基于LabVIEW的温室环境集成测控系统开发

严桂林

摘 要：为了实现温室大棚各参数的精确控制和自动化，提高温室蔬菜种植产量和品质，文中开发了一种基于LabVIEW的温室环境集成测控系统，实现了大棚内温度、湿度、土壤湿度、光照度、CO2浓度的自动测控，以及卷帘电机的自动化控制，阐明了LabVIEW网络通信模块、数据库模块和网络视频模块开发方法。通过LabVIEW软件极大地缩短了系统的开发时间，提高了温室环境自动控制水平。

关键词：温室大棚；LabVIEW；网络通信；数据库

中图分类号：TP391.42 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）07-0-03

0 引 言

随着计算机技术的发展，其在设施农业的应用越来越广泛，通过计算机实现设施农业的自动化控制与对温室蔬菜大棚的精准控制，可以大大降低劳动强度，提高作物的产量和品质，对于大面积农业温室蔬菜大棚的集成化、批量化、智能化控制具有深远影响。我们通过LabVIEW软件成功开发出了温室环境集成测控系统，实现了大棚内温度、湿度、土壤湿度、光照度、CO2浓度的自动测控，以及卷帘电机的自动化控制，同时采用LabVIEW网络通信模块、数据库模块和网络视频模块成功实现了数据远程通信、上传以及远程视频监控，并取得了良好的效果。

1 温室测控系统的基本组成

温室环境集成测控系统主要实现温室内温度、湿度、土壤湿度、光照度、CO2浓度数据的采集，并实时控制各参量的值，以使温室内环境时刻保持适宜作物生长的水平；根据系统设定时间控制卷帘电机，实现自动卷帘功能；通过实时接收网络摄像机采集温室内、外图像，以便管理员在控制室进行远程监控；同时将采集到的温室内各环境参数上传数据库服务器，并统计，以便管理人员分析决策。系统组成框图如图1所示。

2 系统前面板设计

系统框体设计所需控制面板如图2所示。

系统前面板主要包含视频监视模块，环境参数显示模块与实时波形显示模块，通过选项卡控件实现历史记录、报警记录、系统设置和电机控制面板的切换，各面板如图3、图4、图5、图6所示。

3 系统后面板设计

3.1 UDP网络通信模块编程

网络通信模块采用UDP通信，主机采用服务器工作模式接收下位机发送的数据，程序框图如图7所示。

采用UDP通信模式只需设定好本机端口号和下位机端口号，主机便会自动接收下位机发来的数据，无需验证地址，大大提高了数据通信速率。发送数据及命令则采用UDP广播通信方式和远程地址方式即可对所有下位机广播发送也可指定地址发送。

3.2 数据处理模块编程

数据处理模块主要实现对接收数据的处理，解析接收到的数据包，获得各参数值并显示，程序框图如图8所示。

为了提高数据吞吐率，在这里采用队列方式，通过队列操作控件建立数据队列，如图9所示。

3.3 数据库模块编程

数据库模块主要实现温室内环境参数的实时记录，通过数据库记录数据可以提高数据利用率，可通过数据库服务器远程访问获取大棚内数据，通过MySQL数据库实现。这里需要在主机安装数据库接口驱动程序mysql-connector-odbc.msi，Navicat8.exe和MySQL數据库，它们可以通过网络下载安装，安装完Connector to ODBC之后，在控制面板—管理工具——数据源（ODBC）的驱动程序中就可以看到MySQL的驱动程序了，即MySQL ODBC 5.2 ANSI Driver。该驱动要被使用在LabVIEW进行数据库的访问。同时LabVIEW软件需要安装LabSQL工具包，LabSQL文件夹放至LabVIEW安装目录下的user.lib文件夹下即可。

数据库模块程序框图如图10所示，从队列输出的数据经簇打包送入数据库子VI，子VI程序框图如图11所示。

这里需要采用SQL语言来实现数据库操作，本例中需要将各参数写入数据库，则相应的SQL语句为INSERT INTO jilu（Date，Time，DPBH，Temp1，Temp2，Temp3，Temp4，Temp，Kqsd1，Kqsd2，Kqsd3，Kqsd4，Kqsd，Trsd1，Trsd2，Trsd3，Trsd4，Trsd，CO21，CO22，CO2，Gzd，FD，BJ）。

3.4 视频采集模块编程

采用网络摄像头来实时采集大棚内外的图像，LabVIEW中采用方法节点来获取网络视频地址，以及网络摄像头各控制参量，视频采集模块如图12所示。

IP地址的方法名为IpServerIp，端口地址方法名为IPort，用户名方法为IpUserName，IP地址、端口地址和用户名可通过网络摄像头客户端软件查询。

3.5 电机控制模块编程

卷帘电机控制主要是向下位机发送电机控制命令，下位机接收后解析数据，获取命令，其程序框图如图13所示。

控制命令经打包后发送至网络发送模块，经指定地址下位机接收实现控制，也可广播发送进行集中控制。

4 系统测试及结果

系统软件编写完毕后即可投入测试，测试时可先分模块测试，最后集中测试。测试结果如图14所示。

5 结 语

经测试验证，我们设计的温室环境集成测控系统运行正常，且由于采用了网络通信方式，极大地提高了数据通信速率，也大大简化了农业园区内复杂的布线，采用无线路由模式还可减少有线网络，大大降低成本。

参考文献

[1]刘桂礼，宫玉林，孔全存，等.基于LabVIEW设计的蔬菜大棚种植监控系统[J].农业现代化研究，2015，36（1）：54-159.

[2]黄国兴.基于LabVIEW的网络通信方法用[J].新技术新工艺，2008（10）： 40-42.

[3]李建飞，靖文.基于ZigBee和LabVIEW的智能农业大棚温湿度监测系统设计[J].现代农业科技，2013（5）：205.

[4]王凡，杨亮.基于开源硬件与虚拟仪器的智能农业监测系统设计[J].电子技术应用，2015，41（4）：73-76.

[5]刘杰，张亮，阳元泽.基于LabSQL的LabVIEW数据库访问[J].数字技术与应用，2014（11）：98-99.

[6]涂朴，邱永正.智能农业系统可视化操作平台[J].物联网技术，2016，6（7）：102-103.

[7]牛冲丽，王涛.面向农业生产智能管理与追溯的物联网应用研究[J].物联网技术，2015，5（2）：86-88.

[8]樊琦.基于LabVIEW的温室环境智能测控系统软件设计实现[D].杭州：浙江大学，2006.