Labview的大棚温湿度检测系统设计
Labview的大棚温湿度检测系统设计[20200121210128]
摘要
现如今，温室大棚已经成为设施农业不可或缺的组成部分，而随着科技的发展，一般的人工温室大棚已经不能满足现代人们的需要，因此，实现大棚的自动化势在必行，而实现大棚科学化、自动化的基本保障就是大棚检测系统。
本文讲述了基于Labview的大棚温湿度检测系统设计的详细制作过程，其内容主要包括硬件电路设计、软件设计和网络发布。硬件电路由温度采集电路、湿度采集电路及控制电路组成；软件设计包括用户登录、数据采集和用户操作三个模块；网络发布采用LabVIEW自带的Web服务器和发布工具实现网页发布，使得用户能够远程操控前面板。该系统采用NI ELVIS II数据采集卡对温湿度传感器检测出来的电压信号进行采集，Labview作为上位机用以实现曲线实时显示、报警提示、上下限设定以及超限后作出相应的调整以实现实时控制等功能。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:温室大棚温度湿度LabviewELVIS
目录
1. 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 课题研究的目的及意义 2
1.3 虚拟仪器技术 2
1.3.1虚拟仪器的概念及系统结构 2
1.3.2 虚拟仪器技术的主要特点 3
1.4 LabVIEW软件介绍 4
1.5 研究内容与论文结构 4
1.5.1 研究内容 4
1.5.2 论文结构 4
2. 基于LabVIEW的大棚温湿度检测系统的设计方案 6
2.1 系统方案设计 6
2.2 系统构成及各部分功能简介 6
3. 系统硬件设计 8
3.1 温度数据采集模块 8
3.1.1 热敏电阻的介绍 8
3.1.2 热敏电阻典型测量电路 10
3.1.3 温度采集电路 10
3.2 湿度数据采集模块 11
3.2.1 湿度传感器的选择 11
3.2.2 湿度传感器的外形尺寸和接口定义 11
3.2.3 湿度传感器性能和电气特性 12
3.2.4 湿度采集电路 14
3.3 温湿度控制模块 15
4. 系统软件设计 16
4.1 系统软件设计方案 16
4.2 NI ELVIS的常用函数 16
4.3 基于Labview的大棚温湿度检测系统的软件设计 18
4.3.1 用户登陆 19
4.3.2 实时采集 20
4.3.3用户操作 22
4.4 网络发布 24
4.4.1 发布LabVIEW Web 程序的设置 24
4.4.2 发布程序的前面板 25
4.4.3 HTML文件的发布 25
5. 基于LabVIEW的大棚温湿度检测系统的测试分析 30
5.1 系统测试分析的思路 30
5.2 系统测试分析前的准备工作 30
5.3 系统测试分析的过程和结果 30
6. 总结 36
参考文献 37
致谢 38
1. 绪论
1.1 课题背景
目前，我国大多数温室大棚仍采用人工操作或者机电式操作。这些操作都存在着劳动强度大、能量损耗大等缺点。由于这些落后的操作，我国的生产力水平比国外一些同行业要差，且人工大棚的经济效益也差，这严重影响了我国的生产力水平的提高。传统的人工控制大棚大多依靠工作人员的实际管理经验来提高生产水平，由于必要的先进测量手段的缺乏，使得环境控制很不稳定，生产水平和综合经济效益的进一步提高也受到了严重的影响，这样严重浪费人力、物力和能源。为了进一步提高生活、生产水平，采用先进的测试手段来指导生活已成为刻不容缓的重要任务。
数据采集装置经历了很长时间的发展，从二十世纪50年代的美国研制出来的数据采集测试系统到二十世纪60年代以后的成套的数据采集产品，从开始主要应用于军事领域然后逐渐的扩散到其他实际应用中。从70年代起，数据采集系统发展过程中逐渐分为两类，一类是实验室数据采集系统，一类是工业现场数据采集系统；到了80年代，数据采集装置已经实现了用软件代替部分硬件，降低了成本和体积，同时还能大大增加性能；20世纪90年代至今，数据采集系统已经被一些技术先进的国家成功的运用到了军事、航空电子设备及宇航技术、工业等领域[1]。该阶段的数据采集系统采用模块式结构，根据实际的应用要求，只要简单的增加模块、更改模块和系统编程，扩展或修改系统，就能迅速组成一个新的系统。
如今，在所有的数据采集仪器中，美国国家仪器公司的教学实验室虚拟仪器套件(NI ELVIS)由于具有可用于原型设计及动手设计等优势而被广泛用于数据采集系统中[2]。该平台集成了12款常用仪器，为实验者提供了很大的方便，是不可多得的实验仪器。
NI ELVIS可通过USB与PC机接口连接，实现快速的测量采集及显示。在LabVIEW图形化系统的基础上，NI ELVIS能够与LabVIEW快捷的连接与传递数据，进而全面的发挥虚拟仪器技术的灵活性及自定义功能。
1.2 课题研究的目的及意义
温湿度不仅与人类的生产生活有着密切的关系，而且也与工业生产有着不可分割的联系，在工业生产中，温湿度一直处在一个相当重要的位置，因为它们是工业生产中最常见最基本的工艺参数，例如在电子、机械等此类工业中广泛需要实现对温度、湿度的检测和控制。
温度和湿度是大棚检测系统中的主要参数，若控制措施不力，不仅会使农作物生长受挫，还会造成无法补救的损失。实时检测大棚温湿度，并及时采取相应的处理措施，对于促进作物生长，改善作物品质是非常有必要的。
传统的大棚温湿度监测是人工监测，采用人为的读取温度计、湿度计的方式进行监测，这种模式不仅效率低下，不利于人才资源的充分利用，而且人工维护还缺乏完整的管理系统。除此之外人工监测还存在偶然性，因为这种方式是每隔一段时间读取一次大棚内温湿度，这样外界干扰对监测的结果有很大的影响。
自动化的检测系统是利用温湿度传感器实时采集温湿度信号，转化成电压信号通过数据采集卡传输到上位机LabVIEW中，然后由LabVIEW中用户编写的程序进行分析处理，操作人员只需通过上位机上的实时显示图表及操作按钮便可完成对大棚内温湿度的监测与调整。本设计中的检测系统就可以解决传统人工监测中的人才资源浪费，这是由自动化检测系统的智能化设计所决定的。
本设计旨在减少浪费人力资源，提高温室大棚的科学化与自动化，为大棚内作物提供更加舒适的环境，以提高作物的产量及品质。
1.3 虚拟仪器技术
测量仪器发展至今，大概经历了模拟仪器、分立元件式仪器、数字化仪器和智能仪器这四个发展历程[2]。随着电子技术和计算机网络的高速发展，新的测量理论、方法和仪器不断出现。其中计算机的发展最为突出，由于计算机软件技术与测量系统可以更加紧密地结合，因此，出现了新的仪器概念-虚拟仪器。
1.3.1虚拟仪器的概念及系统结构
所谓的虚拟仪器就是利用计算机显示器的显示功能来代替传统仪器的控制面板，利用计算机的软件功能实现信号和数据的运算、分析和处理，利用I/O接口连接外部设备完成信号的采集与测量，从而完成各种功能的一种计算机仪器系统[3]。虚拟仪器与传统仪器的比较如下表1-1。
表1-1 传统仪器和虚拟仪器的对比
1.3.2 虚拟仪器技术的主要特点
（1）虚拟仪器的硬件是通用的
虚拟仪器的硬件是由计算机和测试模块构成，虚拟仪器的基础硬件平台是通用计算机，这个平台可以支撑仪器完成信号采集、数据处理和记录显示三个基本功能；硬件测试模块也是通用的，使用不同的测试软件，在相同信号调理、采集、A/D转换器的硬件平台上，可构造出“数字示波器”、“电子计数器”、 “频谱分析仪”等多种电子仪器。
摘要
现如今，温室大棚已经成为设施农业不可或缺的组成部分，而随着科技的发展，一般的人工温室大棚已经不能满足现代人们的需要，因此，实现大棚的自动化势在必行，而实现大棚科学化、自动化的基本保障就是大棚检测系统。
本文讲述了基于Labview的大棚温湿度检测系统设计的详细制作过程，其内容主要包括硬件电路设计、软件设计和网络发布。硬件电路由温度采集电路、湿度采集电路及控制电路组成；软件设计包括用户登录、数据采集和用户操作三个模块；网络发布采用LabVIEW自带的Web服务器和发布工具实现网页发布，使得用户能够远程操控前面板。该系统采用NI ELVIS II数据采集卡对温湿度传感器检测出来的电压信号进行采集，Labview作为上位机用以实现曲线实时显示、报警提示、上下限设定以及超限后作出相应的调整以实现实时控制等功能。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:温室大棚温度湿度LabviewELVIS
目录
1. 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 课题研究的目的及意义 2
1.3 虚拟仪器技术 2
1.3.1虚拟仪器的概念及系统结构 2
1.3.2 虚拟仪器技术的主要特点 3
1.4 LabVIEW软件介绍 4
1.5 研究内容与论文结构 4
1.5.1 研究内容 4
1.5.2 论文结构 4
2. 基于LabVIEW的大棚温湿度检测系统的设计方案 6
2.1 系统方案设计 6
2.2 系统构成及各部分功能简介 6
3. 系统硬件设计 8
3.1 温度数据采集模块 8
3.1.1 热敏电阻的介绍 8
3.1.2 热敏电阻典型测量电路 10
3.1.3 温度采集电路 10
3.2 湿度数据采集模块 11
3.2.1 湿度传感器的选择 11
3.2.2 湿度传感器的外形尺寸和接口定义 11
3.2.3 湿度传感器性能和电气特性 12
3.2.4 湿度采集电路 14
3.3 温湿度控制模块 15
4. 系统软件设计 16
4.1 系统软件设计方案 16
4.2 NI ELVIS的常用函数 16
4.3 基于Labview的大棚温湿度检测系统的软件设计 18
4.3.1 用户登陆 19
4.3.2 实时采集 20
4.3.3用户操作 22
4.4 网络发布 24
4.4.1 发布LabVIEW Web 程序的设置 24
4.4.2 发布程序的前面板 25
4.4.3 HTML文件的发布 25
5. 基于LabVIEW的大棚温湿度检测系统的测试分析 30
5.1 系统测试分析的思路 30
5.2 系统测试分析前的准备工作 30
5.3 系统测试分析的过程和结果 30
6. 总结 36
参考文献 37
致谢 38
1. 绪论
1.1 课题背景
目前，我国大多数温室大棚仍采用人工操作或者机电式操作。这些操作都存在着劳动强度大、能量损耗大等缺点。由于这些落后的操作，我国的生产力水平比国外一些同行业要差，且人工大棚的经济效益也差，这严重影响了我国的生产力水平的提高。传统的人工控制大棚大多依靠工作人员的实际管理经验来提高生产水平，由于必要的先进测量手段的缺乏，使得环境控制很不稳定，生产水平和综合经济效益的进一步提高也受到了严重的影响，这样严重浪费人力、物力和能源。为了进一步提高生活、生产水平，采用先进的测试手段来指导生活已成为刻不容缓的重要任务。
数据采集装置经历了很长时间的发展，从二十世纪50年代的美国研制出来的数据采集测试系统到二十世纪60年代以后的成套的数据采集产品，从开始主要应用于军事领域然后逐渐的扩散到其他实际应用中。从70年代起，数据采集系统发展过程中逐渐分为两类，一类是实验室数据采集系统，一类是工业现场数据采集系统；到了80年代，数据采集装置已经实现了用软件代替部分硬件，降低了成本和体积，同时还能大大增加性能；20世纪90年代至今，数据采集系统已经被一些技术先进的国家成功的运用到了军事、航空电子设备及宇航技术、工业等领域[1]。该阶段的数据采集系统采用模块式结构，根据实际的应用要求，只要简单的增加模块、更改模块和系统编程，扩展或修改系统，就能迅速组成一个新的系统。
如今，在所有的数据采集仪器中，美国国家仪器公司的教学实验室虚拟仪器套件(NI ELVIS)由于具有可用于原型设计及动手设计等优势而被广泛用于数据采集系统中[2]。该平台集成了12款常用仪器，为实验者提供了很大的方便，是不可多得的实验仪器。
NI ELVIS可通过USB与PC机接口连接，实现快速的测量采集及显示。在LabVIEW图形化系统的基础上，NI ELVIS能够与LabVIEW快捷的连接与传递数据，进而全面的发挥虚拟仪器技术的灵活性及自定义功能。
1.2 课题研究的目的及意义
温湿度不仅与人类的生产生活有着密切的关系，而且也与工业生产有着不可分割的联系，在工业生产中，温湿度一直处在一个相当重要的位置，因为它们是工业生产中最常见最基本的工艺参数，例如在电子、机械等此类工业中广泛需要实现对温度、湿度的检测和控制。
温度和湿度是大棚检测系统中的主要参数，若控制措施不力，不仅会使农作物生长受挫，还会造成无法补救的损失。实时检测大棚温湿度，并及时采取相应的处理措施，对于促进作物生长，改善作物品质是非常有必要的。
传统的大棚温湿度监测是人工监测，采用人为的读取温度计、湿度计的方式进行监测，这种模式不仅效率低下，不利于人才资源的充分利用，而且人工维护还缺乏完整的管理系统。除此之外人工监测还存在偶然性，因为这种方式是每隔一段时间读取一次大棚内温湿度，这样外界干扰对监测的结果有很大的影响。
自动化的检测系统是利用温湿度传感器实时采集温湿度信号，转化成电压信号通过数据采集卡传输到上位机LabVIEW中，然后由LabVIEW中用户编写的程序进行分析处理，操作人员只需通过上位机上的实时显示图表及操作按钮便可完成对大棚内温湿度的监测与调整。本设计中的检测系统就可以解决传统人工监测中的人才资源浪费，这是由自动化检测系统的智能化设计所决定的。
本设计旨在减少浪费人力资源，提高温室大棚的科学化与自动化，为大棚内作物提供更加舒适的环境，以提高作物的产量及品质。
1.3 虚拟仪器技术
测量仪器发展至今，大概经历了模拟仪器、分立元件式仪器、数字化仪器和智能仪器这四个发展历程[2]。随着电子技术和计算机网络的高速发展，新的测量理论、方法和仪器不断出现。其中计算机的发展最为突出，由于计算机软件技术与测量系统可以更加紧密地结合，因此，出现了新的仪器概念-虚拟仪器。
1.3.1虚拟仪器的概念及系统结构
所谓的虚拟仪器就是利用计算机显示器的显示功能来代替传统仪器的控制面板，利用计算机的软件功能实现信号和数据的运算、分析和处理，利用I/O接口连接外部设备完成信号的采集与测量，从而完成各种功能的一种计算机仪器系统[3]。虚拟仪器与传统仪器的比较如下表1-1。
表1-1 传统仪器和虚拟仪器的对比
1.3.2 虚拟仪器技术的主要特点
（1）虚拟仪器的硬件是通用的
虚拟仪器的硬件是由计算机和测试模块构成，虚拟仪器的基础硬件平台是通用计算机，这个平台可以支撑仪器完成信号采集、数据处理和记录显示三个基本功能；硬件测试模块也是通用的，使用不同的测试软件，在相同信号调理、采集、A/D转换器的硬件平台上，可构造出“数字示波器”、“电子计数器”、 “频谱分析仪”等多种电子仪器。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/4801.html
