基于LABVIEW的溫室管理系統(tǒng)的研究與設計

楊光+范志華+肖戟+蘇成貴+于新雨

【摘要】 針對溫室有線傳感器布線困難，種植人工管理成本高的問題，研發(fā)出了一套無線傳感器數(shù)據(jù)采集與管理系統(tǒng)，實現(xiàn)溫室內空氣的溫度、濕度、光照度、土壤濕度等信息量的無線數(shù)據(jù)采集并根據(jù)環(huán)境條件要求自動進行溫濕度等參數(shù)的控制，通過更加精細和動態(tài)監(jiān)控的方式，來對農作物進行管理，更好的感知到農作物的環(huán)境，達到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產力水平。

【關鍵詞】 物聯(lián)網 無線傳輸 智能溫室管理

引言

智能溫室管理系統(tǒng)主要是利用傳感器實現(xiàn)設施農業(yè)生產環(huán)境信息的實時感知。利用集中感知的數(shù)據(jù)通過無線的方式傳輸?shù)缴衔粰C，通過收集到的農作物生長環(huán)境信息與農作物生長條件的數(shù)據(jù)進行比較，做出分析判斷，自動輸出控制命令，實現(xiàn)調整溫室的灌溉、通風降溫，加濕與遮陽等硬件設施的功能，實現(xiàn)設施農業(yè)的精準化管理，同時可提高水資源、化肥等農業(yè)投入品的利用率和產出率，降低人工管理的運作成本。

一、系統(tǒng)架構

利用LABVIEW開發(fā)主體程序，程序主體框架采用事件處理與生產者消費者循環(huán)組合程序架構，通過隊列將程序中發(fā)生的事件進行判斷，主程序采用狀態(tài)機架構，通過“初始化”后執(zhí)行“采、存、判”，期間如果出現(xiàn)“手動控制”事件，將中斷主程序去執(zhí)行手動控制程序。如果沒有，默認執(zhí)行“智能控制”。

二、方案設計與實現(xiàn)

2.1無線串口數(shù)據(jù)采集控制器

溫室大棚需要采集到參數(shù)有溫度、濕度、土壤溫度、土壤濕度、二氧化碳、光照、大氣壓力、溫室大棚外的風向、風速等傳感器指標，采集卡終端有16個采集通道，通過無線串口進行發(fā)射，主機進行無線接收。采集卡終端有4個開關量輸出通道，接收上位機的無線串口命令控制溫室大棚中的灌溉水泵、濕簾水泵、遮光簾電機，發(fā)射模塊與接收模塊的通訊距離可達500米。

虛擬串口需要聯(lián)網路由器，實現(xiàn)與上位機通訊。同時需要新建COM1，COM2，COM1對應232串口，負責控制無線串口數(shù)據(jù)采集控制器。COM2對應485串口，負責控制脈沖發(fā)生器和變頻器，由于脈沖發(fā)生器和變頻器的控制有各自的控制命令，所以可以共用一個串口。

2.2視頻監(jiān)控技術的實現(xiàn)

上位機通過路由器與網絡攝像頭進行連接，設置攝像頭的固定IP地址，保持與上位機IP同段。在LABVIEW中嵌套網頁調用程序來對視頻軟件進行訪問。攝像頭被訪問前，需要將訪問的IP值賦給WEBBOWSERL，同時如果視頻按鈕被按下則視頻頭的子程序將會被調用。

2.3步進電機程序設計

步進電機的驅動器是控制通風窗的機構，1個脈沖步進電機轉動1.8o，通過步進電機的變速齒輪驅動通風窗，運行速度基數(shù)選擇范圍：256～65535，進行脈沖總數(shù)8000對應電機一圈，通風窗一個全開行程需要接收到48000個脈沖，脈沖返回值要有記憶，方便下次發(fā)命令控制開窗的距離。

三、結語

本文對LABVIEW軟件與無線技術在智能溫室管理系統(tǒng)的應用進行了描述，清晰的講解了該系統(tǒng)建立與實現(xiàn)方案，描述了程序架構、無線通訊等關鍵環(huán)節(jié)的相關技術實現(xiàn)原理。本文提出的智能溫室管理系統(tǒng)方案已經得到實際應用，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性、軟件使用的實用性。本系統(tǒng)降低了智能溫室大棚的建設與運行成本，為現(xiàn)代智能農業(yè)提供了科學、合理的解決方案。

參 考 文 獻

[1]豈興明 周建興 矯津毅 《LABVIEW8.2 中文版入門與典型實例》 2008版

[2] Jeffrey Travis Jim Kring 《Lab VIEW 大學適用教程》 2008版