Хранение данных и подготовка отчетов в NI LabVIEW


Продолжительное увеличение емкости накопителей, а также падение стоимости оборудования и программного обеспечения для соответствующих нужд привели к взрывному росту количества обрабатываемых и хранимых данных. Однако с увеличением объема данных управление и обмен ими становится всё более сложной задачей. Использование традиционного программного обеспечения ведет к тому, что вы вынуждены либо хранить данные в определенном формате, который далеко не всегда подходит для обмена с другими приложениями и пользователями, либо самостоятельно разрабатывать формат, удобный для хранения и обмена.

Среда программирования LabVIEW, имеет встроенные средства сохранения данных и подготовки отчетов в простой и удобной форме.


Возможности чтения и записи, соответствующие вашим требованиям

Выбор наиболее подходящего формата хранения данных – непростая задача. Помимо обеспечения соответствия формата текущим характеристикам рабочей системы, следует учесть возможность изменения структуры данных в будущем. При этом следует опираться на несколько основных критериев:

  • •    Пригодность формата для обмена с другими программами и пользователями
  • •    Объем занимаемого пространства на накопителе
  • •    Простота описания данных с помощью свойств (метаданных)
  • •    Скорость чтения и записи
  • •    Удобство работы с форматом

LabVIEW поддерживает работу c широким диапазоном форматов, включая такие как, например, ASCII, двоичные данные, datalog, ZIP и XML.
 
image002.jpg
Рис 1. LabVIEW позволяет выбрать наиболее подходящий для ваших инструмента чтения и записи данных

На рис. 1 показаны функции LabVIEW для работы с файлами. Одни позволяют осуществить низкоуровневую запись в файлы, другие – экспресс-ВП – позволяют настроить процесс с помощью интерактивного диалога и не беспокоиться о таких вещах, как ссылка на файл, форматирование строк и порядок следования битов. Эффективное использование работы с файлами – неотъемлемая часть качественной измерительной системы, поэтому в LabVIEW имеются десятки примеров работы со всеми поддерживаемыми форматами, которые помогут научиться работать с файлами.


Файловые операции, адаптированные для инженерных данных

Несмотря на то, что LabVIEW поддерживает большое количество форматов, обычно ни один из них не может полностью соответствовать всем требованиям вашей системы. Например, ASCII удобен для обмена информацией с другими пользователями, однако файлы в этом формате обычно получаются большими по размеру, а запись и чтение осуществляются недостаточно быстро. С другой стороны, двоичные форматы позволяют осуществлять такие операции быстро, однако обмен данными в этом формате осуществляется сложнее.

Названные недостатки традиционных форматов побудили National Instruments разработать специально для нужд инженеров и ученых собственный формат - Technical Data Management Streaming (TDMS). TDMS файлы основаны на TDM-модели данных, разработанной для представления данных испытаний и измерений. TDM-модель состоит из трех иерархических уровней: файл, группа, канал (см. рис. 2). Файл может содержать неограниченное количество групп, а группа – неограниченное количество каналов. Группировка каналов позволяет упорядочить данные так, чтобы структура файла стала более наглядной. К примеру, в файле может быть создано две группы – одна для каналов необработанных данных, другая – для обработанных. Или же можно создать группы, которые будут соответствовать типам и/или местам расположения датчиков.

image003.jpg
Рис 2. Модель данных TDM наиболее полно соответствует требованиям измерительных систем

Кроме того, элементы каждого из трех уровней могут быть описаны с помощью неограниченного количества атрибутов, что позволяет создавать хорошо структурированные, документированные и удобные для поиска информации файлы. Информация о свойствах данных (групп и каналов), имеющаяся в файлах TDMS – ключевое преимущество модели TDM – позволяет легко адаптировать структуру описания файла к меняющимся требованиям системы.


Несколько удобных интерфейсов работы в TDMS на выбор
Формат TDMS обеспечивает простоту использования, высокую скорость записи и удобства обмена с другими пользователями. Как и в большинстве случаев, LabVIEW обеспечивает несколько интерфейсов взаимодействия с TDMS файлами. Вы можете быстро настроить запись в файл TDMS с помощью экспресс-ВП Write To Measurement File или использовать набор относительно низкоуровневых ВП по работе с этим форматом из группы TDMS палитры File I/O. Кроме того, работая с NI-DAQmx, вы можете использовать ВП Configure Logging из палитры DAQ или сохранять данные непосредственно из NI DAQ Assistant (см. рис. 3)
 
image004.jpg
Рис 3. Запись TDMS с помощью наиболее подходящего интерфейса на выбор
(низкоуровневые ВП, экспресс-ВП, DAQ)



Высокоскоростная запись и чтение
Формат TDMS очень удобно использовать, однако, в связи с ростом возможностей оборудования в последние годы, очень важно оптимизировать работу с TDMS так, чтобы файловые операции не стали узким местом производительности системы. Неявная использование оптимизации путем параллельных ветвей буферизации делает формат TDMS наиболее быстрым способом сохранения данных на платформах NI. В ряде испытаний была достигнута скорость записи 1.2 гБ/с.


Обмен файлами с другими программами, например, MS Excel
Формат TDMS легко приспособить для обмена с другими приложениями, которые нужны вам в работе. MS Excel позволяет читать файлы TDMS с помощью  TDM Excel Add-In, который устанавливается с программным обеспечением NI и бесплатно доступен на ni.com. Кроме того, вы можете использовать DLL для чтения и записи TDMS в других средах программирования. Технологии NI позволяют создавать хорошо структурированные и документированные файлы TDMS независимо от среды разработки.


Чтение и запись специфических и устаревших форматов
Несмотря на то, что обычно вы можете выбрать наиболее подходящий формат для работы, иногда приходится работать с конкретными форматами, которые поддерживаются специфическим оборудованием или просто использовались при создании большого архива данных. С такой проблемой на практике сталкиваются многие инженеры, поэтому NI разработала специальную технологию под названием DataPlugin, которая позволяет работать с любыми специфическими форматами. Из рис. 4 видно, что DataPlugin выполняет функции промежуточного обработчика файла, который создает в памяти TDM-модель на основе информации из файла специфического формата.
 
image005.jpg
Рис. 4. С помощью DataPlugin вы можете создать TDM-модель на основе файла специфического формата.

National Instruments предоставляет более 200 бесплатных встраиваемых программных модулей, доступных для скачивания на сайте ni.com, поддерживающих наиболее распространенные форматы. Для специфических форматов вы можете самостоятельно создать программный модуль в LabVIEW или NI DIAdem или запросить у экспертов NI его создание на заказ.


Управление данными с помощью DataFinder

При работе с некоторыми приложениями количество сохраненных данных растет как снежный ком. Обычно, в таких ситуациях разработчики начинают использовать вместо работы с отдельными файлами взаимодействие с СУБД, что позволяет ускорить процессы поиска информации. NI позволяет легко взаимодействовать с СУБД с помощью тулкита Database Connectivity, который скрывает тонкости низкоуровневой работы на языке SQL. Однако, использование СУБД, а особенно перенос имеющихся наработок в базу данных, может оказаться весьма затратным процессом.

В качестве альтернативного решения NI разработала технологию NI DataFinder, представленную туклитом LabVIEW DataFinder и приложением DIAdem, которая позволяет легко управлять большим количеством файлов без необходимости использования СУБД. NI DataFinder позволяет осуществить быстрый поиск информации в рамках интернет организации, независимо от формата файлов.

NI DataFinder автоматически создает индексные записи для все файлов, типы и местоположение которых указаны в конфигурации. В результате вы можете использовать атрибуты, автоматически созданные в индексе, в качестве критериев поиска. В процессе изменения данных  в файлах, NI DataFinder автоматически обновляет индексные записи, а при сохранении новых атрибутов в файлах – вносит их в индекс. NI DataFinder динамически управляет  собственными таблицами данных на основе различных событий и содержимого файлов. Такой подход позволяет добавлять и менять информацию (новый атрибуты и свойства) без переработки системы обработки и хранения данными, как это происходит в случае со многими СУБД. NI DataFinder позволяет быстро обнаружить корреляцию и построить тренды на основе массивов данных, полученных в результате испытаний.


Подготовка отчетов

После того как вы сохранили данные в файл, провели анализ и получили результаты, вам обычно необходимо представить их в наглядном и удобном для обмена с другими специалистами виде. Процесс подготовки отчетов фокусируется именно на задаче визуализации итоговых результатов в лаконичном виде, вместо предоставления всего массива данных. Несмотря на то, что лицевая панель ВП – весьма удачный инструмент визуализации и взаимодействия с полученными данными, она не предназначена для создания итоговых отчетов. В LabVIEW имеются средства, позволяющие быстро создавать отчеты, в том числе на основе шаблонов, в таких популярных форматах как HTML, PowerPoint и PDF.


Простое и удобное создание отчетов
Создание простых отчетов в текстовом и HTML формате возможно с помощью встроенных функций LabVIEW. Для этого можно использовать набор простых ВП или экспресс-ВП Report, который позволит сконфигурировать все параметры в одном окне (см. рис. 5)
 
image006.jpg
Рис. 5. Использование экспресс-ВП Report для создания отчета в LabVIEW.
 
Взаимодействие с Microsoft Excel и Word
В ходе работы часто необходимо передавать отчеты непосредственно в приложения Microsoft, такие как Excel и Word. Осуществить это можно программным способом с помощью ActiveX или же воспользовавшись набором инструментов LabVIEW Report Generation Toolkit для Microsoft Office. Этот набор инструментов скрывает тонкости взаимодействия с Excel и Word и позволяет сосредоточиться непосредственно на подготовке отчета: просто добавлять заголовки, таблицы и графики в документы. Кроме того, можно создать в Excel или Word шаблон документа и уже на его основе автоматизировать оформление отчетов.


Разработка гибких шаблонов автоматизированной подготовки отчетов
Создание шаблона позволяет легко автоматизировать подготовку отчетов при обновлении результатов. Используя программное обеспечение DIAdem, вы можете в интерактивном режиме создавать шаблоны с диаграммами, графиками, изображениями и таблицами, а затем использовать  эти шаблоны в LabVIEW с помощью экспресс-ВП DIAdem Report. Для того чтобы использовать созданный шаблон, вам необходимо просто подключить его к источникам данных и запустить приложение. В ходе каждого запуска приложения данные шаблона будут обновлены, а новый отчет записан в файл в соответствующем формате (PowerPoint или PDF), который вы можете передать другим специалистам.
 
image007.jpg
Рис. 6. Для обмена информацией с другими специалистами, вы можете сохранить отчеты DIAdem в наиболее популярных форматах

Используя различные возможности LabVIEW, вы можете создавать красивые и информативные отчеты для обмена информацией с другими пользователями. Также, для конечного отчета вы можете сохранить эти отчеты в общепринятых форматах для упрощения обмена результатами измерений.


Фокусирование на данных, а не на файлах

Инструменты LabVIEW для хранения и управления данными, а также для подготовки отчетов разработаны для того, чтобы скрыть детали реализации файловых операций и предоставить разработчику возможность сфокусироваться на самом процессе работы с данными. Формат TDMS для хранения технической информации, DataPlugin для работы со сторонними форматами, NI DataFinder для индексации и поиска, а также мощные инструменты подготовки отчетов – все эти средства созданы для того, чтобы обеспечить максимальную эффективность работы вашей системы сбора данных.
 

 

© 2016 National Instruments Russia. All rights reserved.
Яндекс.Метрика