基于虚拟仪器的温度远程采集系统设计(2)
成为了农业生产的一大助力。要保证农作物疾病预防能力，实现农产品的茁壮成长，
温室的温度便成了至关重要的因素。
Fahrnheit 首先定义了温度检测的概念[1]
，但传统的水银温度计无法实现数据的传
输，工作人员必须在现场实时观察才能确保温度值处在最佳范围。随着技术发展出现
了基于GSM 模块的远程通信系统，GSM 网络是基于时分多址技术和频分多址技术的
通信网络体系[2]
，作为欧洲开发推出的数码移动电话网络标准，技术已经非常成熟，
应用也非常广泛，然而该系统容量有限、编码质量不高（编码速度为 13kb/s） 、终端
接入速率有限（最高仅为9.6kb/s）,难以满足数据流量较大的情况。因此本文采用互
联网中技术最为成熟的TCP/IP 协议。
除了远距离通信，对所采集的各项数据进行实时监测和数据的实时处理、实时控
制也是传统测控系统发展的瓶颈。采集系统的小型化、低功耗、低电压、高精度，所
采集得到数据的真实性、实时性、有效性、可靠性是研究所追求的重要目标。现基于
单片机的温度采集系统，受限于单片机的自身不足，其系统硬件电路复杂，可扩展性
不高，功能单一，在数据处理方面也不够灵活。而上世纪 80 年代末由美国国家仪器
公司（NI）和摩托罗拉公司联合研究推广的虚拟仪器技术，具有灵活性、开发成本低、
功能强大、人机交互友好等诸多优点。本文研究实现基于虚拟仪器，通过 TCP 协议传
输数据，并最终在客户端计算机对数据实时监控和处理的系统。
1．2 虚拟仪器技术
随着计算机技术的日益强大和完善，仪器与计算机相结合已经成为了传统测试领
域中仪器技术发展的一大重要趋势。这种结合分为两个方向，一种是将计算机集成到
相应的仪器中，实现含嵌入式系统的智能仪器。另一种是将仪器接入电脑，通过相应
软件实现对仪器的读取、监控、操作等各种功能，虚拟仪器便是基于该方向发展而来。
虚拟仪器是在硬件平台上基础上，用户通过软件开发平台自己定义和设计的，具有虚拟仪器面板，可实现测试、显示、分析等功能的一种计算机仪器系统[3]
。
虚拟仪器这一理念首先由美国国家仪器公司 NI 提出，大大改变了传统的测量技
术，使得计算机和网络技术进入了测量测试领域，实现了传统仪器与计算机技术的完
美结合。
1.2.1 虚拟仪器定义
虚拟仪器技术是结合高性能的模块化硬件和可灵活编程的软件，来实现对数据采
集、测试、测量和满足相应处理要求的应用。其控件和程序框图能够直观地展现数据
流的走向，使用户可以方便地查看。1.2.2 虚拟仪器优势
虚拟仪器以软件为核心，利用计算机的外设实现传统仪器大部分甚至所有功能，
实现了传统仪器的软件化、图形化和虚拟化。相对于传统仪器，虚拟仪器有以下独特
的优势：
1）性能强。虚拟仪器技术基于强大的计算机平台，可以轻松实现数据高速导入
磁盘的同时对数据进行复杂的分析；
2）可扩展性强。由于虚拟仪器技术的灵活性，当用户提出其他要求或希望进一
步改进系统时，工程师不需要花费昂贵代价购买更强大的硬件，只需调试更新相应的
测试软件或更换测试模块，即可实现整个系统的升级；
3）效率高。虚拟仪器的软件构架效率高，当需要和计算机、测量仪器、通讯设
备等结合时，工程师可以方便高效地完成相关工作。虚拟仪器的可视化编程，也节省
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