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      0 引 言

　　在暖通空調(diào)領(lǐng)域，隨著測試技術(shù)的發(fā)展及測試要求的不斷提高，一些具有與計(jì)算機(jī)直接通信功能的高精度溫濕度測試儀表已經(jīng)在科研和工程中被廣泛運(yùn)用。然而對于整個(gè)測試系統(tǒng)而言，單個(gè)儀器本身存在一些限制：儀器本身只能顯示某一時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)，不能看到參數(shù)的實(shí)時(shí)變化趨勢；儀器本身缺乏數(shù)據(jù)處理能力，而某些測試場合需要不同測量儀表所測參數(shù)進(jìn)行計(jì)算而得出有利用價(jià)值的分析指標(biāo)，比如PMV(預(yù)測平均評價(jià))、PPD(預(yù)測不滿意百分比)；受儀器本身記憶卡內(nèi)存的限制，儀器只能存儲(chǔ)有限量個(gè)數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，各個(gè)品牌的儀表與計(jì)算機(jī)通信的方式不完全相同，有RS 232串行通信、GPIB總線通信等。因此，如何把這些儀表整合到同一個(gè)平臺(tái)上，開發(fā)一個(gè)功能強(qiáng)大的綜合測試系統(tǒng)已成為一個(gè)新的工程應(yīng)用方向。

　　1 室內(nèi)溫濕度測量儀表

　　本設(shè)計(jì)采用一款多功能的室內(nèi)氣流測量儀表，通過選擇不同的探頭，測量溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)壓、風(fēng)量、二氧化碳濃度、濕球溫度、露點(diǎn)溫度及水蒸氣含量等參數(shù)。儀表自身帶有信號(hào)輸出功能，通過USB或者RS 232接口可以直接與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。但是在整個(gè)測試系統(tǒng)中，還需要與其他測量儀器所測試參數(shù)結(jié)合在一起進(jìn)行分析，系統(tǒng)軟件LabVIEW就能滿足這個(gè)要求。

　　2 LabVIEW的優(yōu)點(diǎn)與運(yùn)用

　　LabVIEW是美國國家儀器公司推出的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品，是目前應(yīng)用最廣、發(fā)展最快、功能最強(qiáng)的圖形化軟件開發(fā)集成環(huán)境，被視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。它既可以通過波形圖像動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)地顯示儀器測得的數(shù)據(jù)，又可以實(shí)時(shí)分析處理波形，顯示數(shù)據(jù)，得到用戶最終需要得到的各種參數(shù)，從而避免等到采集結(jié)束后需要通過其他的軟件來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的問題。

　　LabVIEW軟件最大的特點(diǎn)是，可以把不同通信協(xié)議與通信方式的儀器綜合地開發(fā)到同一平臺(tái)上，其包含了各種儀器通信總線標(biāo)準(zhǔn)的功能函數(shù)，不僅提供數(shù)百種不同接口測試儀器的驅(qū)動(dòng)程序，還支持VISA，SCPI和IVI等最新的程序軟件標(biāo)準(zhǔn)，為用戶設(shè)計(jì)開發(fā)不同的先進(jìn)測試系統(tǒng)，提供軟件支持。本設(shè)計(jì)通過應(yīng)用Lab-VIEW的 VISA節(jié)點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種USB串口通信程序。

　　3 熱舒適測試系統(tǒng)

　　本設(shè)計(jì)的目標(biāo)是通過溫濕度、風(fēng)速等測試儀表采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的分析計(jì)算，得出熱舒適的PMV和PPD，設(shè)計(jì)原理如圖1所示。要實(shí)現(xiàn)該功能，首先必須解決數(shù)據(jù)采集問題，即儀器與LabVIEW之間的通信程序；其次是要編寫計(jì)算PMV與PPD的程序。

　　3.1 測量儀器與LabVIEW的通信

　　LabVIEW中的 VISA節(jié)點(diǎn)用于串口通信。通過LabVIEW中VISA函數(shù)實(shí)現(xiàn)串口初始化、串口寫、讀、檢測并清空緩存、關(guān)閉來實(shí)現(xiàn)儀器與LabVIEW通信。在程序運(yùn)行時(shí)，測量儀器設(shè)置為USB連接。程序運(yùn)行時(shí)可以通過循環(huán)間隔時(shí)間設(shè)置采集時(shí)間間隔。

　　3.2 數(shù)據(jù)的記錄

　　通過文件 I／O函數(shù)進(jìn)行采集數(shù)據(jù)的記錄與保存。通過打開、格式化、寫入、關(guān)閉文本來實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的記錄。

　　3.3 數(shù)據(jù)的在線顯示

　　通過生成表格和波形圖來顯示在線數(shù)據(jù)。由于電子表格和波形圖輸入必須是數(shù)值，而讀取緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)是字符串，在程序設(shè)計(jì)時(shí)必須對字符串與數(shù)值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，才能在波形圖中顯示。

3.4 PMV與PPD程序設(shè)計(jì)

　　通過反應(yīng)人體對熱平衡的偏離程度的人體熱負(fù)荷得出PMV指標(biāo)，計(jì)算公式如下：

　　式中：M為人體能量代謝率(單位：W／m2)；W為人體所做機(jī)械功(單位：W／m2)；Pa為人體周圍水蒸氣分壓力(單位：Pa)；ta為人體周圍空氣溫度(單位：℃)；fcl為服裝面積系數(shù)；tcl為衣服外表面溫度(單位：℃)；tr為平均輻射溫度(單位：℃)；hc為對流換熱系數(shù)(單位：W／(m2·K))；Icl為服裝熱阻(單位：m2·℃／W)；var為平均風(fēng)速 (單位：m／s)。

　　針對以上五個(gè)公式，運(yùn)用LabVIEW編寫PMV，PPD計(jì)算程序。由式(2)可知，tcl的計(jì)算是一個(gè)迭代過程，它通過LabVIEW中While循環(huán)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)；hc，fcl通過條件結(jié)構(gòu)進(jìn)行判斷，最后將式(2)～式(4)代入式(1)求出PMV。具體程序如圖2所示。

　　為了驗(yàn)證程序的正確性，運(yùn)用Matlab編寫相同的計(jì)算程序，與LabVIEW計(jì)算結(jié)果比較。通過一天測試的結(jié)果，比較曲線如圖3所示。由圖可看出，不管是變化趨勢，還是各個(gè)測試時(shí)刻的數(shù)據(jù)點(diǎn)都完全吻合。由此得出，LabVIEW的數(shù)據(jù)后期處理功能強(qiáng)大且穩(wěn)定。