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，一些具有與計算機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用。然而對于整個測試系統(tǒng)而言，單個儀器本身存在一些限制：儀器本身只能顯示某一時間點的數(shù)據(jù)，不能看到參數(shù)的實時變化趨勢；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)進行計算而得出有利用價值的分析指標，比如PMV(預(yù)測平均評價)、PPD(預(yù)測不滿意百分比)；受儀器本身記憶卡內(nèi)存的限制，儀器只能存儲有限量個數(shù)據(jù)。與此同時，各個品牌的儀表與計算機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平臺上，開發(fā)一個功能強大的綜合測試系統(tǒng)已成為一個新的工程應(yīng)用方向。

　　1 室內(nèi)溫濕度測量儀表

　　本設(shè)計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、風速、風壓、風量、二氧化碳濃度、濕球溫度、露點溫度及水蒸氣含量等參數(shù)。儀表自身帶有信號輸出功能，通過USB或者RS 232接口可以直接與計算機進行通信。但是在整個測試系統(tǒng)中，還需要與其他測量儀器所測試參數(shù)結(jié)合在一起進行分析，系統(tǒng)軟件LabVIEW就能滿足這個要求。

　　2 LabVIEW的優(yōu)點與運用

　　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、功能最強的圖形化軟件開發(fā)集成環(huán)境，被視為一個標準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。它既可以通過波形圖像動態(tài)實時地顯示儀器測得的數(shù)據(jù)，又可以實時分析處理波形，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行數(shù)據(jù)處理的問題。

　　LabVIEW軟件最大的特點是，可以把不同通信協(xié)議與通信方式的儀器綜合地開發(fā)到同一平臺上，其包含了各種儀器通信總線標準的功能函數(shù)，不僅提供數(shù)百種不同接口測試儀器的驅(qū)動程序，還支持VISA，SCPI和IVI等最新的程序軟件標準，為用戶設(shè)計開發(fā)不同的先進測試系統(tǒng)，提供軟件支持。本設(shè)計通過應(yīng)用Lab-VIEW的 VISA節(jié)點，設(shè)計一種USB串口通信程序。

　　3 熱舒適測試系統(tǒng)

　　本設(shè)計的目標是通過溫濕度、風速等測試儀表采集實時數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的分析計算，得出熱舒適的PMV和PPD，設(shè)計原理如圖1所示。要實現(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)點用于串口通信。通過LabVIEW中VISA函數(shù)實現(xiàn)串口初始化、串口寫、讀、檢測并清空緩存、關(guān)閉來實現(xiàn)儀器與LabVIEW通信。在程序運行時，測量儀器設(shè)置為USB連接。程序運行時可以通過循環(huán)間隔時間設(shè)置采集時間間隔。

　　3.2 數(shù)據(jù)的記錄

　　通過文件 I／O函數(shù)進行采集數(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)計時必須對字符串與數(shù)值進行轉(zhuǎn)換，才能在波形圖中顯示。

　　3.4 PMV與PPD程序設(shè)計

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

　　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為平均風速 (單位：m／s)。

　　針對以上五個公式，運用LabVIEW編寫PMV，PPD計算程序。由式(2)可知，tcl的計算是一個迭代過程，它通過LabVIEW中While循環(huán)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)；hc，fcl通過條件結(jié)構(gòu)進行判斷，最后將式(2)～式(4)代入式(1)求出PMV。具體程序如圖2所示。

　　為了驗證程序的正確性，運用Matlab編寫相同的計算程序，與LabVIEW計算結(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，還是各個測試時刻的數(shù)據(jù)點都完全吻合。由此得出，LabVIEW的數(shù)據(jù)后期處理功能強大且穩(wěn)定。