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基于LabVIEW的设施农业环境参数采集系统
摘 要：设施农业是在环境相对可控条件下,采用工程技术手段进行动植物高效生产的一种现代农业生产方式.基于LabVIEW的设施农业环境参数采集系统利用虚拟仪器作为总控制器及显示存储平台,结合模块化的参数采集传感器,通过数据采集卡将采集的数据信息传递给上位机,在上位机LabVIEW软件中搭建处理、显示、保存和分析平台.本系统采用集成数据处理模块,硬件电路简单；采集数据经处理直接以图表形式显示,直观清晰；虚拟平台以图形化语言创建,根据不同需求改变组合,灵活方便.
关键词：设施农业；数据采集；虚拟仪器；LabVIEW
1 前言
我国人均耕地面积仅有世界人均面积40%,发展设施农业是解决我国人多地少制约可持续发展问题的最有效技术工程[1].设施农业,是在环境相对可控条件下,采用工程技术手段,进行动植物高效生产的一种现代农业生产方式[2].数据采集管理系统在二十世纪八十年展起来并得到广泛的应用,给农业带来了显著的效益[3][4].
目前,我国设施农业环境信息采集处理系统在总体设计上多选用以单片机为中心的智能化系统,系统由数据传感器、采集器、单片机输入/输出接口、输入/输出设备等组成.此种采集处理系统在设计使用维护中需要设计维护人员有较高的专业能力,且采集硬件电路复杂,测试参数不直观,不利于使用人员的监测调整[5-9].本文根据国内设施农业实际情况,针对农业环境信息的特点,基于LabVIEW软件设计开发一种设施农业环境信息采集系统.系统主要用来检测和管理设施农业环境信息.
2 系统设计
本系统基于上位机软件LabVIEW,利用虚拟仪器作为总控制器及显示平台,结合模块化的参数采集传感器,通过数据采集卡将采集的数据信息传递给上位机,在上位机LabVIEW软件中搭建处理、保存、显示和分析平台.开发此系统的主要工作在于根据实际需要设计虚拟平台采集系统,并根据采集参数需要选择合适传感器,完成采集设备与上位机的通信问题（见图1）.
基于LabVIEW的数据采集系统一般由数据采集硬件、硬件驱动软件和数据采集函数节点组成.其采集系统基本功能包括模拟信号输入、模拟量输出、数字I/O以及定时器/计数器等4大功能[10-12].如下图为基于LabVIEW的虚拟仪器数据采集系统架构（见图2）.
数据采集系统硬件部分主要包括：信号检测部分、信号调理部分和计算机硬件等.设计时选用合适的温湿度、光照度、二氧化碳浓度等传感器检测环境参数,传感器测得的模拟或数字信号直接通过研华USB数据采集卡调理后由计算机COM端口传送给上位机软件处理,如图3.硬件部分结构简单,使用拆装方便,通用性强（见图3）.
基于LabVIEW虚拟仪器开发平台,开发采集显示及处理界面,如图4、5所示,实现数据的采集、处理和系统控制.
3 应用运行
本数据采集系统应用于江苏农博园智能水肥灌溉系统,系统采集环境温度、湿度、植物生长参数,经由软件搭建的模糊专家系统决策得出控制结果,调节设施大棚环境及植物生长营养液配比浓度.系统依据灌溉施肥过程中不同品种作物生长环境控制要求及系统输入输出变量的特性,制定了适用于灌溉施肥模糊控制专家系统的控制量论域及模糊控制规则,利用虚拟仪器软件LabVIEW模糊逻辑工具箱,设计灌溉施肥控制机模糊专家系统的模糊控制器,达到智能控制效果,系统设计如图6所示.
4 结论
本文根据国内设施农业实际情况,针对农业环境信息特点,采用虚拟仪器技术,将传感器技术和计算机技术结合起来,进行环境监测系统的设计研究.系统主要用来检测和管理设施农业环境信息.数据采集系统基于上位机软件LabVIEW,利用虚拟仪器作为总控制器及显示存储平台,结合模块化的参数采集传感器,通过数据采集卡将采集的数据信息传递给上位机,在上位机LabVIEW软件中搭建处理、保存、显示和分析平台.
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设施农业论文范文结:
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