基于虛擬儀器技術的煙田遠程監(jiān)測系統(tǒng)設計

　　0引言

　　目前，自動化、智能化、網絡化和數(shù)字化已經成為農業(yè)發(fā)展的主要方向之一，虛擬儀器技術正是適應這種現(xiàn)代化農業(yè)的發(fā)展要求而出現(xiàn)的。農業(yè)的生態(tài)環(huán)境對煙葉的生長發(fā)育、栽培技術的實施、病蟲害的預防等，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，因此在農業(yè)經濟突顯“多樣化”、“優(yōu)質化”、“高效化”的今天，簡單的依靠人的經驗力量來監(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，準確性不高。本設計試圖利用基于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)整體設計

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

　　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)中還增加了網絡傳輸功能，可以實現(xiàn)用戶在本地計算機上開啟并操作遠程服務器端計算機上VI的前面板。

　　2系統(tǒng)硬件構成

　　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、硬件驅動程序和數(shù)據(jù)采集函數(shù)及應用程序幾個部分組成，其基本任務就是用于物理信號的產生和測量。

　　本監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設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換為電信號，然后經數(shù)據(jù)采集卡的AD轉換后傳遞給計算機，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，應遵循實用、標準和耐用的原則。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軟件進行簡單的設置便可完成系統(tǒng)軟件與數(shù)據(jù)采集卡之間的通訊。