基于LABVIEW的温室管理系统的研究与设计

杨光+范志华+肖戟+苏成贵+于新雨

【摘要】 针对温室有线传感器布线困难，种植人工管理成本高的问题，研发出了一套无线传感器数据采集与管理系统，实现温室内空气的温度、湿度、光照度、土壤湿度等信息量的无线数据采集并根据环境条件要求自动进行温湿度等参数的控制，通过更加精细和动态监控的方式，来对农作物进行管理，更好的感知到农作物的环境，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平。

【关键词】 物联网 无线传输 智能温室管理

引言

智能温室管理系统主要是利用传感器实现设施农业生产环境信息的实时感知。利用集中感知的数据通过无线的方式传输到上位机，通过收集到的农作物生长环境信息与农作物生长条件的数据进行比较，做出分析判断，自动输出控制命令，实现调整温室的灌溉、通风降温，加湿与遮阳等硬件设施的功能，实现设施农业的精准化管理，同时可提高水资源、化肥等农业投入品的利用率和产出率，降低人工管理的运作成本。

一、系统架构

利用LABVIEW开发主体程序，程序主体框架采用事件处理与生产者消费者循环组合程序架构，通过队列将程序中发生的事件进行判断，主程序采用状态机架构，通过“初始化”后执行“采、存、判”，期间如果出现“手动控制”事件，将中断主程序去执行手动控制程序。如果没有，默认执行“智能控制”。

二、方案设计与实现

2.1无线串口数据采集控制器

温室大棚需要采集到参数有温度、湿度、土壤温度、土壤湿度、二氧化碳、光照、大气压力、温室大棚外的风向、风速等传感器指标，采集卡终端有16个采集通道，通过无线串口进行发射，主机进行无线接收。采集卡终端有4个开关量输出通道，接收上位机的无线串口命令控制温室大棚中的灌溉水泵、湿帘水泵、遮光帘电机，发射模块与接收模块的通讯距离可达500米。

虚拟串口需要联网路由器，实现与上位机通讯。同时需要新建COM1，COM2，COM1对应232串口，负责控制无线串口数据采集控制器。COM2对应485串口，负责控制脉冲发生器和变频器，由于脉冲发生器和变频器的控制有各自的控制命令，所以可以共用一个串口。

2.2视频监控技术的实现

上位机通过路由器与网络摄像头进行连接，设置摄像头的固定IP地址，保持与上位机IP同段。在LABVIEW中嵌套网页调用程序来对视频软件进行访问。摄像头被访问前，需要将访问的IP值赋给WEBBOWSERL，同时如果视频按钮被按下则视频头的子程序将会被调用。

2.3步进电机程序设计

步进电机的驱动器是控制通风窗的机构，1个脉冲步进电机转动1.8o，通过步进电机的变速齿轮驱动通风窗，运行速度基数选择范围：256～65535，进行脉冲总数8000对应电机一圈，通风窗一个全开行程需要接收到48000个脉冲，脉冲返回值要有记忆，方便下次发命令控制开窗的距离。

三、结语

本文对LABVIEW软件与无线技术在智能温室管理系统的应用进行了描述，清晰的讲解了该系统建立与实现方案，描述了程序架构、无线通讯等关键环节的相关技术实现原理。本文提出的智能温室管理系统方案已经得到实际应用，实现了数据采集的稳定性、软件使用的实用性。本系统降低了智能温室大棚的建设与运行成本，为现代智能农业提供了科学、合理的解决方案。

参 考 文 献

[1]岂兴明 周建兴 矫津毅 《LABVIEW8.2 中文版入门与典型实例》 2008版

[2] Jeffrey Travis Jim Kring 《Lab VIEW 大学适用教程》 2008版