基于LabVIEW的中小型风力发电机测试系统数据库的访问

内蒙古工业大学能源与动力工程学院 ■ 包道日娜 王欢 张晓阳 李恒 霍亚楠

0 引言

中小型风力发电机的测试系统可对环境温度、大气压力、电压、电流、功率等参数进行测试[1]。根据IEC 61400-2标准，在中小型风力发电机的耐久性测试中测试时间长、测试数据大，因此需用数据库来存储大量数据以便后期进行风力发电机性能分析。本文选用Access数据库作为数据存储平台，其支持ODBC(开发数据库互连)，利用Access强大的DDE(动态数据交换)和OLE(对象的连接和嵌入)特性，可建立动态的数据库报表和窗体等。

在风力发电机测试系统中，传感器检测到风力机各个参数信号，采集到的信号经变送器、数据采集卡的A/D转换等处理后进入计算机[2]。LabVIEW本身并不具备直接访问数据库功能，不能像VB、VC那样非常方便地进行数据库程序的开发与访问。对此本文利用NI公司附加工具包中的数据库接口工具包LabVIEW SQL Toolkit对数据库进行访问[3]。

1 中小型风力发电机测试系统

1.1 中小型风力发电机测试系统硬件部分

中小型风力发电机测试系统可对0～20 kW范围的中小型风力发电机性能进行测试。中小型风力发电机测试系统包括软件和硬件系统，其中，硬件包括传感器、变送器、测试箱、数据采集卡等，图1为测试系统的硬件结构图。

图1 测试系统的硬件结构

传感器把采集到的信号，经测试机箱将其转变成电压信号传输到数据采集卡，再通过数据采集卡传输到电脑中的LabVIEW软件上，将采集到的数据显示在运行界面并储存到Access数据库中。其中，测试机箱包括电压传感器、电流传感器、大气压力传感器、扭矩传感器等。

1.2 中小型风力发电机测试系统软件设计

首先应对LabVIEW软件平台上的DAQ助手进行设定，分别对其量程、信号连接方式进行选择通道数设置和最大采样率的设定。在完成DAQ助手设定后，可对LabVIEW的模块化设计思想进行前面板控件和框图程序数据流编程。其设计包括试验数据输入及数据控制、数据管理(数据及时储存、数据在线显示、历史数据查询)、报表的生成并绘制曲线。图2为测试系统总体框架。

图2 测试系统总体框架

系统具有的主要功能为：1)控制DAQ卡的参数设置实现每秒一组数据连续采样；2)试验项目运行参数的输入，软件还设计了消除零点误差，确保数据的准确性；3)将测试数据按照IEC标准进行修正，记录各种重要的运行参数，生成数据报表；4)软件与数据库连接，并自动把数据保存到Access数据库中；5)在Access数据库中随时可查看和调用历史数据。

1.2.1 风力发电机测试系统运行界面设计

试验运行界面如图3所示。在试验前应对试验运行界面进行现场设定，输入风机相应的参数值，运行试验台可及时观察风机的各性能参数。运行界面的各参数零点校正值，可对各参数进行零点校正，确保测试数据的准确性。

1.2.2 风力发电机测试系统程序设计

图4为LabVIEW 测试程序与Access数据库连接的示意框图。

图3 试验运行界面

图4 测试系统LabVIEW程序的示意框图与Access数据库连接图

1)在信号采集区域，各传感器把采集到的信号转变成0～5 V或0～10 V的电压信号，传输到DAQ卡中。

2)在信号处理区域，把DAQ卡中信号每分钟的平均值经线性变换后将其输出，或通过修正各个参数后再将信号输出，输出的各参数信号可直接显示在运行界面。

3)同时再通过数组值的捆绑，利用LabVIEW附加工具包中的数据库接口工具包LabVIEW SQL Toolkit进行编程，把捆绑好的参数传输到已建好的Access数据库表名中，完成对数据的储存。

2 Access数据库设计

中小型风力发电机测试系统中，采用数据库技术可使数据保存得更加完整、安全，且操作简易、便于存储，更符合实际运用。

使用NI所提供的数据库工具包Database Connectivity 只能操作数据库，无法创建数据库，因此需借助第三方数据库管理系统，如Access等来创建数据库。

在LabVIEW中进行创建表、添加、删除试验数据的程序设计都是基于所建立的数据库，若要LabVIEW程序运行时能访问Access数据库，还需建立一个数据源。建立数据源主要有两种方法。

2.1 利用DSN连接数据库建立数据源

首先LabVIEW数据库工具包基于ODBC(Open Database Connectivity)技术，在使用ODBC前，需提供数据源名DSN(Data Source Name)才能连接到数据库。图5为Database Connectivity工具包与ODBC的关系图。

图5 数据库连接工具包与数据源管理器的关系

进入ODBC数据源管理器，如图6 “ODBC数据源管理器”对话框，在“系统DSN”页面下创建数据源；完成创建后，在“用户DSN”添加中的“创建新数据源”对话框选择“Driver do Microsoft Access(*mdb)”， 如图7所示；在“ODBC Microsoft Access安装”对话框，输入“数据源名”如LS，选择建立好的Data.mdb数据库文件，则完成了DSN连接数据库。

图6 “ODBC数据源管理器”对话框

2.2 利用UDL连接数据库建立数据源

图7 “创建新数据源”对话框

Microsoft提供的ADO(Active Data Objects)技术，使用通用数据连接UDL(Universal Data Link)来连接数据库。在Data.mdb文件夹下，新建数据连接，命名新建数据库为LS.udl，打开LS.udl切换到“提供程序”页面，选择“Microsoft Jet 4.0 OLE DB Provider”，再切换到“连接”页面输入数据库名称，完成UDL连接数据库[4，5]。

3 LabVIEW连接数据库具体操作应用

在完成数据源连接后就可对数据库进行操作。

3.1 数据库中创建表

在数据库与数据源完成建立后就可运用LabVIEW SQL Toolkit 工具包Database Connectivity中的DB Tools Open Connection打开数据库连接；运用DB Tools Create Table创建一个新表格；最后利用DB Tools Close Connection关闭数据库连接。完成了数据库表格的创建[6]，如图8所示，Table名为测试数据表，UDL路径为data.udl，图8为各列名称、数据类型及字符宽度。

图8 创建新表图

3.2 数据库中添加记录

添加一条记录是通过Database Connectivity中的DB Tools Insert Data.vi函数来完成。如图9所示，Table名为测试数据表，路径为data.udl，插入电压与电流两条数据。

图9 添加记录

3.3 数据库中删除表

相应的也有删除数据库表格的函数，DB Tools Drop Table.vi，如图10所示，Table名为测试数据表，路径为data.udl。

图10 删除表

4 结论

综上所述，本文介绍了中小型风力发电机测试系统利用LabVIEW中Microsoft SQL Toolkit工具包完成了对Access数据库的连接与操作，可为中小型风力发电机性能测试的大量数据提供足够的存储空间。LabVIEW SQL Toolkit支持ADO所支持的所有数据库驱动，无需使用复杂难懂的SQL语句，就能实现数据库的建立、添加、修改及删除等操作。此方法易于理解，操作简便。

[1] 王涛. 离网型户用风力发电机性能测试系统的开发[D]. 内蒙古呼和浩特： 内蒙古工业大学， 2005.

[2] 姚兴佳. 风力发电测试技术[M]. 北京： 电子工业出版社，2011.

[3] 杨乐平， 李海涛， 赵勇， 等. LabVIEW高级程序设计[M].北京： 清华大学出版社， 2003.

[4] 林静， 林振宇， 郑福仁. LabVIEW虚拟仪器程序设计[M].北京： 人民邮电出版社， 2010.

[5] 王洪波 ， 王枫 ， 张彦斌 ， 等 . LabVIEW 与 Access数据库访问接口研究 [J]. 微计算机信息 ， 2004， 20 (6) ： 56 － 57.

[6] 徐红安， 费仁元. 用ADO构建LabVIEW中的数据库访问接口 [J]. 北京工业大学学报 ， 2003， (3)： 10 － 13.