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， 已嚴重威脅到人類的可持續(xù)發(fā)展。因此，世界各國紛紛將眼 光轉(zhuǎn)向依靠科技進步來實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的增長。虛擬儀器技術(shù)是 20世紀(jì)9o年代計算機系統(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完成各種測 試、測量和自動化的應(yīng)用，決定了它在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的廣闊發(fā)展 前景。國內(nèi)對于虛擬儀器的研究開發(fā)起步較晚，因此我國的 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、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及管理教育等緊密結(jié)合起來，最 大限度地優(yōu)化各項農(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| 照度計| 噪音計| 輻照計| 聲級計| 溫濕度計| 紅外線測溫儀| 溫濕度儀| 紅外線溫度計| 露點儀| 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(shù)據(jù)采集；② 數(shù) 據(jù)測試和分析；③結(jié)果輸出顯示。其中數(shù)據(jù)分析和結(jié)果輸出 可由基于計算機的軟件系統(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(tǒng)，通過不同的軟件來實現(xiàn)功能 完全不同的各種測量測試儀器，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“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 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 發(fā)平臺，是目前國際上應(yīng)用最為廣泛的數(shù)據(jù)采集和控制開發(fā) 環(huán)境之一，Labview采用強大的圖形化編程語言(G語言)，編 程方便、簡單，人機界面友好直觀，具有強大的數(shù)據(jù)可視化分 析和儀器控制等特點。Labview功能強大，對數(shù)據(jù)采集提供了 儀器庫、GPIB庫、RS-232庫、VXI庫、VISA庫；對數(shù)據(jù)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(jié)點使得用戶可以使用由c或 c++語言編譯的程序模塊，使1．t~／iew成為一個開放的開發(fā) 平臺。／_abview還直接支持動態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)、結(jié)構(gòu)化查詢語言(SQL)、TCP和UDP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等。 使用Labview開發(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)建獨立的可執(zhí)行 程序，能夠擺脫開發(fā)環(huán)境而單獨運行。

2 虛擬儀器在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用
2．1 在自動灌溉中的應(yīng)用幾年前，美國~ tica利用虛 擬儀器技術(shù)開發(fā)了一套AgriMate自動溉系統(tǒng)L2j，系統(tǒng)中的現(xiàn) 場處理器由運行于Lab VIEW 的個人計算機控制(它利用RS 一232串行通信口與計算機連接)。現(xiàn)場處理器配置了模擬 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一個儀器狀態(tài)面板，這 些狀態(tài)用定做的指示器識別，其定做的目標(biāo)能方便地用Lab． VIEW輸入和控制，用戶只要監(jiān)測這個狀態(tài)面板和簡單地觀 察指示器的顏色，即可監(jiān)測整個系統(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 點即可改變灌溉計劃；通過監(jiān)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(shù)據(jù)庫也提供硬 拷貝灌溉狀態(tài)報告。檢測到降雨時，這種報告每天或每小時 進行修改。LabVIEW使編程變得容易。通過協(xié)調(diào)，可使所有 灌溉都服從當(dāng)?shù)仉娏�公司的時間使用規(guī)定，若在晚上有利的 時間灌溉，能節(jié)約50％用泵抽水的費用。
2．2 在水果自動分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)機械工 程學(xué)院于1998年利用面向?qū)ο蟮奶摂M儀器開發(fā)工具lab Windows／CVI，開發(fā)了蘋果自動分選系統(tǒng)l3』。該系統(tǒng)通過實 時圖像采集與分析，根據(jù)檢測結(jié)果控制不同等級電磁閥門的 開閉，完成蘋果等級分選。該系統(tǒng)由PC PentiumH／233MHz計 算機、IMAQ．PCT-1408圖像采集卡、PC．TIO．10定時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，通過控制面板，用戶可控制系統(tǒng)的運行并且獲 得評判結(jié)果。圖像采集窗口則顯示位于傳送帶上相應(yīng)的蘋 果圖像。系統(tǒng)通過一個數(shù)據(jù)庫獲得評判標(biāo)準(zhǔn)，并通過IMAQ Vision的圖像分析處理函數(shù)，對蘋果品質(zhì)進行分析，最后得出 蘋果等級的鑒定結(jié)果，同時啟動相應(yīng)的電磁閥進行分選。