虛擬儀器技術(shù)在現代農業(yè)生產(chǎn)中的應用

 隨著(zhù)農業(yè)機械化的發(fā)展，農業(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， 已嚴重威脅到人類(lèi)的可持續發(fā)展。因此，世界各國紛紛將眼 光轉向依靠科技進(jìn)步來(lái)實(shí)現農業(yè)的增長(cháng)。虛擬儀器技術(shù)是 20世紀9o年代計算機系統和儀器系統技術(shù)革命的產(chǎn)物，它 以高性能的模塊化硬件，結合高效靈活的軟件來(lái)完成各種測 試、測量和自動(dòng)化的應用，決定了它在農業(yè)領(lǐng)域的廣闊發(fā)展 前景。國內對于虛擬儀器的研究開(kāi)發(fā)起步較晚，因此我國的 農業(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)與農藝、農機、農業(yè)生產(chǎn)及管理教育等緊密結合起來(lái)，最 大限度地優(yōu)化各項農業(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| 照度計| 噪音計| 輻照計| 聲級計| 溫濕度計| 紅外線(xiàn)測溫儀| 溫濕度儀| 紅外線(xiàn)溫度計| 露點(diǎn)儀| 亮度計| 溫度記錄儀| 溫濕度記錄儀| 光功率計|

1 虛擬儀器概念
所有測量測試儀器的主要功能包括：①數據采集；② 數 據測試和分析；③結果輸出顯示。其中數據分析和結果輸出 可由基于計算機的軟件系統完成，因此只要再提供一定的數 據采集硬件，就可構成基于計算機組成的測量測試儀器。虛 擬儀器可使用相同的硬件系統，通過(guò)不同的軟件來(lái)實(shí)現功能 完全不同的各種測量測試儀器，即軟件系統是虛擬儀器的核 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 )遠程測控、升級換代等方面具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。 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，是目前國際上應用最為廣泛的數據采集和控制開(kāi)發(fā) 環(huán)境之一，Labview采用強大的圖形化編程語(yǔ)言(G語(yǔ)言)，編 程方便、簡(jiǎn)單，人機界面友好直觀(guān)，具有強大的數據可視化分 析和儀器控制等特點(diǎn)。Labview功能強大，對數據采集提供了 儀器庫、GPIB庫、RS-232庫、VXI庫、VISA庫；對數據分析提供 了格式化I／O庫、Advanced Analysis軟件庫以及信號處理軟件 包。I~lbview還提供了CIN節點(diǎn)使得用戶(hù)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。／_abview還直接支持動(dòng)態(tài)數據交換(DDE)、結構化查詢(xún)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(hù)可以創(chuàng )建32位的編譯程 序，從而為常規的數據采集、測試等任務(wù)提供了更快的執行 速度。Iabview是真正的編譯器，用戶(hù)可以創(chuàng )建獨立的可執行 程序，能夠擺脫開(kāi)發(fā)環(huán)境而單獨運行。

2 虛擬儀器在現代農業(yè)生產(chǎn)中的應用
2．1 在自動(dòng)灌溉中的應用幾年前，美國~ tica利用虛 擬儀器技術(shù)開(kāi)發(fā)了一套AgriMate自動(dòng)溉系統L2j，系統中的現 場(chǎng)處理器由運行于Lab VIEW 的個(gè)人計算機控制(它利用RS 一232串行通信口與計算機連接)�，F場(chǎng)處理器配置了模擬 輸入、鎖存和繼電器板，各種檢測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(hù)一個(gè)儀器狀態(tài)面板，這 些狀態(tài)用定做的指示器識別，其定做的目標能方便地用Lab． VIEW輸入和控制，用戶(hù)只要監測這個(gè)狀態(tài)面板和簡(jiǎn)單地觀(guān) 察指示器的顏色，即可監測整個(gè)系統。用戶(hù)以這種面板能監 控水箱水位、閥門(mén)位置、泵的狀態(tài)和土壤濕度等；而修改設定 點(diǎn)即可改變灌溉計劃；通過(guò)監測降雨情況，可使灌溉計劃中 考慮到額外的水。AgriMate產(chǎn)生的制表軟件數據庫也提供硬 拷貝灌溉狀態(tài)報告。檢測到降雨時(shí)，這種報告每天或每小時(shí) 進(jìn)行修改。LabVIEW使編程變得容易。通過(guò)協(xié)調，可使所有 灌溉都服從當地電力公司的時(shí)間使用規定，若在晚上有利的 時(shí)間灌溉，能節約50％用泵抽水的費用。
2．2 在水果自動(dòng)分揀系統中的應用 中國農業(yè)大學(xué)機械工 程學(xué)院于1998年利用面向對象的虛擬儀器開(kāi)發(fā)工具lab Windows／CVI，開(kāi)發(fā)了蘋(píng)果自動(dòng)分選系統l3』。該系統通過(guò)實(shí) 時(shí)圖像采集與分析，根據檢測結果控制不同等級電磁閥門(mén)的 開(kāi)閉，完成蘋(píng)果等級分選。該系統由PC PentiumH／233MHz計 算機、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用戶(hù)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(hù)可控制系統的運行并且獲 得評判結果。圖像采集窗口則顯示位于傳送帶上相應的蘋(píng) 果圖像。系統通過(guò)一個(gè)數據庫獲得評判標準，并通過(guò)IMAQ Vision的圖像分析處理函數，對蘋(píng)果品質(zhì)進(jìn)行分析，最后得出 蘋(píng)果等級的鑒定結果，同時(shí)啟動(dòng)相應的電磁閥進(jìn)行分選。