0、引言
    通過設計分布式多傳感器系統．構建一種能滿足傳感器網絡數據處理的信息融合模型，將帶式輸送機保護控制系統、軟啟動系統、自動張緊系統、故障檢測系統等信息進行融合．利用虛擬儀器開發技術，最終實現帶式輸送機故障監測與保護功能（輸送機跑偏、打滑、超速、斷帶、縱向撕裂、定子超溫等），并將數據級、特征級和決策級3級信息融合思想與智能化虛擬儀器系統的研究相結合，完成虛擬儀器開發研究．
1、系統功能分析及模型設計
    LabVIEW提供了可視控件庫、基本信號處理（算法、子VI）庫和硬件驅動程序庫等。采用各種標準化的VI組件．極大地簡化了編程。LabVIEW平臺組建儀器的實質是在后臺編程連線的同時，在系統中以解釋語言的形式保存了各單元的邏輯關系、計算數據和處理事務，得到相應結果。在編程之前做好詳細的需求分析和計劃能節省系統開發時間．并提高系統的靈活性、可展性、可維護性、可讀性以及代碼可重用性等。
    通過充分調研，在考慮系統功能需求、性能需求、環境需求、可靠性需求、安全性需求、用戶界面需求等諸多因素情況下，設計其主要功能以及參與對象，進行模型設計，如圖l所示。其中，運行維護人員主要完成系統的實時監控、日志查詢等工作，管理技術專家除完成運行維護人員的工作外．承擔系統配置、外部控制接口設置等工作。
    通過了解測試任務，熟悉測試原理并分解到算法層面，用G開發各個功能分枝，連接各子VI組建完整的測試測量儀器，實現故障報警和自動控制功能。
2、動態監測系統方案設計
2.1動態監測系統原理
    動態監測系統主要是由傳感器、信號采集系統、信號處理器系統、狀態顯示系統、驅動及報警系統組成．如圖2所示。傳感器檢測信號，信號采集系統將放大后的信號通過網絡傳輸給信號處理器．信號處理器用控件軟件進行分析．判斷輸送帶運行狀態：在可調范圍內時，驅動控制系統：當出現較大系統極限，系統報警并停機，以防止重大安全事故發生。
2.2動態監測系統流程設計
    本文以帶式輸送機為例．介紹動態監測系統流程設計。帶式輸送機糾偏裝置BCCD(Belt ConveyorCorrecting Device)能自動檢測輸送帶跑偏趨勢并隨時進行糾正或報警．使輸送帶始終運行于設定的范圍以內，不偏離機架中心。糾偏辦法較多：通過調心托輥或設計不同結構的托輥系統可以實現糾偏．但糾偏效果不明顯或對輸送帶損害較大：連桿式自動調偏裝置糾偏效果較好，但結構復雜，安裝、調試困難。
    根據現場經驗分析，輸送帶跑偏狀況主要分為正常運行狀態、可調跑偏狀態、極限跑偏狀態3種。
    (1)正常運行狀態所有傳感器無信號輸出，即跑偏在許可范圍內：
    (2)可調跑偏狀態部分傳感器有信號輸出，經過控制軟件判斷為可調跑偏，即發出相應糾偏信號．并驅動BCCD系統，直至跑偏控制在許可范圍內：
    (3)極限跑偏狀態部分傳感器有信號輸出，經過控制軟件判斷為極限跑偏．即發出報警，需要緊急停機．以防止重大事故發生。
    根據上述需求分析．設計動態監測程序設計流程如圖3所示．
3、虛擬儀器動態監測系統實現
3.1硬件部分
    硬件是VI工作的基礎，主要完成對被測信號的采集、調理、傳輸和測量結果的顯示。VI硬件主要由計算機（微處理器、儲存器和顯示器等）、信號調理器、ADC、DAC、數據采集器DAQ (Data Acquisi-tion)等部件組成。
    (1)信號采集
    傳感器選用E3F-DS5C2對射式光電開關，它是由結構上相互分離但光軸相對放置的一對發射器和接收器組成。發射器發出的光線直接進入接收器，當帶式輸送機跑偏時．輸送帶經過發射器和接收器之間．并且阻斷光線，光電開關就產生了開并信號。
    傳感器信號經過預處理才能進行有效而準確的變換．虛擬儀器需專門配置信號調理模塊，實現放大、轉換、濾波作用。
    單片機選用AT89C2051．其程序設計包括查詢和通信兩大功能，前者是判斷PB口傳感器電平的高低，后者主要是響應PC軟件請求，并將結果數據發送到計算機。
    (2)單片機與計算機的通信
    傳感器網絡各節點通過CAN總線控制器SJA1000、收發器82C250等形成實時監控網絡，計算機（上位機）通過串行接口發送數據．由電平轉換電路將RS-232電平轉換成單片機（主控單片機）可以接受電平信號，控制各傳感器節點進行數據采集，各節點采集完成后，通過CAN總線將采集結果傳給主控單片機，由它通過串行通信形式將結果傳遞給上位機．
3.2軟件部分
    監測中心是運行維護人員了解帶式輸送機工作狀態的主要渠道．通過對輸送機實時狀態監測和記錄，實現帶式輸送機工作狀態過程控制。監測面板是人機交互界面，是維護、管理人員獲取信息的操作窗口，利用LabVIEW虛擬儀器設計平臺能設計出一組界面友好、操作簡單、功能完善的虛擬面板。
    (1)系統軟件結構
    系統軟件是根據用戶應用需求，通過調用硬件驅動程序在虛擬儀器開發環境下編寫的軟件。主要包括儀器面板控制、儀器驅動、1/0接口和數據分析處理4個部分。系統軟件結構如圖4所示。
    (2)數據采集與系統配置
    數據采集模塊是帶式輸送機動態監測系統的子模塊，根據所選數據采集卡．編寫數據采集模塊程序．實現對采集通道等參數的設置．并通過對采集的參數分析，完成實時監測工作：
    (3)報警與控制設置
帶式輸送機動態監測的子模塊包括輸送帶的工作狀態、托輥工作狀態等，當輸送帶的跑偏及托輥工作狀態在可調范圍內．根據數據采集分析結果，自動報警和實現控制功能：
    (4)日志查詢
    主要用于維護、管理人員用來查詢歷史信息．主要包括：系統運行信息、傳感器數據采集信息、值班記錄等，
4、結語
    本文對帶式輸送機運行狀態監測的虛擬儀器進行設計。主要工作包括：帶式輸送機動態監測功能分析與模型設計：以帶式輸送機跑偏監測為例．設計動態監測技術方案．實現程序設計：完成虛擬儀器的硬件選型、虛擬面板設計。將多源信息融合技術與智能虛擬儀器系統研究相結合．完成虛擬儀器開發研究工作。長距離帶式輸送機的動態監測采用虛擬儀器技術將極大地提升其自動監測與控制技術含量，有較好的應用前景。
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