虚拟仪器技术在现代农业生产中的应用

虚拟仪器技术在现代农业生产中的应用

 随着农业机械化的发展，农业生产力获得了空前的发 展，产量大幅度提高，但也造成了环境的破坏和资源的枯竭， 已严重威胁到人类的可持续发展。因此，世界各国纷纷将眼 光转向依靠科技进步来实现农业的增长。虚拟仪器技术是 20世纪9o年代计算机系统和仪器系统技术革命的产物，它 以高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测 试、测量和自动化的应用，决定了它在农业领域的广阔发展 前景。国内对于虚拟仪器的研究开发起步较晚，因此我国的 农业科技工作者必须利用和掌握虚拟仪器技术，把虚拟仪器 技术与农艺、农机、农业生产及管理教育等紧密结合起来，最 大限度地优化各项农业资源与合理配备生产要素，获取最大 生产效益。风速计| 照度计| 噪音计| 辐照计| 声级计| 温湿度计| 红外线测温仪| 温湿度仪| 红外线温度计| 露点仪| 亮度计| 温度记录仪| 温湿度记录仪| 光功率计|

1 虚拟仪器概念
所有测量测试仪器的主要功能包括：①数据采集；② 数 据测试和分析；③结果输出显示。其中数据分析和结果输出 可由基于计算机的软件系统完成，因此只要再提供一定的数 据采集硬件，就可构成基于计算机组成的测量测试仪器。虚 拟仪器可使用相同的硬件系统，通过不同的软件来实现功能 完全不同的各种测量测试仪器，即软件系统是虚拟仪器的核 心，软件可定义为各种仪器，因此可以说“软件即仪器”⋯。 与传统仪器相比，虚拟仪器在智能化程度、处理能力、性能价 格比、网络远程测控、升级换代等方面具有明显的技术优势。 Labview是虚拟仪器领域中最具代表性的图形化程序开 发平台，是目前国际上应用最为广泛的数据采集和控制开发 环境之一，Labview采用强大的图形化编程语言(G语言)，编 程方便、简单，人机界面友好直观，具有强大的数据可视化分 析和仪器控制等特点。Labview功能强大，对数据采集提供了 仪器库、GPIB库、RS-232库、VXI库、VISA库；对数据分析提供 了格式化I／O库、Advanced Analysis软件库以及信号处理软件 包。I~lbview还提供了CIN节点使得用户可以使用由c或 c++语言编译的程序模块，使1．t~／iew成为一个开放的开发 平台。／_abview还直接支持动态数据交换(DDE)、结构化查询语言(SQL)、TCP和UDP网络协议等。 使用Labview开发环境，用户可以创建32位的编译程 序，从而为常规的数据采集、测试等任务提供了更快的执行 速度。Iabview是真正的编译器，用户可以创建独立的可执行 程序，能够摆脱开发环境而单独运行。

2 虚拟仪器在现代农业生产中的应用
2．1 在自动灌溉中的应用几年前，美国~ tica利用虚 拟仪器技术开发了一套AgriMate自动溉系统L2j，系统中的现 场处理器由运行于Lab VIEW 的个人计算机控制(它利用RS 一232串行通信口与计算机连接)。现场处理器配置了模拟 输入、锁存和继电器板，各种检测器和传感器以星形排列的 方式与它相连。 LabviEW图形化软件提供给用户一个仪器状态面板，这 些状态用定做的指示器识别，其定做的目标能方便地用Lab． VIEW输入和控制，用户只要监测这个状态面板和简单地观 察指示器的颜色，即可监测整个系统。用户以这种面板能监 控水箱水位、阀门位置、泵的状态和土壤湿度等；而修改设定 点即可改变灌溉计划；通过监测降雨情况，可使灌溉计划中 考虑到额外的水。AgriMate产生的制表软件数据库也提供硬 拷贝灌溉状态报告。检测到降雨时，这种报告每天或每小时 进行修改。LabVIEW使编程变得容易。通过协调，可使所有 灌溉都服从当地电力公司的时间使用规定，若在晚上有利的 时间灌溉，能节约50％用泵抽水的费用。
2．2 在水果自动分拣系统中的应用 中国农业大学机械工 程学院于1998年利用面向对象的虚拟仪器开发工具lab Windows／CVI，开发了苹果自动分选系统l3』。该系统通过实 时图像采集与分析，根据检测结果控制不同等级电磁阀门的 开闭，完成苹果等级分选。该系统由PC PentiumH／233MHz计 算机、IMAQ．PCT-1408图像采集卡、PC．TIO．10定时I／0板、光 电传感器、CCD摄像头、电磁阀等组成，应用软件采用lab Windows／CVI开发。广州市骏凯电子科技有限公司系统用户界面分为控制面板和图像采集 窗口两部分，通过控制面板，用户可控制系统的运行并且获 得评判结果。图像采集窗口则显示位于传送带上相应的苹 果图像。系统通过一个数据库获得评判标准，并通过IMAQ Vision的图像分析处理函数，对苹果品质进行分析，最后得出 苹果等级的鉴定结果，同时启动相应的电磁阀进行分选。