基于虚拟仪器的烟田远程监测系统设计

0引言

　　目前，自动化、智能化、网络化和数字化已经成为农业发展的主要方向之一，虚拟仪器技术正是适应这种现代化农业的发展要求而出现的。农业的生态环境对烟叶的生长发育、栽培技术的实施、病虫害的预防等，有着极其重要的影响。而烟叶的生长发育状况又同光照度、温度、湿度等因素息息相关，因此在农业经济突显“多样化”、“优质化”、“高效化”的今天，简单的依靠人的经验力量来监测环境，尤其显得杯水车薪。而且传统的数据采集方法耗时耗力，容易受到外界的干扰，准确性不高。本设计试图利用基于LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，实验室虚拟仪器集成环境)开发平台的虚拟仪器技术来对果树园区的生态环境进行实时数据采集和存储。

　　1系统整体设计

　　烟田生态环境系统的构建方案采用PC-DAQ(基于计算机的数据采集卡)系统，由传感器、信号调理装置、数据采集卡和执行机构等设备组成。

　　本监测系统利用数据采集卡的多路选通开关来完成各硬件数据通道之间的切换，从而实现计算机和一台数据采集卡对烟叶生长的温湿度、光照等气候因子进行实时采集和测量的目的。将采集来的烟田生态环境数据经分析、处理后，在前面板实时显示和静态显示(日平均数历史数据)，之后将它们存储起来以便日后查询和使用。另外，本系统中还增加了网络传输功能，可以实现用户在本地计算机上开启并操作远程服务器端计算机上VI的前面板。

　　2系统硬件构成

　　图1为烟田生态环境监测系统的硬件整体框图。该系统主要完成对生态环境的数据采集。数据采集系统一般由数据采集硬件、硬件驱动程序和数据采集函数及应用程序几个部分组成，其基本任务就是用于物理信号的产生和测量。

　　本监测系统的硬件设备主要有温度传感器，湿度传感器，光照传感器，数据采集卡和计算机等组成。首先温湿度传感器及光照传感器把温湿度信号及光照信号转换为电信号，然后经数据采集卡的AD转换后传递给计算机，最后计算机在对采集的数据进行分析处理后对其进行存储显示。

　　对于硬件的选用，应遵循实用、标准和耐用的原则。在传感器选择方面，可以采用LT／W／S室外温湿度传感器，其温度量程是-20～80℃，湿度量程是0～100％；LT／G光照度传感器，光强测量范围是0～20万lux。

　　本系统中使用NI公司的数据采集卡的PCI-6024，此卡基于PCI总线，支持单极性和双极性模拟信号输入，信号输入范围分别为-5～+5 V和0～10 V。可提供16路单端／8路差动模拟输入通道，2路独立的D／A输出通道，24线的TTL型数字I／O通道，3个16位定时计数器等多种功能。采用NI公司提供的Measurement Automation软件进行简单的设置便可完成系统软件与数据采集卡之间的通讯。