人道主義獎

       灌注系統(tǒng)自動進行細胞分泌分析

      挑戰(zhàn)：對于I型糖尿病患者胰島細胞分泌的常規(guī)分析，改進分析的處理能力和可重復(fù)性。

      解決方案：使用NI LabVIEW和CompactRIO，創(chuàng)建自動灌注系統(tǒng)通過總環(huán)境控制刺激細胞類型，并收集分泌物。

      利用LabVIEW 和CompactRIO，我們快速、低成本地創(chuàng)建了Biorep灌注系統(tǒng)

      Biorep Technologies是一家設(shè)計隔離胰腺中特定細胞（胰島細胞）所需設(shè)備的公司。這個復(fù)雜的處理過程涉及20多臺不同的設(shè)備，其中5臺要求高度自動化。這些機器的自動化采用了不同平臺和程序設(shè)計語言。隨著公司的發(fā)展，新的問題也隨之產(chǎn)生，由于擁有多條學(xué)習(xí)曲線，冗長的文檔，一級平臺間的不同的通信協(xié)議，使得效率很低。

      在充分了解了NI產(chǎn)品之后，我們開始將LabVIEW用于所有的自動裝置，這樣就只需要一個通用的平臺，一條學(xué)習(xí)曲線，一級一個更加簡單的供應(yīng)鏈。其完善的調(diào)試工具和遠程故障診斷功能，為我們在時間和出行成本上節(jié)省了超過一萬美元。

      我們的軟件工程師采用LabVIEW和CompactRIO，僅用了3個月的時間，就創(chuàng)建了一個復(fù)雜的自動化儀器。該儀器包括多軸運動控制（步進電機），精確的保溫室溫度控制，和復(fù)雜的流體處理（ 電閥門矩陣控制）。我們采用LabVIEW Real-Time和LabVIEW FPGA模塊開發(fā)軟件架構(gòu)。采用LabVIEW NI SoftMotion 模塊進行實際運動仿真，使我們在制作物理原型之前可以預(yù)測和優(yōu)化設(shè)計，以及評估不同設(shè)計理念。利用LabVIWE和CompactRIO，我們的開發(fā)時間從12個月減少到3個月，并且避免了開發(fā)定制控制軟件和驅(qū)動的必要。

      我們最初將Biorep灌注系統(tǒng)作為測試試管胰島能力的工具。之后，其功能擴展到了用來測量由原始胰臟干細胞分化成的不同細胞的分泌物，而且已經(jīng)成為制藥企業(yè)探索新藥過程中的一個不可或缺的組成部分。

– Felipe Echeverri, Biorep Technologies Inc.

編輯推薦獎

      使用CompactRIO在全球鷹無人駕駛飛機（Global Hawk UAV）上監(jiān)視大氣層臭氧狀況

      挑戰(zhàn): 開發(fā)一臺可以工作于NASA全球鷹無人駕駛飛機（Unmanned Aeronautical Vehicle） 上的臭氧狀況監(jiān)視儀器。要求其可以與地面通訊，進行數(shù)據(jù)的本地流盤，并且能夠通過網(wǎng)絡(luò)時鐘協(xié)議（NTP）同步。

      解決方案: 使用CompactRIO來為無人駕駛臭氧監(jiān)控系統(tǒng)（UAS O3）發(fā)布指令，完成控制并且實現(xiàn)通訊。

      基于CompactRIO的臭氧監(jiān)控設(shè)備成功地裝配于NASA全球鷹無人駕駛飛機上，攝于NASA德萊頓飛行研究中心

      隸屬美國國家海洋和大氣治理署，位于科羅拉多州圓石縣（Boulder, Colorado）的地球系統(tǒng)研究實驗室一直致力于研究支配地球大氣層中的化學(xué)反應(yīng)和長期氣候變化的一系列過程，進而預(yù)測大氣的行為模式。

      我們一直在使用的臭氧監(jiān)測儀器有22年的歷史，重量達到57磅。我們需要升級這個儀器，減小重量，并增加網(wǎng)絡(luò)功能。

      我們的新型UAS O3臭氧測試儀是一臺吸收式雙束紫外線強度計。其中一束用以測量采集的大氣樣本中的臭氧狀況，另一束則穿過經(jīng)過臭氧過濾器的相同的大氣樣本。此套儀器重量僅為37磅，使用28V直流供電，其采樣率從0.5到10赫茲可調(diào)。

      Compact RIO控制器滿足測試儀器要求的高處理速度、低能耗、高機械強度和尺寸要求，能夠在海拔64,000英尺高空的無人駕駛飛機上（如NASA的全球鷹UAV）完成非加壓大氣數(shù)據(jù)的收集以及通訊。

– Laurel Watts, NOAA 

綠色工程獎

控制Echogen能源系統(tǒng)公司的廢熱引擎

      挑戰(zhàn)：開發(fā)一個實時的應(yīng)用程序來控制和監(jiān)視Echogen能源系統(tǒng)公司的廢熱引擎，同時創(chuàng)建一個基于Windows操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序來實現(xiàn)整體系統(tǒng)的遠程及本地監(jiān)控。

      解決方案：在CompactRIO平臺上開發(fā)一個LabVIEW應(yīng)用程序來控制廢熱引擎，使用多PID閉環(huán)控制以達到對系統(tǒng)確定性的要求。

      Echogen能源系統(tǒng)公司的廢熱引擎面向于工業(yè)廢熱回收，可以從多種能量來源中獲取熱能。我們在其基本設(shè)備的基礎(chǔ)上，為標(biāo)稱凈額定功率為250kW的廢熱引擎開發(fā)了控制器與裝置健康狀況監(jiān)視系統(tǒng)。

      為了達到嚴(yán)格的I/O同步指標(biāo)，我們選擇了CompactRIO實時控制器。這個熱機主要的設(shè)計目的是用于測試，系統(tǒng)要求包括超過75個傳感器信號的采集以及通過Modbus、模擬、數(shù)字信號控制超過40臺的儀器。另外，在讀取的系統(tǒng)變量（如：系統(tǒng)壓力，流體溫度，渦輪機載荷）的基礎(chǔ)上，我們采用多PID控制算法來控制這個系統(tǒng)。

      在系統(tǒng)架構(gòu)上，這臺系統(tǒng)是遠程運行的，但是我們設(shè)計了一個本地的人機接口（HMI）來實現(xiàn)控制與監(jiān)視。同時，我們在Windows電腦以及運行LabVIEW應(yīng)用程序的實時控制器之間用以太網(wǎng)連接實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的共享變量，以此完成了過程數(shù)據(jù)的交互和基于消息的信息通訊。

      同時，運行LabVIEW實時應(yīng)用程序的CompactRIO控制器具有多核的中央處理器。而NI分布式系統(tǒng)管理器在開發(fā)的過程中給了我們很大的幫助，使我們可以不用自己開發(fā)應(yīng)用程序就能全面地監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)中各個系統(tǒng)的信息、管理發(fā)布的數(shù)據(jù)、存取網(wǎng)絡(luò)發(fā)布共享變量和I/O變量。我們甚至可以不需要任何人機界面就可以調(diào)整網(wǎng)絡(luò)發(fā)布共享變量的值來遠程調(diào)試和校準(zhǔn)過程參數(shù)。使用NI提供的各種工具包和開發(fā)模塊，讓我們能夠快速地調(diào)整系統(tǒng)以滿足我們客戶更進一步的需求。

– Darryn La Zar, Wineman Technology Inc.