基于Labview的设施农业控制方法研究

1、 基于labview的设施农业控制方法研究摘要:近年来随着设施农业向着规模化、产业化的发展，智能化管理越来越引起人们的重视，设施农业智能化控制能够实现生产和管理的一起化，是现代农业发展的必然趋势。通过传感器对温室内部的主要环境因子：温度、湿度、光照、二氧化碳等进行数据采集，经过WSN3202的天线传送给NI硬件平台，硬件平台将数据信息通过网线传送给计算机。在计算机上用labview编写控制软件对数据信息进行采集、显示、保存、监控和输出，通过监控实时信息以获得控制指令，计算机根据控制指令控制相关的设备，完善温室内部环境。 关键字：设施农业;环境因子；智能控制；信息采集；labview1 绪论1.

2、1 课题研究的意义 传统农业是在自然经济调剂下，采用人力，畜力，手工工具，铁器等手工劳动方式，根据传统经验进行的农业。传统农业具有：规模小，市场化程度低，不适应现代经济运作模式等特点。随着我国人口的增长，和可耕土地的减少以及粮食等物质生产资料需求量的增大，发展现代农业取代传统农业已经成为唯一出路。设施农业，是在环境相对可控条件下，采用工程技术手段，进行高投入、高产出，技术含量高的一种现代农业生产方式。设施农业是采用人工技术手段，改变影响作物生长的主要关键环境因子，给动植物生长的提供更加优良的生态环境。设施农业的核心设施就是温室。发展设施农业的关键是研制和开发成本低廉，操作简单，经久耐用的温室控

3、制系统。 温室控制系统研究涉及计算机技术，传感器技术，通信技术，人工智能等多领域和学科。相对于传统的温室控制仪器，虚拟仪器技术具有性能高，扩展性强，开发时间短，无缝集成等优点，虚拟仪器技术采用交互式图形化的用户界面和数据流编程方法更有利于温室控制系统的设计。本课题是基于labview的设施农业方法控制研究，利用虚拟仪器技术，根据作物的生长特点，对温室中的主要环境因子进行采集，显示，控制和输出，根据监控信息的状态，计算机发出控制指令，控制温室的相关设备去修定温度，湿度，光照，二氧化碳的值，以便建立合适的温室控制系统，满足温室作物的良好生长，提高生产效率。1.2国内外设施农业研究现状1,2,3目前

4、，大多数国家生产上应用的以塑料温室为主，荷兰等西欧国家由于气候的原因以玻璃温室为主。温室用能源以燃油和天然气为主。在温室的管理上引进了计算机技术，实现对温室内的温度、湿度、二氧化碳浓度和温室外的温度、风雨、日照以及植物生长状况的自动控制。基本上实现了温室的机械化、自动化和现代化。发达国家的温室种植品种均以高附加值的蔬菜、花卉和特种水果为主，蔬菜品种以果菜类蔬菜为主，少量以无土栽培方式种植叶菜类蔬菜。 80年代初，我国提出设施农业的概念，主要指塑料大棚、日光温室和连栋温室。我国的设施农业绝大多数技术装备水平很低，只能用于春提早、秋延后生产，夏季无通风降温设施，冬季无加热设施，对环境的调控能力差.

5、我国设施农业发展中存在的问题：管理体制和机制落后，设施农业生产效益差;设施规模小，不利于规模效益的发挥;装备水平低，劳动强度大，劳动生产率低下;土地利用率低;产量低、品质差;专用装备产品品种和数量少，缺乏统一的标准。1.3 虚拟仪器技术5 虚拟仪器的概念是美国NI公司(National Instrument)在20世纪80年代中期提出来的。虚拟仪器的技术基础是计算机技术，核心是计算机软件技术。其中最有代表性的图形化编程软件是美国NI公司推出的Labview(laboratory virtual instrument engineering workbench即实验室虚拟仪器工作平台)。虚拟仪器

6、是基于计算机的软硬件测试平台，它可代替传统的测量仪器虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一体，从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量，控制能力结合在一起，大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理.虚拟仪器的结构大致可以分为两部分，即：通用仪器硬件平台（简称硬件平台）和应用软件。1. 虚拟仪器的硬件平台。构成虚拟仪器的硬件平台可以分为两部分： (1)计算机 ，一般为PC机或者为工作站，是硬件平台的核心部分。 (2)I/O接口设备，I/O接口设备主要完成对被测输入信号的信息采集，放大和A/D转换。2. 虚拟仪器的软件平台，开发虚拟仪器要

7、用到相应的软件，目前的虚拟仪器开发工具大致可以分为两类： (1)文本式的编辑语言：C+,Visual Basic，LabWindows/CVI等(2) 图形化的变成语言：Labview 虚拟仪器作为一种基于计算机的自动化检测仪器系统，是现代计算机技术和仪器技术完美结合的产物，也是当今计算机辅助测试领域的一项重要技术。它利用加在计算机上的一组软件与仪器模块相连接，以计算机为核心、充分利用计算机强大的图形界面和数据处理能力提供对测量数据的分析和显示。虚拟仪器的构成，如图1.1所示：图1.1 虚拟仪器的构成1.3.1 虚拟仪器与传统仪器的比较4 随着科技水平的提高，设施农业的仪器设备也有了长足的进步

8、，已经逐渐的从传统仪器向智能化，信息化方面迈进，其中的代表就是虚拟仪器技术。与传统仪器相比，虚拟仪器在设施农业领域有着更大的优势.显然，与传统仪器相比，虚拟仪器具有以下特点：1.融合了计算机强大的硬件资源，突破了传统仪器在数据处理、显示、存储等方面的限制，大大增强了传统仪器的功能。2. 利用计算机丰富的软件资源，实现了部分硬件的软件化，增加了系统的灵活性。通过软件技术和相应数值算法，可以实时、有效地对测试数据进行各种分析与处理。同时，利用图形用户界面技术使得人机交互方便。3.基于计算机网络技术和接口技术，具有方便、灵活的互联能力，广泛支持各种工业总线的标准。因此，利用VI技术可方便地构建自动测

9、试系统，实现测量、控制过程的智能化、网络化。1.3.2虚拟仪器技术在设施农业的应用 虚拟仪器由于具有开发周期短，成本低，灵活高效的特点决定了其在设施农业领域有着广泛的用途。由于传统的农业的生长周期长，测量数据较多，而且分散的特点，使用虚拟仪器代换传统的仪器将会显示出其高效率的特点。在设施农业的温室控制系统中使用虚拟仪器，进行计算机测控系统的设计，可以根据自己的需要设计出符合特定农作物生长的特定控制系统。由于虚拟仪器的功能可以由用户自己去定义，对于温室内部的不同种农作物可以根据各自作物的生长特定设计不用的控制与监控系统，这将比传统仪器的控制系统更加优良。在硬件方便可以用单片机信息采集模块或者NI

10、信息采集平台通过各种传感器去采集不同农作物的主要环境因子，将采集的信息通过无线传输系统传送给计算机，在计算机上，用labview设计信息采集，显示，处理，控制模块系统，将采集的环境因子信息与预设的环境参数上，下限进行比较，当超出规定参数范围时，就认为这个时刻的温室环境参数已经不适合农作物的正常生长，打开控制系统调节相应的环境调节设备，例如加热，降温，供水，保湿，增加光照等农业控制设备。Labview信息控制系统能够实时的采集，监控，比传统的设备更加准确，并且能够将采集的数据保存为数据库的形式，以便将来进行同期的查找与比对，能够实现对采集的信息自我的控制，减少必要的认为干预，增加了控制系统的稳定

11、性，大大提高了工作效率，减少了认为操作的误差。实时采集的信息可以通过labview8上面的波形图形准确的显示实时信息，能够显示多条信息曲线在同一个图形中，能够更加容易的观测和预测环境因子的变化趋势，给温室的控制提供了一定的预警参考。当出现异常或者超出预设的范围时，可以通过蜂鸣器报警或者打开声音采集信息，播放系统报警。在温室控制系统中采集虚拟仪器技术以PC机为基础，通过labview构建信息处理平台，可以带起常规的仪器，仪表，不仅满足控制需要，还大大提高了设备的利用率，虚拟仪器的应用还大大提高了检测控制的精度，加快了信息的处理速度，在农业领域必将有着广泛的用途。2 总体设计方案2.1设施农业主要

12、环境因子的确定8,10,11随着温室农业技术的发展，影响温室作物的主要环境变量之间的控制越来越引起人们的关注。温室内作物的生长，一方面取由作物本身的遗传特性决定，另一方面由于外界环境条件决定。对于第一方面我们可以选择优良品种。第二方面我们呢可以用人工控制的方法去修定影响作物的主要环境因子6,7。温室的温室内影响作物生长的环境因子主要有温度、湿度、C02浓度和光照等，在作物生长过程中，温室内的这些环境因子变量不一定时刻都处于最佳水准，因此，就需要采取必要的调节措施，维持温室内部的良好生态环境，以达到作物的优质、高产的目的。温度是影响作物生长最重要的几个环境因子之一。作物的发芽，开花，结果都要在适

13、合的，足够的温度下进行。有些作物当外界的温度达不到要求的时候，就不会发芽，开花。冬天的时候，天气较好，温度足够高的时候，果树也会开花。温室内的湿度能够反映出温室内部水分的供给，湿度低时，温室内部土壤，空气中的水分低，当温室的湿度不正常的时候就表明温室内部水的供给不正常。农作物的生长离不开光合作用，不同的光照强度将会影响作物光合作用的效率，作物主要吸收红橙光和蓝紫光。农作物的光合作用生成营养物质有机物，碳元素的来源是二氧化碳。温室内部二氧化碳的浓度将会影响光合作用的效率，因此影响温室内部作物的主要环境因子是温度，湿度，二氧化碳，光照。2.1.1温度控制 温度是温室内最重要的环境因子之一，它对作物

14、的生长发育有着极为重要的影响。作物在生长发育的过程中发生的生物化学反应，都应该在相应的温度下进行。在温度超过或者低于相应的温度时，作物的生长将会受到影响。在温室外部，温度地理位置上随着纬度和海拔的升高而降低，在时间上随着四季和昼夜的交替而周期性的变化，由于温室的结构材料，多采用塑料薄膜或者玻璃，具有良好的热传导性，所以温室外部的温度必将影响温室内部的温度变化。 在一个温室中，温度的控制主要是时间上的温度控制，而不是维度，海拔上的。 温度控制一般包括冬季的采暖和夏季的降温。调节范围一般为15一30，(1)加温。冬季加温的方式主要有:电加温,太阳能加温，水加温，天然气加温等。温室保温可以有效地减少

15、温室内的热损失，提高温室温度，节约能源。温室的保温可以增加温室外部结构的保温厚度，增加覆盖塑料薄膜或者采用双层保温玻璃结构。目前采用较多的保温措施主要有:温室外附加保温材料;降低温室高度，减少温室外表面积。改变温室结构形式，增加采光量.(2)降温。在夏季，室外气温达到30摄氏度以上，温室的半封闭性决定内部温度甚至达到40。这时，紧靠温室的天窗和侧窗通风降温，不可能达到作物适应温度的。因此需要人工降温，常见的降温措施有:采用内喷雾,温室水循环降温系统，风扇，有实力的可以安装空调。2.1.2湿度控制空气中气态水蒸汽的含量称为湿度，湿度也是温室环境控制中相当重要的一个指标。湿度过低说明室内土壤的水分

16、，空气的水分不足，植物就没有正常的水分供应，不能进行正常的蒸腾作用和光合作用，此外空气比较干燥会加大植物叶片失水的速度，植物保持水分的能力降低。湿度过高，虽然植物的蒸腾作用会减弱，植物叶片保持水分能力增加，有利于植物的生长发育。但是湿度高会造成植物叶片的快速生长，作物的主要营养物质大部分用于叶，颈的发育，会影响开花，结果，此外过湿的室内环境容易滋生病虫害。湿度的不正常往往会影响作物的生长状况和产量。湿度控制一般包括低温、阴雨季节的除湿和高温、晴朗大气的加湿。温室的湿度调节范围一般在60一80%RH，精度为士5%RH。湿度的调控影响温度，湿度升高则温度下降，湿度下降则温度升高。除阴雨天外，夏季室

17、内的平均湿度一般在60%左右，这对植物不利，可以使用内喷雾系统进行降温，同时增加湿度，当湿度过大时，可以开启天窗通风降湿。2.1.3光照控制光照作为农作物合成有机物能量的来源，也是影响作物生长的重要环境因素之一。光照强度是物体表现被光照的程度，也即物体表面所得到的光通量与被照面积之比，单位是lx，即单位面积物体表面接受到的光的通量。太阳辐射是外界对温室环境影响的主要的因素之一，它可直接影响室内的温度、湿度、植物的光合作用、呼吸作用。植物叶片的分布决定了叶片接受光照程度的不同上层叶片受光多，下层叶片受光低。不同位置的作物接收到的光照不同，靠近外部的光照足，靠近内部的光照弱。所以在温室内的光照分布

18、也是不均匀的。 在夏季，在下午2点左右，光照很强。室内光照太强，会灼伤植物叶片，会，增加植物的光合午休时间，对植物很不利，可以用遮阳莲进行遮光或者放一些遮阳树枝。冬季和早春季节，日照时间较短，温室的光照度较弱，遇上阴雨天气，室内光照基本需要靠人工提供。光照不足，将会直接影响作物的光合作用合成有机物的效率，导致作物生长受抑，从而严重影响作物的生长。当室内光照不充足的时候有必要进行人工补光增加温室内部的光照条件。目前最常用的温室补光设备是白炽灯。2.1.4二氧化碳控制 植物共合作用合成有机物的效率除了跟光照有光之外还有二氧化碳的浓度有关。二氧化碳是植物合成有机物碳元素的来源。在冬季，为了保持室内温

19、度关闭天窗，将会影响到室内的通风换气，室内二氧化碳的浓度在一定时间内会降低，会影响到植物光合作用的效率，从而使植物生长率显著下降，显然二氧化碳浓度不足将会影响作物的产量。实验表明适合作物成长二氧化碳浓度大约为1000ppm一150Oppm。但不同作物对有略微的不同。增加温室内部二氧化碳浓度的方法有：通风换气采用通风机，室内生炉火等。二氧化碳浓度低会造成植物光合饥饿，影响作物成长，当二氧化碳浓度过高时，可以采用自然通风或者放吸收二氧化碳的化学药剂的方法适当的降低二氧化碳的浓度。2.2总体控制及框图 整个温度，湿度，光照，二氧化碳的控制系统整体分为数据采集部分、数据传输部分，计算机控制部分、温室控

20、制设备部分四部分组成。在农业温室控制系统中，信号数据的采集可以使用各种对应型号的传感器对温室内的温度、空气湿度、土壤水分、光照进行采集，采集的信号通过NI-WSN3202的天线与上位机NI信息采集平台进行数据输出，整个过程是基于ZigBee短距离无线传输协议的。然后将测量结果通过NI信息平台经过数据网线传输到电脑PC机上，也即数据采集卡送至个人计算机，在pc机上用Labview编写相应的接受，显示，控制平台对接受的信息进行相应的控制，对每次接受的信息进行信息反馈，控制温室内部的环境因子控制设备。整个控制系统的流程:被测对象->传感器->WSN3202->NI硬件模块物理通道-

21、>计算机控制平台->温室控制设备。在农业温室控制系统中，信息数据采集是温室测控系统的一个重要组成部分。数据采集是使用各种传感器对温室内的主要环境因子进行数据测量，把测得的这些非电量信号转化为电压或电流等电信号。当然这些电信号比较小，需要进行必要的放大，滤波，调制解调等信号处理。计算机的labview控制平台将接收数据进行显示，反馈，将反馈结果传送给温室控制设备，温室控制设备根据反馈的结果进行相应的温室内部环境因子参数的修定，给作物提供更加优良的生长环境。这个过程主要包括数值数组，图形曲线的显示、数据实时数据保存，实时数据监控、实时信息反馈等。 WSN3202温度传感器湿度传感器光照

22、传感器CO2传感器NI硬件平台计算机Labview信息处理平台温度控制设备湿度控制设备光照控制设备CO2控制设备 图2-1是系统总体控制的流程图 图2-1 系统总体控制的流程图 3 系统的硬件设计3.1 NI硬件平台的构成错误！未找到目录项。 NI硬件平台是一种小巧而坚固的工业化控制与采集系统，利用可重新配置I/O（RIO）FPGA技术实现超高性能和可自定义功能。NI硬件平台包含一个实时处理器与可重新配置的FPGA芯片，适用于可靠的独立嵌入式或分布式应用系统；还包含热插拔工业I/O模块，内置可与传感器/调节器直接连接的信号调理。NI硬件平台展示了一种支持开放访问低层硬件资源的低成本架构。NI硬

23、件平台嵌入式系统可以使用高效的 LabVIEW图形化编程工具进行快速开发。利用NI硬件平台，您可以快速建立嵌入式控制与采集系统，而且该系统的工作性能和优化特性可与专门定制设计的硬件电路相媲美。图3.1为NI硬件信息采集平台。 在PC机安装好各种NI驱动之后，在桌面出现NI MAX图标，点击图标进入我的系统页面点击远程系统进入NI硬件系统模块。用一跟网线连接好PC机和NI硬件平台，在本地连接网络协议中配置合适的IP地址和网关。NI硬件系统的IP地址和PC机在同一个网段内，这样NI硬件与PC机就建立了远程连接。NI硬件信息平台的电源采用大功率的电源，电压大约20-29V左右，不要超过30V，连接好

24、电源，NI远程连接好会在NI平台上显示第2个信号灯正常，软件配置错误或者远程连接错误会让信号灯一闪一闪。硬件通道设置：采用DAQmx采集卡。双击，打开My System下拉菜单，右击Date Neighborhood，选create new指令，选取NI-DAQmx tast，点击NEXT，再选取Generate signals的下拉菜单中Analog output的命令，之后选择Voltage，选择通道，选好后就可以进行设置。 图3-2 NI -WSN3202 图3-1 NI硬件信息采集平台3.2 NI-WSN3202 NI WSN3202测量节点作为一款无线设备,提供4路±10

25、V模拟输入通道和4路双向数字通道。您可以单独将各路数字通道按需要配置为输入、漏极输出或源极输出。借助4节AA电池供电, 可持续运行3年,所以能够很好的实现持续运行和工作；LabVIEW集成和NI-WSN软件可轻松实现网络配置和数据提取，尤其是在数据采集和显示方面会比传统的单片机更有优势；选择针对可编程和不可编程节点；直接的传感器连接; 本次毕业设计就是采用直接让温度，湿度，光照，CO2传感器与WSN3202的输入通道端口连接，传感器获得的数据通过端口送给WSN3202，再通过WSN3202的天线发送出去。 图3-2为NI 3202的实物图。3.3传感器温度传感器。温度传感器是指能感受温度并转换

26、成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。目前，应用最广泛的温度传感器是热电偶和电阻式温度探测器、半导体温度传感器。电阻式温度探测器电阻值随温度增加而增加。最常见的电阻式温度探测器的构成材料是铂、镍极好，可耐受各种化学物质，抗腐蚀性好，是用铜或镍制成的电阻式温度探测器的工作温度范围较低，成本也较低。热电偶由两种不同的金属构成，它们的一端熔接在一起形成一个敏感结，温度变化时将有一个相应的热电势产生，该信号由引线引出。湿度传感器。在选择湿度传感器时应考虑的主要因素有精度、长期稳定

27、性、温度系数、互换性、湿度校正、抗化学腐蚀性等。湿度传感器分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都为在基片涂覆感湿材料形成感湿膜，。电阻式湿敏元件主要包括：氯化锂湿敏元件、碳湿敏元件、陶瓷湿敏元件、氧化铝湿敏元件等。 电阻式湿度传感器响应速度快、体积小，线性度好，较稳定，灵敏度高，产品的互换性差;电容式湿度传感器响应速度快，湿度的滞后量小，产品互换性好，灵敏度高，便于制造，容易实现小型化和集成化，精度较电阻式湿度传感器低。CO2与光照传感器。就目前出现的CO2传感器主要有红外线式、电容式、电化学式、热传导度式等。其中以红外线式和电化学式CO2传感器最为广泛。红外线式CO2传感器产品精

28、度高，功耗小，选择性好，浓度检测范围大，。所以在温室环境控制中大多选用红外线式CO2传感器。光照传感器的种类繁多，在温室环境控制中通常选用硅太阳能电池的感应元件及滤光片构成光照传感器总体硬件设备连接示意图3-2温度传感器湿度传感器光照传感器CO2传感器WSN3202NI硬件平台计算机通信模块继电器下位机温室控制设备 图3-2 总体硬件设备连接示意图4 系统软件设计9 应用Labview编写处理平台软件，实现对4路数据信息的数据显示，保存，监控，整个数据信息采集处理过程如图4-1所示。WSN3202温度传感器湿度传感器光照传感器CO2传感器NI信息采集平台虚拟采集卡Labview信息处理平台数据

29、显示数据存储数据监控 图4-1 数据采集处理流程图4.1数据显示模块 连接在WSN3202的端口的温度，湿度，CO2，光照传感器接受到的信息，通过WSN3202的天线发送给NI平台整个传输过程是基于ZigBee无线传输技术的，计算机接受物理通道中的信息，并将采集的四路信息用数值数组或者图形波形的模式显示出来，此过程称之为信息采集。图4-2为Labview信息采集的前面板和程序版。因为传感器自身的特点，信息采集的时间间隔比较大，在一段时间内采集的信息点数比较少，用图形表示只能显示数据变换大致趋势，在前面板中添加数值数组显示可以更加准确的显示在实时时刻的信息的准确值。 4-2 信息采集显示的程序框

30、图和前面板 在程序板中，右键->Express->输入DAQ助手->右键属性->WSN3202的四个物理通道。在循环控制中选择条件循环，布尔按钮连接上，将波形图放在条件循环中，当布尔开关的值为真时，DAQ中的数据才可以传送到波形图中。反之，则不可以。数值数组显示直接与4路动态数据连接，能后直接显示出4路采集数据信息。在前面板中，鼠标右键->Express->波形显示控件->波形图，建立波形图。右键幅值，选择复制标尺，左右交换。右键波形图，选择属性曲线显示为4，可以显示4条曲线在一个波形中。选择标尺时间X轴为20秒，幅值Y轴有4条根据实际表示的曲线设置合

31、适的显示标尺刻度。右键前面板->控件->开关与按钮->布尔开关在程序框图中添加条件循环来控制波形图的显示。图4-3为实时信息采集的运行状态截图。 图4-3 实时信息采集的运行状态截图 4.2 数据存储模块 DAQ接受到的4路动态的实时信息，在实现显示的同时将其保存为.xls文件格式的数据库，以备将来查询使用，此过程称之为数据信息的保存。 在图4-4中分别为信息保存的程序框图和前面板 图4-4 信息保存的前面板和程序框图在前面板中右键->文本显示空间->Express电子表格，文本输入路径控件，布尔开关和数值显示控件，其中Express表格用来显示已经保存的数据库的

32、数据，保存的数据库的数据的地址可以再文本输入路径控件中自己定义位置或者点击右端的按钮选择已经建好的文件。布尔开关用来控制信息数据库的保存状态，当为真时，就保存，反之则不保存。在程序框图中右键电子表->创建->属性节点->列首字符串设置好数据表的第一行的属性值。为了将实时时间加入电子表格，将数据转换为二进制数据用字符数组方面数组的运算合并成一个新的字符串数组，这个过程涉及到动态数据的转换，数值与字符串的转换，字符串的拼接，移位寄存器的使用，以及二进制文件添加数据的方法等。在数据保存路径中添加D:信息保存1.xls就在相应目录下出现该文件，信息保存的运行状态图如下图4-5 图4-

33、5 信息保存的运行状态图4.3数据监控模块 采集的4路实时信息能够时刻的反映出温室内部的主要环境因子的状态，为了能够给作物提供更加优良的环境，根据作物在特定时间段的环境要求去设定环境因子的要求范围，根据这个范围去监控温室，当超出则报警，反之则不报警，我们称之为温室信息监控。 图4-6,图4-7是信息监控的前面板和程序框图 图4-6信息监控的前面板 图4-7 信息监控的程序框图 在前面板中添加Express电子表格，同样设置好列首字符串的属性值，一共10个属性值。添加12个圆形状态指示灯用于指示当前采集信息的状态，当信息的值在预设的范围内则状态指示灯亮正常，超出上限亮过高，低于下限则亮过低。右端

34、的8个环境因子初值就是确定主要环境因子的合适范围，指示灯控制用于控制是否要开启指示灯，报警器布尔开关用于控制蜂鸣器，数值显示控件来显示报警的次数，当程序运行时，在电子表格中会显示出采集的信息，已经信息对应的状态，记录在电子表格中，并保存为数据库，当有蜂鸣器报警出现则说明有环境变量的值不正常，可以根据指示灯来确定是高了，还是低了，然后打开相应的温室环境因子控制设备，例如加热，降温，保湿，降湿等来补偿温室，以便提供给作物更加合适的生长环境。 在程序框图中选择拆分信号，分成4路信息分别让其与数值输入控件中输入的上限，下限对布尔运算结果为布尔值，对两个布尔结果进行相应的布尔运算就能够确定这个信息的值是

35、否是正常的，过高的，过低的然后连接圆形状态指示灯两个布尔值还能够为字符串选择循环提供门限，让相应的字符串添加到字符数组中去，在电子表格中显示数据信息相应的状态，表格之前添加条件循环，能够控制表格信息的显示。在反馈表路径里面添加路径D:信息监控1.xls就会在相应目录下出现这个文件，运行与段时间之后又数据保存。生成文件如下图所示 图4-8 信息监控的运行状态图4.4平台的总体结构和框图4.4.1信息采集保存控制平台的前面板 图4-9 信息采集保存控制平台的前面板 将前面板的信息采集模块，信息保存模块，以及信息监控模块合并在一起就有了图 4-9。运行使用本平台软件，可以再装有labview的PC机

36、上运行，也可以再没有装的仪器上运行。在没有装的PC机上需要打包生成包含labview安装引擎的EXE文件。点击左上角的连续运行，平台就进入循环状态，开始工作，点击右上角的停止运行按钮，平台就会退出，停止运行。开始运行的时候，按采样间隔中设置好采样的时间，例如1000，表示采样间隔是1000ms即1s程序运行循环一次，这个采样和传感器的采样时间是不同的。传感器的采样间隔是信息从硬件平台传递过来的时间间隔及其速率，是传感器本身自己的属性，是设备制造商已经规定好的。而本平台的间隔是平台重复查询信息采集端口的时间间隔，即1s查询一次端口，查看环境因子信息是否已经重新被采样。如果被采样则修定显示，保存信

37、息，相当于单片机领域的时刻查询端口。设置好采样间隔，可以看见在右上角的数值显示数组中，同时有4路信息显示，对应着实时时间。点击图标控制布尔开关，可以看见在左侧的波形图中，对应着采集信息的变化趋势。因为4路传感器采样间隔比较大，所以在波形图中的X轴时间属性的波动范围要尽量大，以波形图中最少显示5个完整点为宜。在信息保存模块中，在电脑的D盘新建一个EXCEL数据表，文件为.xls的格式，运行时点击文本路径选择，选中新建的EXCEL文件，采集的信息就会在数据库保存布尔开关打开的时候保存到该文件中，当然你也可以在径路文本框中输入你要保存文件的路径，当运行时，在相应的PC机下就会建立相应的保存文件。运行

38、时候数据库就循环不停更新的，可以做到边查，保存同时进行。在信息监控模块中，运行之前最好是先在环境因子初值设定中根据时候作物生长的需要设定合适的环境因子变化范围。例如要表示温度环境因子的变化范围，可以设定温度上限为多少，下限为多少，那么该作物合适的，正常的温度范围就在两个门限之间，当任意时刻的采集信息不在这个范围以内，则我们就认为这个时刻，该温室的温度状态已经不是该作物生长的最佳状态，这个时候就会通过蜂鸣器提出报警，根据信号指示灯，查看是因为超出上限，还是低于下限造成报警。然后启动相应的温室温度控制设备，该加热，该降温进行温室内温度的微调，为农作物提供最佳的温度生长环境。其他的3个主要环境因子的

39、控制也是如此。信号指示灯开关，和蜂鸣器开关去控制相应的部件的工作。历史报警次数数值显示文本框来显示一段时间的温室报警状况。4.4.2信息采集保存控制平台的程序框图 在程序框图中，DAQ中的4路信息首先通过条件循环给波形图，布尔开关控制波形图的开关。当布尔开关为假则4路信息是不能进入波形图的，4路动态信息通过信息拆分分成4路原始信息，经过动态转换成DEL数值信息，与数值输入框的上下限值比较得带2个布尔值，4路一共8个布尔结果，进行一定的布尔运算传送结果给信号指示灯，8个布尔结果还控制着字符串数组的链接来源，其次获取当前的时间和日期，也通过字符数组的添加形成新的字符串数组，这个字符串数组这就是信息

40、反馈表的信息状态来源。最后形成的字符串数组，一方面通过移位寄存器到电子表中，另一方面还可以通过打开，添加，关闭二进制文件的形式添加到数据库中，前提要设置好数据库的保存路径。左下角的列首字符串，是2个电子表格的属性节点。 图4-6 信息采集保存控制平台的程序框图5结束语5.1毕业论文总结本次基于Labview设施农业方法控制研究能够基本实现对温室内部主要环境变量的控制，通过传感器采集的四路温度，湿度，CO2，光照数据信息，经过WSN3202发送给NI硬件平台，通过网线连接到计算机，在PC机上编写Labview控制平台，该控制平台分为3部分。数据显示部分，在数值数组中能够显示实时4路信息的准确值，

41、在波形图中显示信息的变化趋势。在数据保存部分中，在相应路径下建立.XLS文件，采集的信息会保存在这个文件下，并且在前面板中会显示出保存的数据。在数据监控部分，实时信息必须与设定好的环境因子限制范围做比较，得到实时的监控状态，根据这个状态发出警报信息和状态信息，实时数据和实时状态信息保存为数据库。通过信息指示灯和蜂鸣器来判断实时的状态信息，根据这个状态计算机控制温室内部环境修订设备，达到控制温室的目的。5.2设计的不足与展望 在硬件方面，直接采用NI的硬件信息采集平台和WSN3202，减少了用于硬件设计方面的时间消耗。通过WSN3202连接的传感器采集数据，通过WSN3202无线传输天线与硬件信

42、息平台的天线进行短距离的信息传输，基本可以在硬件上的采集和传输工作。这个过程中用到了仅仅一个硬件模块，对于多模块的协调处理没有涉及到是硬件方面的一大不足。 在软件方面，利用Labview编辑信息显示，处理，保存和监控平台能够实现数据信息在界面上的实时显示和处理，在显示的时候能够根据波形图的走势对据信息有一定的预测对用，是一大创新。不足之处就是显示的幅度不能够根据信息的变化幅度调节上下线的标尺。能够很容易的实现波形数据显示，而传统的语言用函数的方法也很难实现。在信息监控方面能够根据已经设计好的参数上下限进行判断。根据判断的结果进行布尔运算给出信息状态，指示灯能够很好的实现4路信息的指示，蜂鸣器虽

43、然能够报警提供示警作用，但是不能独立的给出是哪个环境因子造成的示警，必须根据指示灯，是监控方面的一大不足之处。在监控的时候能够将实时信息的状态保存起来，以便将来查看信息状态进行一定的同期比对。但是不能够只给出警示信息的记录，是监控方面的一大不足之处。 对于虚拟仪器在设施农业方面的应用我觉得会越来越广泛，能够快捷的实现对实时信息的处理和监控，传统方法的主要精力用在信息采集和传输方面，而虚拟仪器能够避免这些。Labview图形化的编程直观，容易上手，必将会在监控，采集，显示，保存方面有很重要地位。参考文献1 国内外设施农业现状及发展趋势J/OL.中国农业在线（网刊）,2002-7-5.2 陈贵林.

44、我国设施农业现状和展望.科技导报.3 李亚敏,商庆芳等.我国设施农业的现状及发展趋势J.北方园艺.2008（03）4 金鑫.用于VXI测试的虚拟仪器和传统仪器的比较J国外电子测量技术,1991（2）：212235 杨乐平,李海涛.虚拟仪器技术概论M.北京:电子工业出版社,2003.6 李萍萍，毛罕平等.智能温室综合环境因子控制的技术效果和合理的参数研究.农业工程学报,1998,9:14(3)7 樊琦.基于LabVIEW的温室环境智能测控系统软件设计实现D.浙江大学,2006.8 周长吉主编.现代温室工程M.北京:化学工业出版社,2003.9 邓炎，王磊等主编.LABVIEW7.1测试技术和仪器应用M.北京：国防工业出版社，2004.10 D.LCritten,B.J.Bailey. A review of greenhouse e