师和科学家们均可使用 PXI。除了高级计算与制造测试系统之外，由于FPGA 设备的普及性、C 系列模块的信号处理功能，与可选实时操作系统的确定性时序，PXI 系统也经常使用在高速控制平台上。总体性能比较& &坚固性FPGA易用性性能成本编程USB外盒****否*******$LabVIEW、C/#/++、VB6/.NETWi-Fi 数据采集设备***否*******$LabVIEW, C/#/++,Visual BasIC 6.0/.NETCompactDAQ****否********$$LabVIEW、C/#/++、VB6/.NETR 系列扩展***是********$$$$LabVIEWCompactRIO*****是*******$$$LabVIEW &
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