创新项目应用案例集锦

1院校创新项目应用案例集锦远程实验室/生物医电/清洁能源/环境监测/混合动力/机器人与机械臂/智能车/智能维护系统/机器状态监测/结构健康监测/管道安防监控/图像处理/汽车车身测试2远程教育3华中科技大学——网络实验室•通过网络共享解决学生在电子实验中电子器材以及其它教学资源不足的问题–分为三大模块：电子实验、在线专业实验、仿真实验平台–面向全校的开放式分布式网络实验室霍尔效应实验界面CCMS中心实验室大庆石油学院——信息与通讯工程虚拟实验室•网络虚拟实验室–解决大量实验辅助教学问题–学生随时、随地进行实验•实现数字信号处理与通讯工程实验–模拟/数字调制实验–基带传输实验–查错控制编码实验–同步实验5大连理工大学——MIT联合实验室•远程虚拟实验–远程LabVIEW程序仿真–PID控制算法调试•远程真实实验–LabVIEW远程电机控制–摄像头实时监测与图像传输•实验内容–数据采集，仪器控制、图像采集…–电工电子与电机类、楼宇自动化类6生物医电7南京航空航天大学——壁虎神经细胞记录与模式分析•实现对于大壁虎嗅球神经元的活动信息的胞外记录–多电极多通道记录–细胞外记录实验是研究脑功能的必要手段–NI4472动态数据采集卡•神经信号特征及模式分析–LabVIEW事件架构实现–十多种不同的分析方法•散点图，簇节律分析，相关性分析，彭加莱图等等微电极前置放大器主放大器刺激标记信号数据采集计算机“操作方便、处理快捷、可靠性高、扩展性强”8上海交通大学激光与光子生物医学实验室•Frequency-DomainOpticalCoherenceTomography(FD-OCT)–NI平台实现高分辨率光学断层图像扫描分析技术–NIPCI数据采集卡、图像采集卡•实现对于线阵CCD相机的同步图像采集–LabVIEW的人机交互界面设计•PioneerResearchProject–更多本科生参与到LabVIEW相关的课题项目中9暨南大学电子工程系—生物医电•呼吸信号检测与电磁刺激信号发生系统–由呼吸传感器、信号放大器、数据采集卡、电磁信号发生器等组成–自动检测吸气，呼气的瞬时时间，实时控制并输出电磁脉冲信号，刺激人体的胸隔肌，控制呼吸的节奏–与广州呼吸病研究所合作•应用–用于呼吸机的人机同步的研究和呼吸病人救治方法研究10NI创新的生物医电教学平台Free!第三方生理信号传感器NIELVISII平台LabVIEWBiomedical软件包MITorNIHdatabase11绿色工程12清洁能源131.25MW风电机组主控制器——上海交通大学风电研究中心&上海电气应用：通过CompactRIO平台构建1.25MW风电机组的主控制器，主要实现对I/O端口的数据采集，对风机运行的控制，用户人机界面功能，以及通信和数据交互挑战：所处的工作环境极为恶劣：控制器置于机舱中，距离塔底的距离有近百米，机舱内的振动和冲击都较强，同时控制器工作的环境温度随季节的不同变化较大产品：LabVIEW,LabVIEWRT,LabVIEWFPGA,CompactRIO,CompactFieldpoint优势：LabVIEW,localtechnicalsupport14用于电厂保护的发电机综合数据采集与分析装置——东北大学&吉林风满水电应用：采用NI的LabVIEW和CompactRIO硬件平台实现了水轮发电机的数据采集及专家分析装置，各个装置通过以太网将相应的数据和故障分析的结果传输到监控中的服务器上挑战：需经过东北电力科学研究院严格测试，必须符合全国电力行业标准《微机型发电机变压器组动态记录装置技术条件》（DL/T873-2004）产品：LabVIEW,LabVIEWRT,LabVIEWFPGA,CompactRIO优势：Integratemorefixed-pointalgorithmsintoFPGA“CompactRIO硬件的高可靠性，实时处理器的高性能，以及FPGA的并行高速计算能力以及LabVIEW优越的信号处理能力和便捷开发为本装置的研制提供了一个比较合适的软硬件平台。”东北大学佘黎煌15基于NICompactRIO开发MPPT太阳能发电系统——成功大学机电研究所应用：设计一套太阳能最大功率追踪器：通过NICompactRIO测量太阳能电池电流与电压变化，并通过RealTime模块进行实时运算处理，最后输出PWM信号－最大功率点的DutyCycle－到降压型电路，此时输出电压即为最大功率点下产生的电压，并可提供电池供电或马达等负载挑战：在最佳工作点太阳能电池可获得最大输出功率，但最佳工作点往往随着周围环境而改变。因此需要建构一套系统进行实时运算，确保在变化的环境下都能达成最大功率输出产品：LabVIEW,LabVIEWRT,LabVIEWFPGA,CompactRIO16环境监测17贵州万山汞矿区环境及生态监测•中国科学院地球化学研究所(贵州)&UCLA嵌入式网络传感中心–研究贵州万山区域水稻田的汞污染情况–采用多种传感器采集各种环境数据•土壤孔隙水的pH值，氧化还原电位(ORP)•光合有效辐射(PAR)，紫外辐射(UV)–NILabVIEW软件，NICompactRIO硬件结合UCLA无线传感器系统对环境参数进行测量，提供远程配置的能力，并可以进一步的扩展。CENTERFOREMBEDDEDNETWORKEDSENSING测量PAR及UV的传感器CompactRIO置于风雨护罩之中18混合动力19燃料电池混合动力系统集成平台——清华大学汽车工程系以混合动力台架试验系统为基础，建立基于虚拟仪器的汽车动力系统开发平台，集中展示NI软件及硬件在汽车动力系统控制V型开发模式中的应用发动机台架试验测试系统发动机燃烧分析系统汽油机ECU开发RCP及HIL平台混合动力VCU开发RCP及HIL平台混合动力汽车仿真软件ECU匹配标定软件20燃料电池混合动力系统集成平台——清华大学汽车工程系燃料电池混合动力仿真系统21燃料电池混合动力系统集成平台——清华大学汽车工程系快速原型控制系统（RCP）硬件在环仿真系统（HIL）22设计自主性太阳能船推进与监控系统——成功大学系统曁船舶机电工程研究所应用：系统使用LabVIEW8.2以及Real-Time模块进行开发，结合运动控制设备控制马达运转，并通过NI温度、电压、电流I/O设备，测量评估系统电力的平衡状态;系统完成后，可以长期记录运转状态数据，为太阳能船操作模式错的参数设定提供参考挑战：由于电池蓄电量、太阳能电池效率以及日照因素等限制，必须提高太阳能船元件的用电效率，其中推进系统的效率影响最为显著。产品：LabVIEW,LabVIEWRT,CompactField23嵌入式24机器人与机械臂25带有图像系统的遥控机器人——上海理工大学机械系应用：CompactRIO构成机器人的中央控制器，控制位于底层用于驱动轮毂的伺服电机和位于顶层用于驱动摄像头转动云台的步进电机，并通过无线路由器与上位机系统进行无线实时通讯。图像通过高频发射到上位机系统，完成远程移动监控的功能挑战：系统功能复杂，涉及到多种设备接口、各种数据和控制信号，且他们都运行在实时系统下产品：LabVIEW,LabVIEWRT,LabVIEWFPGA,CompactRIO,NIVision优势：CompactRIO提供了开放的构架，丰富的接口选择，大大加快系统原型开发的过程26四自由度机械臂——上海交通大学机器人研究所•通过LabVIEW，在课题中能够快速地将开发和调试过程有机地结合在一起，利用LabVIEW开发出能够有效将机械臂所需要的电机驱动器、位置编码器、极限位置传感器和数字IO口等硬件资源整合的控制系统设计和相应软件，并且保证了机构的精度和开发时间的进度要求四自由度机械手工控机系统四轴运动控制卡数据采集卡X轴步进电机驱动器R轴步进电机驱动器Y轴伺服电机驱动器腰伺服电机驱动器大臂伺服电机驱动器小臂伺服电机驱动器驱动部分M增量编码器MM腰转电机大臂电机小臂电机限位开关机械本体手腕电机驱动器M手腕电机27中国象棋机器人——北京信息科技大学•2008年嵌入式竞赛三等奖•采用LabVIEW图形化编程语言，实现象棋机器人功能，协调各种辅助功能，获取各种状态并作相应处理•视觉测量与图像识别–定位棋子圆心坐标–分辨红棋黑棋–分辨棋子类型28智能车29智能车控制算法设计与实践——上海交通大学机器人研究所•实验内容：软件仿真实验硬件仿真实验•实验目的：掌握控制方法在智能车领域的应用深化对自动控制概念和理论的理解掌握机电一体化产品部件特征和系统集成方法了解智能车基本系统结构及基本技术30•模块化赛道自定义•传感器自定义–光电传感器方案–摄像头方案•控制算法自定义–输入：当前速度、传感器数据–输出：舵机转角、车辆速度•车体建模•动画图形显示•结果统计分析智能车控制算法设计与实践——上海交通大学机器人研究所传感器模块小车模型显示模块控制模块传感器信息控制命令车辆位置赛道文件赛道信息车辆位置赛道信息传感器文件传感器配置算法文件控制算法31学生项目实例——清华大学汽车工程系学生项目:智能车系统•采用LabVIEW自行设计开发了智能车仿真软件系统•CompactRIO作为控制核心的智能车快速开发平台2006Freescale杯大学生智能车邀请赛第一名32实时声带振动分析声控轮椅——台湾交通大学应用:•灵活的系统构架，快速从设计到实现•开发一套可根据病人身体退化情況定制的声控轮椅通过生理信号（声带振动）进行操控使用NI产品:•LabVIEW8.5,LabVIEWFPGA,LabVIEWReal-Time,CompactRIO选择NI的原因:•將传统offline的分析方式改为online的实時分析•利用CompactRIO的嵌入式实时处理器进行实时运算,并能快速整合模拟输入和数字输出“開發人員只需使用圖形化的LabVIEW程式語言工具，即可進行FPGA客制化的設計以及訊號處理之演算法交通大學資訊學院資工系/生醫所33智能维护系统34嵌入式可靠性预测技术研究中心–由NI、上海交通大学和美国智能维护系统产学研究中心（IMS）于2008年联合成立35结构健康监测36大连理工大学土木水利学院——创新大厦远程监控系统•现场监测工作站与远程监测分析中心之间TCP/IP实时通讯，PXI+SCXI平台实现•实时频谱和小波分析•光纤光栅温度、应变传感器37长沙大学土木工程学院——强台风及房屋风效应实测•用于台风对于建筑物的影响测试–风雨荷载测试，可实测分析风荷载特性、风压特性、雨量特性–模型房屋主体受力状况的实测–可通过远程操作实现现场实测过程的控制和图像监视及数据的远程传输。•应用领域：–用于台风对于建筑物的影响测试–高层楼宇的自动化监控–大型体育馆等场馆的自动化监控38香港理工大学－结构动力研究组主要研究方向：结构损坏检测,振动控制和非线性动力系统使用JTFA工具进行建筑物的地震损害检测39机器状态监测40上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室——设备远程监测与诊断系统•CompactRIO数据采集模块以及LabVIEW和CVI开发环境–利用FPGA实现24通道数据同步采集，高速并行重采样、多特征值实时计算及数据传输等处理功能–基于TCP/IP协议，超过100M速度的Intranet•实现功能：–频谱监测、波形监测、趋势监测–轴心位置/轨迹监测，整机监测–报警处理41香港城市大学：S.A.M.SLab使用数据采集设备和LabVIEW信号处理工具开发设备监控和故障诊断系统42石油管道监测43天津大学精密仪器学院——原油管道监测计算机信号处理系统分布式光纤传感器（光缆）泄漏点管道管道附近施工首端末端地表光源光电检测系统人工挖掘•用于大港—济南—枣庄现场61.48km的原油管道系统•使用NI产品：–NIPCI-6023E，PCI-6220–LabVIEW&AdvancedSignalProcessingToolkit•原油管道泄漏点定位–小波算法