基于虛擬儀器的煙田遠程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

0引言

　　目前，自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要方向之一，虛擬儀器技術(shù)正是適應(yīng)這種現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求而出現(xiàn)的。農(nóng)業(yè)的生態(tài)環(huán)境對煙葉的生長發(fā)育、栽培技術(shù)的實施、病蟲害的預(yù)防等，有著極其重要的影響。而煙葉的生長發(fā)育狀況又同光照度、溫度、濕度等因素息息相關(guān)，因此在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟突顯“多樣化”、“優(yōu)質(zhì)化”、“高效化”的今天，簡單的依靠人的經(jīng)驗力量來監(jiān)測環(huán)境，尤其顯得杯水車薪。而且傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法耗時耗力，容易受到外界的干擾，準(zhǔn)確性不高。本設(shè)計試圖利用基于LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，實驗室虛擬儀器集成環(huán)境)開發(fā)平臺的虛擬儀器技術(shù)來對果樹園區(qū)的生態(tài)環(huán)境進行實時數(shù)據(jù)采集和存儲。

　　1系統(tǒng)整體設(shè)計

　　煙田生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的構(gòu)建方案采用PC-DAQ(基于計算機的數(shù)據(jù)采集卡)系統(tǒng)，由傳感器、信號調(diào)理裝置、數(shù)據(jù)采集卡和執(zhí)行機構(gòu)等設(shè)備組成。

　　本監(jiān)測系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)采集卡的多路選通開關(guān)來完成各硬件數(shù)據(jù)通道之間的切換，從而實現(xiàn)計算機和一臺數(shù)據(jù)采集卡對煙葉生長的溫濕度、光照等氣候因子進行實時采集和測量的目的。將采集來的煙田生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)經(jīng)分析、處理后，在前面板實時顯示和靜態(tài)顯示(日平均數(shù)歷史數(shù)據(jù))，之后將它們存儲起來以便日后查詢和使用。另外，本系統(tǒng)中還增加了網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，可以實現(xiàn)用戶在本地計算機上開啟并操作遠程服務(wù)器端計算機上VI的前面板。

　　2系統(tǒng)硬件構(gòu)成

　　圖1為煙田生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的硬件整體框圖。該系統(tǒng)主要完成對生態(tài)環(huán)境的數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)采集硬件、硬件驅(qū)動程序和數(shù)據(jù)采集函數(shù)及應(yīng)用程序幾個部分組成，其基本任務(wù)就是用于物理信號的產(chǎn)生和測量。

　　本監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設(shè)備主要有溫度傳感器，濕度傳感器，光照傳感器，數(shù)據(jù)采集卡和計算機等組成。首先溫濕度傳感器及光照傳感器把溫濕度信號及光照信號轉(zhuǎn)換為電信號，然后經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡的AD轉(zhuǎn)換后傳遞給計算機，最后計算機在對采集的數(shù)據(jù)進行分析處理后對其進行存儲顯示。

　　對于硬件的選用，應(yīng)遵循實用、標(biāo)準(zhǔn)和耐用的原則。在傳感器選擇方面，可以采用LT／W／S室外溫濕度傳感器，其溫度量程是-20～80℃，濕度量程是0～100％；LT／G光照度傳感器，光強測量范圍是0～20萬lux。

　　本系統(tǒng)中使用NI公司的數(shù)據(jù)采集卡的PCI-6024，此卡基于PCI總線，支持單極性和雙極性模擬信號輸入，信號輸入范圍分別為-5～+5 V和0～10 V。可提供16路單端／8路差動模擬輸入通道，2路獨立的D／A輸出通道，24線的TTL型數(shù)字I／O通道，3個16位定時計數(shù)器等多種功能。采用NI公司提供的Measurement Automation軟件進行簡單的設(shè)置便可完成系統(tǒng)軟件與數(shù)據(jù)采集卡之間的通訊。