利用labview為太陽能車開發(fā)遙測(cè)系統(tǒng)
概述：使用1組NI CompactRIO控制器與8槽式機(jī)箱，監(jiān)控車輛的電壓、電流、溫度，與速度，再透過2.4 GHz數(shù)據(jù)機(jī)，將資訊無線傳送至太陽能車后方的追蹤車輛。

遙測(cè)(Telemetry)
WSC 與其他太陽能車賽不同之處，乃是團(tuán)隊(duì)完成達(dá)爾文(Darwin) 到阿德雷得(Adelaide) 共3,000 公里的距離；亦表示比賽期間可能隨時(shí)發(fā)生問題，甚至影響車輛能否完成賽事。使用CompactRIO 可重設(shè)機(jī)箱與NI LabVIEW 軟體，我們開發(fā)的搖測(cè)系統(tǒng)可監(jiān)控、記錄，并傳輸資料，以隨時(shí)反應(yīng)太陽能電池的狀態(tài)(如上圖1 )。受監(jiān)控的資料可觸發(fā)警示，在問題發(fā)生之前避免之；因此該筆即時(shí)資料可協(xié)助團(tuán)對(duì)隨時(shí)擬定佳對(duì)策，以縮短除錯(cuò)時(shí)間。同時(shí)系統(tǒng)亦將監(jiān)控并記錄駕駛的動(dòng)作，以利賽后分析。
研發(fā)
雖然太陽能車本身的機(jī)械與電力資料，即為搜集與分析要點(diǎn)，但由于電子資料才是打造車輛的關(guān)鍵比賽要素，所以我們額外注重電子資料。我們所搜集的資料，包含設(shè)計(jì)階段的電池與太陽能電池，還有電池的體積與其效能曲線均有。在賽程中搜集到的即時(shí)資料，有助于我們佳化車輛的性能，亦可比較車輛實(shí)際規(guī)格與設(shè)計(jì)規(guī)格之間的差異。另外，策略團(tuán)隊(duì)則使用此資料搭配天氣預(yù)測(cè)，以計(jì)算出理想的賽程速度。我們并透過CompactRIO 內(nèi)建記憶體而記錄所有資料，以利賽后分析并供未來改進(jìn)之用。
使用CompactRIO 與可重設(shè)機(jī)箱
因?yàn)镃ompactRIO能在可客制化輸入通道上整合即時(shí)資料擷取功能，亦可記錄并傳輸資料，所以我們選用CompactRIO。而NI cRIO-9104 - 8槽式機(jī)箱可安裝任何必要模組，以滿足我們的監(jiān)控需求。透過多款NI模組，我們可隨著專案發(fā)展而調(diào)整機(jī)箱，并著重于太陽能車的不同面向。NI cRIO-9014 - Real-Time控制器另內(nèi)建記憶體與多種I/O，可提供彈性介面與次要的資料儲(chǔ)存媒體。
我們的客制化機(jī)箱包含1組SEA cRIO-GPS+模組，可即時(shí)提供車輛位置；1組NI 9870序列介面模組，具備RS232介面，可擷取電池監(jiān)控系統(tǒng)的資料；1組NI 9401數(shù)位I /O模組，可透過馬達(dá)控制器端點(diǎn)取得車輛速度，并輸出資料；4個(gè)NI 9219類比I/O模組，可監(jiān)控火星塞、剎車、電流，與太陽能電池陣列的電壓；還有1個(gè)NI 9211熱電偶模組，可感測(cè)車輛周圍的溫度。我們另透過NI 9219通用類比I/O模組，以高度與解析度監(jiān)控多種資料，包含電壓、電流、溫度，與電阻。
利用LabVIEW FPGA Module 進(jìn)行程式設(shè)計(jì)
使用LabVIEW FPGA Module即可迅速且輕松設(shè)計(jì)此系統(tǒng)。另外，Express VI具備捷徑功能，可讓使用者迅速變更程式以滿足需求。此外，我們?cè)趩?dòng)CompactRIO時(shí)隨即執(zhí)行程式，讓整個(gè)系統(tǒng)成為無線架構(gòu)，而不需實(shí)際接至系統(tǒng)再手動(dòng)開始程式。我們雖屬業(yè)余團(tuán)隊(duì)且程式設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)有限，但直覺且圖形化的圖示與接線，都讓我們能加快程式設(shè)計(jì)的速度且趣味盎然。因?yàn)椴⒎撬心＝M都支援CompactRIO的Scan Mode，所以我們透過FPGA程式設(shè)計(jì)模式，整合了共8個(gè)模組。我們檢視由追蹤車即時(shí)搜集的資料，再根據(jù)公式化的程式擬定比賽策略(圖2)。

圖2. 追蹤車上的即時(shí)資料
應(yīng)用
在專案設(shè)計(jì)階段，我們使用CompactRIO 控制器記錄太陽電池的效能，以建立電池于不同氣候條件下的效能曲線。我們連接電池與系統(tǒng)，以了解不同溫度下的放電情形，并于每次試駕時(shí)記錄駕駛的動(dòng)作，以協(xié)助團(tuán)隊(duì)判別駕駛行動(dòng)是否正確。
因?yàn)檐囕v完全由太陽能供電，我們將電子設(shè)備的耗電量降至低，讓馬達(dá)獲得大部分的電力，才能完成賽程?？椭苹? 槽式機(jī)箱可擷取如GPS、電池資訊、太陽能電池狀態(tài)、馬達(dá)效能，與駕駛動(dòng)作的資料。接著將所有資料儲(chǔ)存于cRIO-9014 – Real-Time 控制器內(nèi)建的2 GB 記憶體，同時(shí)透過LabVIEW VI 將資料格式化為字串，再透過低耗電的2.4 GHz 無線電數(shù)據(jù)機(jī)，將資料傳輸?shù)阶粉欆嚿?圖3)。

圖3. 遙測(cè)系統(tǒng)的程式區(qū)塊圖

Real-Time 控制器具備足夠的儲(chǔ)存空間，追蹤車上亦裝備1 組筆記型電腦。策略團(tuán)隊(duì)在追蹤車上分析資料，并參考如道路、駕駛，與天候狀況的外部因素，以決定車行速度。
完成所有試駕之后，我們接著分析資料并微調(diào)太陽能車的機(jī)械元件，如調(diào)整車輪、轉(zhuǎn)向靈敏度、懸吊，與胎壓，以提升太陽能車的性能。透過LabVIEW，我們可模擬澳洲所有的可能天候狀況，這樣我們更能有效評(píng)估太陽能陣列所提供的電力與功率。此外，我們也會(huì)在賽事過后分析所得的資料，以進(jìn)一步強(qiáng)化新一代的太陽能車。
結(jié)論
因?yàn)槲覀冊(cè)谶@個(gè)專案使用即時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，且太陽能車所能提供的資料范圍太過廣泛，所以我們初并無法確定主要的焦點(diǎn)為何。隨著專案的進(jìn)展，我們于競(jìng)賽與設(shè)計(jì)階段，均透過CompactRIO 繪制出電池在不同溫度下的放電率圖表，并借以了解自制太陽能矩陣的效能。本專案從設(shè)計(jì)、實(shí)際比賽，到后續(xù)分析的所有階段，CompactRIO 實(shí)在助益良多。我們成功使用CompactRIO 為太陽能車開發(fā)了監(jiān)控系統(tǒng)，且針對(duì)未來的更多太陽能專案，我們亦準(zhǔn)備繼續(xù)使用相同的機(jī)箱與控制器。

使labview用于電廠保護(hù)的發(fā)電機(jī)綜合數(shù)據(jù)采集與分析裝置
概述：采用NI 的LabVIEW 和CompactRIO 硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了水輪發(fā)電機(jī)的數(shù)據(jù)采集及分析裝置各個(gè)裝置通過以太網(wǎng)將相應(yīng)的數(shù)據(jù)和故障分析的結(jié)果傳輸?shù)奖O(jiān)控中的服務(wù)器上。

應(yīng)用方案：
水輪發(fā)電機(jī)側(cè)裝配一套數(shù)據(jù)采集及分析裝置，各個(gè)裝置通過以太網(wǎng)將相應(yīng)的數(shù)據(jù)和故障分析的結(jié)果傳輸?shù)奖O(jiān)控中的服務(wù)器上，整個(gè)系統(tǒng)主要包括三個(gè)部分：
1. 采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為，監(jiān)控中心的存儲(chǔ)以及監(jiān)控服務(wù)器
2. 采用NI 公司的實(shí)時(shí)嵌入式處理器、FPGA模塊、采集卡組成高速數(shù)據(jù)采集及分析裝置
3. 采用相應(yīng)的傳感器對(duì)相關(guān)的電測(cè)量和非電量進(jìn)行采集，通過前端信號(hào)處理模塊處理之后送到高速數(shù)據(jù)采集及分析裝置的采集卡，以作為后續(xù)存儲(chǔ)與分析的信號(hào)輸入。


投放市場(chǎng)的必要性
發(fā)電廠的機(jī)組故障錄波器基本上都沒有使用，老式的故障錄波器也正是要更新?lián)Q代的時(shí)候，而且隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，電力的需求越來越緊張，電網(wǎng)的建設(shè)步伐也在加快，電力系統(tǒng)故障錄波器作為系統(tǒng)事故分析不可缺少的組成部分，市場(chǎng)的需求正在日益的增加。
使用NI 的硬件提高開發(fā)速度
CompactRIO硬件的高可靠性，實(shí)時(shí)處理器的，以及FPGA的并行高速計(jì)算能力以及LabVIEW的信號(hào)處理能力和便捷開發(fā)為本裝置的研制提供了一個(gè)比較合適的軟硬件平臺(tái)。

使用CompactRIO、labview 平臺(tái)監(jiān)控露天礦場(chǎng)使用的機(jī)器鏟
概述：使用NI CompactRIO平臺(tái)與NI LabVIEW軟體來創(chuàng)造的客制化振動(dòng)與壓力連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)。

露天礦場(chǎng)使用的機(jī)器鏟是大型、活動(dòng)式、非靜止的機(jī)器，用來裝載卡車，將礦石運(yùn)送到加工廠。通常機(jī)器鏟與卡車的數(shù)量比例約為1 比12，所以機(jī)器鏟若發(fā)生意外的停工，便會(huì)對(duì)產(chǎn)量造成直接的影響，所以機(jī)器鏟被視為關(guān)鍵性的機(jī)器。
習(xí)慣上來說，要為這種機(jī)器鏟進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控與預(yù)測(cè)性技術(shù)是很困難的，這是因?yàn)槿狈ψ銐虻姆治鲞\(yùn)算法與設(shè)備，而且環(huán)境太過惡劣。普通設(shè)備的傳統(tǒng)振動(dòng)分析(旋轉(zhuǎn)機(jī)器進(jìn)行預(yù)測(cè)性維修的主要工具) 是根據(jù)傅葉爾轉(zhuǎn)換來執(zhí)行的，傅葉爾轉(zhuǎn)換會(huì)假設(shè)旋轉(zhuǎn)速度不變。這對(duì)機(jī)器鏟來說是不夠的，所以便使用另1 種方法。
因?yàn)榧毙鑿幕貞?yīng)式、預(yù)防式的維修策略轉(zhuǎn)變成預(yù)測(cè)式、主動(dòng)式的策略，所以便開發(fā)了SiAMFlex 這種彈性監(jiān)控系統(tǒng)(Advanced System for Flexible Monitoring)。原先是智利Concepción 大學(xué)Pedro Saavedra 教授所進(jìn)行的計(jì)畫，目的是要為機(jī)器鏟的振動(dòng)信號(hào)發(fā)展出適當(dāng)?shù)恼駝?dòng)分析運(yùn)算法。等到運(yùn)算法發(fā)展完畢之后，下一步就是執(zhí)行SiAMFlex 做為連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的核心?，F(xiàn)在SiAMFlex 是由CADETECH 公司支援并持續(xù)更新，以維持完整的機(jī)械結(jié)構(gòu)資產(chǎn)完整管理與分析工具。

監(jiān)控系統(tǒng)包括了車載設(shè)備(on-board equipment)、1 個(gè)無線(off-board) 伺服器、電腦與無線網(wǎng)路設(shè)備。機(jī)器鏟的車載設(shè)備包括：
? 加上NI cRIO-9014 - 8 槽式機(jī)箱的CompactRIO 系統(tǒng)
? 供振動(dòng)量測(cè)用的NI 9233 模組
? 供動(dòng)態(tài)應(yīng)變量測(cè)用的NI 9237 模組
? 提供、高解析度轉(zhuǎn)速測(cè)定資料的NI 9422 模組
? 提供機(jī)器鏟控制系統(tǒng)補(bǔ)償訊號(hào)的NI 9205 模組
? 裝在機(jī)器鏟主要旋轉(zhuǎn)元件(馬達(dá)與齒輪箱傳動(dòng)裝置) 上的壓電加速度計(jì)
? 裝在機(jī)器鏟主要結(jié)構(gòu)元件上的應(yīng)變計(jì)
? 主馬達(dá)上的增量編碼器
? 無線網(wǎng)路設(shè)備
? 電力濾波設(shè)備
車載的CompactRIO系統(tǒng)需要加速度計(jì)、編碼器與應(yīng)變計(jì)同時(shí)提供信號(hào)。振動(dòng)與應(yīng)變信號(hào)持續(xù)受到監(jiān)控，并與設(shè)定的警報(bào)值做比較，在問題產(chǎn)生時(shí)可以搶先通報(bào)。如果發(fā)生警報(bào)時(shí)，信號(hào)會(huì)以使用者定義的間隔定期儲(chǔ)存。發(fā)生這種狀況時(shí)，CompactRIO平臺(tái)的監(jiān)控應(yīng)用可以尋找佳的分析量測(cè)時(shí)段，并佳化信號(hào)雜訊比。運(yùn)用本法，資料會(huì)定期以預(yù)設(shè)的間隔儲(chǔ)存，以控制終的機(jī)械改變，而發(fā)生突發(fā)事件時(shí)資料也會(huì)記錄下來。碰到以上2種狀況時(shí)，機(jī)器鏟控制系統(tǒng)的補(bǔ)償信號(hào)會(huì)儲(chǔ)存起來供參考之用，并提高主動(dòng)校正的可能性。

使用LabVIEW 與DAQ 監(jiān)控人體于動(dòng)態(tài)平臺(tái)上的擺動(dòng)
概述：使用NI LabVIEW軟體搭配NI資料擷取(DAQ)硬體建構(gòu)平臺(tái)，其表面具備122組應(yīng)力感測(cè)電阻器(FSR)并能以200 Hz進(jìn)行取樣，以量測(cè)人體擺動(dòng)與平衡的控制情形。

人體即使在直立時(shí)，亦需隨時(shí)保持著穩(wěn)定性。人體整合多種機(jī)制，才能避免身體在靜、動(dòng)態(tài)的條件下跌倒。測(cè)力板(Force platform) 與Stabilogram 均為量測(cè)、量化人體平衡度的標(biāo)準(zhǔn)。另根據(jù)時(shí)間概念而搜集壓力中心(COP)，以呈現(xiàn)姿勢(shì)控制的結(jié)果。基本上是以表面支撐人體中心，再垂直投射相關(guān)應(yīng)力。主機(jī)電腦將根據(jù)FSR 的訊號(hào)而執(zhí)行一系列的計(jì)算作業(yè)，以取得COP (如圖1)。

圖1. 負(fù)責(zé)計(jì)算人體足部擺動(dòng)的程式圖區(qū)塊
大多數(shù)的姿勢(shì)與平衡計(jì)量技術(shù)，均是主動(dòng)操作姿勢(shì)或平衡狀態(tài)，再計(jì)算出人體的反應(yīng)。在此系統(tǒng)中，我們是讓人體于不穩(wěn)定的支撐表面上保持平衡，達(dá)到自我反應(yīng)的效果。若讓人體站在可移動(dòng)的支撐表面上，亦可達(dá)到相同的變數(shù)。針對(duì)任何測(cè)試點(diǎn)，我們的平臺(tái)可達(dá)到不同方向的平衡紊亂(如圖2)。
在銜接儀器之后，此平臺(tái)可隨時(shí)追蹤人體COP 的移動(dòng)，再顯示各種狀態(tài)下的人體穩(wěn)定程度。此時(shí)如BOSU Balance Trainer 的動(dòng)態(tài)表面就極其重要，可完整補(bǔ)償姿勢(shì)控制器統(tǒng)，而模擬動(dòng)態(tài)條件。與僅能模擬靜態(tài)條件的靜態(tài)平臺(tái)相較，動(dòng)態(tài)表面更能呈現(xiàn)病理學(xué)方面的問題。
儀器控制
此堅(jiān)固平臺(tái)的直徑為635 mm，非平面的圓頂直到動(dòng)態(tài)平臺(tái)之處均為柔軟材質(zhì)(如圖2)。另有薄薄一層FSR 排列為陣列，固定于平臺(tái)之上。我們另于平臺(tái)之上安裝感測(cè)器，以捕捉不同的站立姿勢(shì)，并達(dá)到更大的儀控面積(如圖2)。此系統(tǒng)好能盡量減少各種限制。
使用LabVIEW和PXI定位飛行過程中飛機(jī)的噪聲源
概述：基于NI LabVIEW軟件搭建一個(gè)應(yīng)用程序，并使用NI PXI硬件從布置在跑道上的相位麥克風(fēng)陣列采集數(shù)據(jù)。

研究客機(jī)上的噪聲源
為了能開發(fā)出更為安靜的客機(jī)，我們定位所有的噪聲源，以加強(qiáng)我們對(duì)噪音生成原理的認(rèn)識(shí)。在開發(fā)一架飛機(jī)時(shí)，我們可以通過數(shù)值分析和模型測(cè)試預(yù)測(cè)噪音等級(jí)。然而，實(shí)際飛機(jī)噪音的屬性和特性只能在實(shí)際飛行測(cè)試中才能獲得。利用聲音波束成形技術(shù)來定位噪音源是一種有效可行的方法。波束成形是一種使用定位噪聲源的方法，同時(shí)能獲得噪聲源的振幅。雖然我們?cè)贘AXA項(xiàng)目上小型模型飛機(jī)的風(fēng)洞測(cè)試和飛行測(cè)試中已經(jīng)發(fā)展并改進(jìn)了這項(xiàng)技術(shù)，但還未曾將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際飛行的飛機(jī)中。2009年，我們擁有了一架小型Mitsubishi MU-300 Diamond商務(wù)機(jī)。2010年，我們開始在跑道上設(shè)置了相位麥克風(fēng)陣列，通過噪聲源定位測(cè)量來驗(yàn)證我們現(xiàn)有的技術(shù)，并找到可以提高的空間。
相位麥克風(fēng)陣列的測(cè)量
相位陣列包含了許多麥克風(fēng)，分布在一個(gè)大直徑的范圍上。利用噪聲源的聲波到達(dá)每個(gè)麥克風(fēng)時(shí)間的微小差別，我們可以估算出每個(gè)噪聲源的位置和強(qiáng)度。在這個(gè)測(cè)試中，我們?cè)O(shè)計(jì)了相位陣列來辨識(shí)飛行于120米高度的飛機(jī)上兩個(gè)相距4米的1kHz音頻信號(hào)。這個(gè)相控陣列包含了99個(gè)麥克風(fēng)，分布在一個(gè)直徑30米的圓形區(qū)域上。
飛行中的噪聲源定位測(cè)試包括飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài); 聲覺測(cè)量，以及飛機(jī)飛過相位陣列時(shí)的位置、高度和速度。因?yàn)轱w機(jī)產(chǎn)生的噪音在傳輸?shù)降孛纣溈孙L(fēng)的過程中會(huì)被大氣削弱，因此我們還需要記錄氣象數(shù)據(jù)，例如風(fēng)向、速度、溫度和濕度。