基于LABVIEW的溫室管理系統的研究與設計

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，研發出了一套無線傳感器數據采集與管理系統，實現溫室內空氣的溫度、濕度、光照度、土壤濕度等信息量的無線數據采集并根據環境條件要求自動進行溫濕度等參數的控制，通過更加精細和動態監控的方式，來對農作物進行管理，更好的感知到農作物的環境，達到“智慧”狀態，提高資源利用率和生產力水平。

【關鍵詞】 物聯網 無線傳輸 智能溫室管理

引言

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

一、系統架構

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

二、方案設計與實現

2.1無線串口數據采集控制器

溫室大棚需要采集到參數有溫度、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，發射模塊與接收模塊的通訊距離可達500米。

虛擬串口需要聯網路由器，實現與上位機通訊。同時需要新建COM1，COM2，COM1對應232串口，負責控制無線串口數據采集控制器。COM2對應485串口，負責控制脈沖發生器和變頻器，由于脈沖發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視頻監控技術的實現

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，運行速度基數選擇范圍：256～65535，進行脈沖總數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的應用進行了描述，清晰的講解了該系統建立與實現方案，描述了程序架構、無線通訊等關鍵環節的相關技術實現原理。本文提出的智能溫室管理系統方案已經得到實際應用，實現了數據采集的穩定性、軟件使用的實用性。本系統降低了智能溫室大棚的建設與運行成本，為現代智能農業提供了科學、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