虛擬儀器技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

虛擬儀器技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

 隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力獲得了空前的發(fā) 展，產(chǎn)量大幅度提高，但也造成了環(huán)境的破壞和資源的枯竭， 已嚴(yán)重威脅到人類的可持續(xù)發(fā)展。因此，世界各國(guó)紛紛將眼 光轉(zhuǎn)向依靠科技進(jìn)步來(lái)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的增長(zhǎng)。虛擬儀器技術(shù)是 20世紀(jì)9o年代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和儀器系統(tǒng)技術(shù)革命的產(chǎn)物，它 以高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來(lái)完成各種測(cè) 試、測(cè)量和自動(dòng)化的應(yīng)用，決定了它在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的廣闊發(fā)展 前景。國(guó)內(nèi)對(duì)于虛擬儀器的研究開(kāi)發(fā)起步較晚，因此我國(guó)的 農(nóng)業(yè)科技工作者必須利用和掌握虛擬儀器技術(shù)，把虛擬儀器 技術(shù)與農(nóng)藝、農(nóng)機(jī)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及管理教育等緊密結(jié)合起來(lái)，最 大限度地優(yōu)化各項(xiàng)農(nóng)業(yè)資源與合理配備生產(chǎn)要素，獲取最大 生產(chǎn)效益。風(fēng)速計(jì)| 照度計(jì)| 噪音計(jì)| 輻照計(jì)| 聲級(jí)計(jì)| 溫濕度計(jì)| 紅外線測(cè)溫儀| 溫濕度儀| 紅外線溫度計(jì)| 露點(diǎn)儀| 亮度計(jì)| 溫度記錄儀| 溫濕度記錄儀| 光功率計(jì)|

1 虛擬儀器概念
所有測(cè)量測(cè)試儀器的主要功能包括：①數(shù)據(jù)采集；② 數(shù) 據(jù)測(cè)試和分析；③結(jié)果輸出顯示。其中數(shù)據(jù)分析和結(jié)果輸出 可由基于計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)完成，因此只要再提供一定的數(shù) 據(jù)采集硬件，就可構(gòu)成基于計(jì)算機(jī)組成的測(cè)量測(cè)試儀器。虛 擬儀器可使用相同的硬件系統(tǒng)，通過(guò)不同的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)功能 完全不同的各種測(cè)量測(cè)試儀器，即軟件系統(tǒng)是虛擬儀器的核 心，軟件可定義為各種儀器，因此可以說(shuō)“軟件即儀器”⋯。 與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器在智能化程度、處理能力、性能價(jià) 格比、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程測(cè)控、升級(jí)換代等方面具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。 Labview是虛擬儀器領(lǐng)域中最具代表性的圖形化程序開(kāi) 發(fā)平臺(tái)，是目前國(guó)際上應(yīng)用最為廣泛的數(shù)據(jù)采集和控制開(kāi)發(fā) 環(huán)境之一，Labview采用強(qiáng)大的圖形化編程語(yǔ)言(G語(yǔ)言)，編 程方便、簡(jiǎn)單，人機(jī)界面友好直觀，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)可視化分 析和儀器控制等特點(diǎn)。Labview功能強(qiáng)大，對(duì)數(shù)據(jù)采集提供了 儀器庫(kù)、GPIB庫(kù)、RS-232庫(kù)、VXI庫(kù)、VISA庫(kù)；對(duì)數(shù)據(jù)分析提供 了格式化I／O庫(kù)、Advanced Analysis軟件庫(kù)以及信號(hào)處理軟件 包。I~lbview還提供了CIN節(jié)點(diǎn)使得用戶可以使用由c或 c++語(yǔ)言編譯的程序模塊，使1．t~／iew成為一個(gè)開(kāi)放的開(kāi)發(fā) 平臺(tái)。／_abview還直接支持動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)、結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言(SQL)、TCP和UDP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等。 使用Labview開(kāi)發(fā)環(huán)境，用戶可以創(chuàng)建32位的編譯程 序，從而為常規(guī)的數(shù)據(jù)采集、測(cè)試等任務(wù)提供了更快的執(zhí)行 速度。Iabview是真正的編譯器，用戶可以創(chuàng)建獨(dú)立的可執(zhí)行 程序，能夠擺脫開(kāi)發(fā)環(huán)境而單獨(dú)運(yùn)行。

2 虛擬儀器在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用
2．1 在自動(dòng)灌溉中的應(yīng)用幾年前，美國(guó)~ tica利用虛 擬儀器技術(shù)開(kāi)發(fā)了一套AgriMate自動(dòng)溉系統(tǒng)L2j，系統(tǒng)中的現(xiàn) 場(chǎng)處理器由運(yùn)行于Lab VIEW 的個(gè)人計(jì)算機(jī)控制(它利用RS 一232串行通信口與計(jì)算機(jī)連接)�，F(xiàn)場(chǎng)處理器配置了模擬 輸入、鎖存和繼電器板，各種檢測(cè)器和傳感器以星形排列的 方式與它相連。 LabviEW圖形化軟件提供給用戶一個(gè)儀器狀態(tài)面板，這 些狀態(tài)用定做的指示器識(shí)別，其定做的目標(biāo)能方便地用Lab． VIEW輸入和控制，用戶只要監(jiān)測(cè)這個(gè)狀態(tài)面板和簡(jiǎn)單地觀 察指示器的顏色，即可監(jiān)測(cè)整個(gè)系統(tǒng)。用戶以這種面板能監(jiān) 控水箱水位、閥門位置、泵的狀態(tài)和土壤濕度等；而修改設(shè)定 點(diǎn)即可改變灌溉計(jì)劃；通過(guò)監(jiān)測(cè)降雨情況，可使灌溉計(jì)劃中 考慮到額外的水。AgriMate產(chǎn)生的制表軟件數(shù)據(jù)庫(kù)也提供硬 拷貝灌溉狀態(tài)報(bào)告。檢測(cè)到降雨時(shí)，這種報(bào)告每天或每小時(shí) 進(jìn)行修改。LabVIEW使編程變得容易。通過(guò)協(xié)調(diào)，可使所有 灌溉都服從當(dāng)?shù)仉娏�公司的時(shí)間使用規(guī)定，若在晚上有利的 時(shí)間灌溉，能節(jié)約50％用泵抽水的費(fèi)用。
2．2 在水果自動(dòng)分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械工 程學(xué)院于1998年利用面向?qū)ο蟮奶摂M儀器開(kāi)發(fā)工具lab Windows／CVI，開(kāi)發(fā)了蘋(píng)果自動(dòng)分選系統(tǒng)l3』。該系統(tǒng)通過(guò)實(shí) 時(shí)圖像采集與分析，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果控制不同等級(jí)電磁閥門的 開(kāi)閉，完成蘋(píng)果等級(jí)分選。該系統(tǒng)由PC PentiumH／233MHz計(jì) 算機(jī)、IMAQ．PCT-1408圖像采集卡、PC．TIO．10定時(shí)I／0板、光 電傳感器、CCD攝像頭、電磁閥等組成，應(yīng)用軟件采用lab Windows／CVI開(kāi)發(fā)。廣州市駿凱電子科技有限公司系統(tǒng)用戶界面分為控制面板和圖像采集 窗口兩部分，通過(guò)控制面板，用戶可控制系統(tǒng)的運(yùn)行并且獲 得評(píng)判結(jié)果。圖像采集窗口則顯示位于傳送帶上相應(yīng)的蘋(píng) 果圖像。系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)獲得評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，并通過(guò)IMAQ Vision的圖像分析處理函數(shù)，對(duì)蘋(píng)果品質(zhì)進(jìn)行分析，最后得出 蘋(píng)果等級(jí)的鑒定結(jié)果，同時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)的電磁閥進(jìn)行分選。