基于虛擬儀器技術的煙田遠程監測系統設計
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1系統整體設計
煙田生態環境系統的構建方案采用PC-DAQ(基于計算機的數據采集卡)系統，由傳感器、信號調理裝置、數據采集卡和執行機構等設備組成。
本監測系統利用數據采集卡的多路選通開關來完成各硬件數據通道之間的切換，從而實現計算機和一臺數據采集卡對煙葉生長的溫濕度、光照等氣候因子進行實時采集和測量的目的。將采集來的煙田生態環境數據經分析、處理后，在前面板實時顯示和靜態顯示(日平均數歷史數據)，之后將它們存儲起來以便日后查詢和使用。另外，本系統中還增加了網絡傳輸功能，可以實現用戶在本地計算機上開啟并操作遠程服務器端計算機上VI的前面板。
2系統硬件構成
圖1為煙田生態環境監測系統的硬件整體框圖。該系統主要完成對生態環境的數據采集。數據采集系統一般由數據采集硬件、硬件驅動程序和數據采集函數及應用程序幾個部分組成，其基本任務就是用于物理信號的產生和測量。
本監測系統的硬件設備主要有溫度傳感器，濕度傳感器，光照傳感器，數據采集卡和計算機等組成。首先溫濕度傳感器及光照傳感器把溫濕度信號及光照信號轉換為電信號，然后經數據采集卡的AD轉換后傳遞給計算機，最后計算機在對采集的數據進行分析處理后對其進行存儲顯示。
對于硬件的選用，應遵循實用、標準和耐用的原則。在傳感器選擇方面，可以采用LT／W／S室外溫濕度傳感器，其溫度量程是-20～80℃，濕度量程是0～100％；LT／G光照度傳感器，光強測量范圍是0～20萬lux。
本系統中使用NI公司的數據采集卡的PCI-6024，此卡基于PCI總線，支持單極性和雙極性模擬信號輸入，信號輸入范圍分別為-5～+5 V和0～10 V。可提供16路單端／8路差動模擬輸入通道，2路獨立的D／A輸出通道，24線的TTL型數字I／O通道，3個16位定時計數器等多種功能。采用NI公司提供的Measurement Automation軟件進行簡單的設置便可完成系統軟件與數據采集卡之間的通訊。
3煙田監測系統軟件設計
本系統的軟件部分是基于LabVIEW7 Express．應用平臺設計的。按照模塊化的思想，該系統共設計為數據采集、數據實時顯示、數據存儲和網絡傳輸四個模塊。每個模塊可按功能編寫成一個VI，并可通過主控模塊來分別調用。其軟件系統結構框圖如圖2所示。
3.1 主控模塊
主控模塊可以使各模塊之間按照系統的框架協議來協調工作和相互通信，并可實現人機交互。同時主控模塊還提供用戶接口，用戶可以通過該接口發出指令，主控模塊根據指令來調度各功能模塊。本系統提供的形象逼真的儀器軟面板可使用戶使用起來極為方便。
3.2數據采集模塊
數據采集模塊主要完成溫度信號及光照信號的數字信號的轉化，并將其傳遞到計算機。NI公司的數據采集卡的數據采集功能可以由LabVIEW提供的模入模塊中的中級模入函數組合起來實現。
圖3是使用中級模入設計的數據采集程序框圖。先用Device Open.vi模塊打開數據采集設備；然后用AI Config.vi模塊配置數據采集卡，選擇模擬量輸入通道，并指定輸入信號的范圍來調節硬件增益，同時設置采集數據所占用計算機緩沖區的大小及設置掃描間隔；再通過AI Start.vi啟動模入操作，主要用于控制數據采集速率和要獲得的掃描數，這里將Number of scans to acquire (獲得的掃描數)輸入端口值設置為“0”，即選擇連續采集模式，直到清除模入操作為止(如果設置為“-1，’則只要緩沖區滿就停止掃描)；然后通過AI Read.vi從AI Config分配的緩沖中讀取數據，它能控制每次讀取的點數、讀取數據在緩沖中的位置等，輸出是一個二維數組，每一列數據對應于通道列表中的一個通道；最后通過AI Clear.vi模塊清除模人操作、清除計算機中分配的緩沖及釋放所有數據采集的資源。
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