半夏生长环境信息监测系统设计_庞启.pdf

电脑与电信电脑与电信Application of Beidou Positioning Technology in River Sand Mining Supervision SystemKeywords:Global Positioning System;Beidou Positioning;channel sand mining;Micro Control UnitAbstract:In view of the increasing contradiction between supply and demand of river sand mining and the difficulty in sand mining management,Beidou Global Positioning technology and MCU technology are applied to realize the tracking and positioning of sand mining ships and improve the efficiency of sand mining management.In this design,the MCU is used as the control system,and the ATK-S1216F8 Beidou and GPS dual-mode positioning module is used as the position sensor to obtain the date,time and position information of the sand dredger positioning.It mainly includes the design of the hardware interface circuit between the MCU and the positioning module,and the analysis program of GNRMC statements in NMEA-0813 protocol.Through practical testing,the application effect is good and the operation is stable.XIANG Zhi-jun(Hunan Polytechnic of Water Resources and Electric Power,Changsha 410100,Hunan)4 宋敏,吴豪杰.浅析燃料电池驱动农业搬运机器人J.南方农机,2021,52(3):52-54+70.1 陈霄,王丽亚,喻金,等.北斗动态定位定向算法及测试探讨J.科技创新导报,2019,16(17):13-14.3 陈伟强.北斗GPS双系统应用技术研究J.电气传动自动化,2022,44(5):63-66+47.5 陈昌鑫,赵亮,谢冰.北斗定位和ZigBee通信的运动轨迹监测方法J.科技创新与应用,2022,12(23):37-40.2 赵亚蓓,时建新,苏衍坤.基于北斗定位的智慧校园系统设计J.电子技术,2022,51(3):55-57.6 吴小蝶,焦亚泰.基于GPS定位和WIFI通信的智能公交实时调度系统J.科技创新导报,2020,17(8):29-30.参考文献：半夏生长环境信息监测系统设计庞 启 成妍妍 庞丽霞 张治国 张丹丹摘 要：半夏在中草药行业中具有重要地位，对于生长环境要求较高，当前半夏生长环境信息获取手段较为单一，产量受外界因素干扰较大。为提高半夏种植产量和效益，设计了半夏生长环境信息监测和重要参数预警系统，通过LabVIEW软件中VISA串口通信模块将传感器信息传输到上位机监测界面，实现了半夏生长过程中土壤温湿度、酸碱度，大气温湿度等参数的实时监测和预警，确保半夏生长环境各参数处于较优范围内。利用软件网络发布功能实现了监测系统的局域网远程控制。试验结果表明，上位机系统能够对半夏生长环境各参数及时准确显示，性能稳定。（陇南师范高等专科学校机电工程学院，甘肃 陇南 742500）关键词：半夏；传感器；VISA串口；实时监测中图分类号：TN707 文献标识码：A 文章编号：1008-6009（2022）11-0029-04半夏作为喜生于潮湿肥沃的沙质土之物，对于生长环境大气温湿度、土壤温湿度、pH值、氮磷钾元素含量9,10值等参数有较高要求。在较为集中的种植区域，半夏现有种植方式多以个体种植为主，农户对于半夏生长环境信息获取方式较为单一，主要以经验判断为主的信息获取手段很难准确掌握半夏生长过程中某个阶段所需营养和水分等，缺乏一定的技术支持。经验不足、技术欠缺者，直观判断得到的数据和实际值之间的出入将更大，直接影响到半夏的生长和收成。1 引言随着半夏药用价值的体现和市场需求量的持续增加，半夏种植产业得到了快速发展，目前，已形成了较为稳定1的产业。近年来，现代农业的快速发展使得信息监测和2,34,5智能控制等技术在温室大棚、智慧农业监测、病虫67,8害数据监测、中草药种植等方面得到了极大的应用，保障了农产品质量，提高了农产品产量，人工成本得到有效降低，生产效率提升明显。2 监测系统总体设计系统硬件主要由计算机、RS485土壤综合传感器、光照度变送器、RS485转USB模块、移动电源等组成，适用于较远距离信号传输。上位机以LabVIEW软件为平台，对半夏生长环境的各项参数进行实时监测、处理和存储，对影响半夏生长的重点参数大气温度和土壤湿度进行阈值设置等，通过指示灯和蜂鸣器报警。总体设计方案如图1所示。针对当下农户在半夏种植过程中以经验判断生长环境参数为主，缺乏一定监测手段等问题，设计了一种半夏生长环境信息实时监测系统。利用传感器反馈回的温度、湿度、酸碱pH值等信息数据掌握半夏各阶段生长环境参数值，对影响半夏生长和产量的主要因素大气温度和土壤湿度设计了预警阈值，通过监测系统和预警系统反馈的信息采取灌溉、遮阴等措施，推迟或减少半夏倒11苗次数，确保半夏各时期生长环境指标在最佳范围之内，有效提升半夏产量。上位机利用LabVIEW软件强大的图形表现力，使系统具有可视化的友好人机交换界面，让用户操作更加简单便捷。作者简介：庞启(1988)，男，甘肃西和人，硕士研究生，讲师，研究方向为传感器测量技术及虚拟仿真技术的研究。基金项目：陇南市2021年社会化出资科技计划项目，项目编号：2021-SZ-05；陇南市2022年科技计划项目，项目编号：2022-SJH-15。图1 监测系统设计方案28292 吴秋凤,李洪侠,沈杨.“通信原理”专业课程思政的探索与实践J.教育教学论坛,2021,31:80-83.4 邸金红省级一流本科专业建设背景下通信原理教学改革实践J物联网技术，2021,(8):121-125参考文献：5 邸敬,申东,刘玉红思政教育融入“移动通信原理”课程的研究与实践J计算机时代，2021(3):87-88.1 邵鸿翔，吕治国.通信原理课程教学中思政教育 的 实 践 与 探 索 J .洛 阳 理 工 学 院 学 报(自 然 科 学版),2021,31(2):93-95.3 董光辉，王健，夏宇.课程思政与专业知识传授的融合J.牡丹江大学学报，2020,29(11):113-116.6 花蕾.应用型本科思政元素融入通信原理课程教育的研究J.电脑与电信,2021(4):74-77.Exploring on Ideological and Political Teaching for theCommunication Courses Based on“All-round Education”Keywords:communication courses;three complete education;teaching mode;ideological and political teaching.Abstract:Based on the“All-round education”,this paper proposes the ideological and political teaching mode by analyzing the mixed online teaching,offline teaching and practical teaching mode.The purpose of mixed curriculum and ideological and political education is to realize parallel and synergistic effects in the same direction and stimulate students interest and initiative in learning and practical abilities,and train students excellent professional quality,social responsibility,innovation and entrepreneur-ship.XU Hai-xia WU Ting CHEN Ning-xia YANG Ling(Zhongkai University of Agriculture and Technology,Guangzhou 510225,Guangdong)（上接第23页）DOI:10.15966/ki.dnydx.2022.11.006电脑与电信电脑与电信半夏在各生长阶段对于土壤酸碱度、水分、大气温12湿度等参数要求不同。监测系统中，按照各参数最佳生长范围设置了对应生长参数指标。在上位机界面，系统会对实时监测到的土壤湿度、大气温度等数据进行分析判断，监测值超过阈值设置时，预警系统启动。在数据处理环节，对系统产生的误差进行一定修正后，用户可根据实际需求选择相应数据进行记录和存储。3.1 RS485土壤综合传感器RS485土壤综合传感器是一款集土壤温湿度、pH值、氮磷钾含量为一体的综合传感器。如图2所示，该传感器性能稳定灵敏度高，响应快，输出稳定，可长期埋入土壤中进行动态监测，也可插入土壤进行短期数据采集。传感器内核芯片耐温85，土壤温度量程为-40 80,精度为0.5；土壤湿度量程为0%100%，精度为3%；pH量程为3PH 9PH，精度0.3ph，满足半夏生长环境监测要求。传感器输出信号经USB转485模块输入到上位机程序。RS485土壤综合传感器插入土壤中（插入深度4cm），光照温湿度变送器固定，各传感器采集的信息经RS485转USB模块后，通过USB接线传到LabVIEW上位机，界面对半夏生长环境主要参数土壤温湿度、酸碱pH值、大气温湿度等数据进行实时动态显示，农户可以根据实际需求对相应数据进行存储和记录。3 系统硬件部分3.3 USB转485模块上位机软件LabVIEW中，VISA串口作 为识别传感器信息的模块，其最方便的一点在于能以统一的形式控制各种接口设备，通过VISA资源字符串，即可通知VISA仪器地址信息。该系统中，VISA通过USB接口设备进行控制。图5为“打开串口”程序框图，在事件结构中，通过“VISA串口配置”完成基本设置和数据初始化，其中波特率为4800，数据位为8。数据经“VISA清空I/O缓冲区”后进入CRC检验和VISA写入环节。4 系统软件部分光照温湿度变送器采用高灵敏度感光探头，具备输出信号稳定、响应时间短、精度高、防水性能好、远距离传输等特点，适用于户外数据监测。如图3所示，光照强度量程为0Lux 65535Lux，精度为7%；空气温度量程为-40 60，精度为0.5；空气湿度量程为0%80%，精度为3%，符合户外半夏生长环境测量需求。USB转485模块内置处理器，如图4所示。传感器输出信号为485（Modbus协议），转换模块可以自动感知通道数据流方向，采用DC供电（24V），适用于主机USB接口，具有防雷、抗干扰、兼容性强等特点，通信指示灯可以直观显示通信状态，一个USB转485模块可以同时连接多个传感器，传感器信息经转换模块后从USB数据线传输到上位机软件界面。3.2 光照温湿度变送器4.1 VISA串口通信4.2 CRC 校验在VISA串口数据打开后，为保证数据传输的正确性和完整性，进入“VISA写入”环节前，需要对传输数据进行CRC校验。CRC校验程序框图如图6所示，选择合适的除数，发送的数据帧上面加上位数-1位的0，用新生成的帧以模2除法的方式除上面的除数，得到的余数就是该帧的CRC校验码，将计算得来的CRC校验码附加在原数据帧后面，构建成一个新的数据帧进行发送，最后接4.3 上位机程序设计半夏生长环境信息监测系统部分界面如图8所示。程序运行前，串口选择COM1接口，波特率调整为4800，串口运行正常时指示灯显示为“绿色”。串口调试正常后，运行程序，界面显示了当前测量的大气温湿度、土壤湿度和pH值等参数值，预警系统能够根据阈值设置准确及时进行报警。该界面简单明了，数据显示准确，便收端在以模2除法方式除以前面选择的余数，如果没有余数，说明数据帧在传输过程中没有出错，进入下一个环节。上位机程序采用字符串状态机程序架构，程序主要由While循环、条件结构和事件结构等组成。根据字符串内容由条件结构选择执行后续操作。上位机程序设计流程如图7所示。程序启动后，通过VISA设置串口进入初始化，定时发送采集命令，经过CRC检验，从串口读取数据解析后，得到半夏生长环境相关参数，根据需求记录数据，数据保存结束后，选择“退出”按钮，退出上位机数据监测界面。5 试验结果与分析图2 土壤综合传感器 图3 光照温湿度变送器 图4 USB转485模块图5 打开串口程序图6 CRC校验程序框图图7 上位机程序流程图8 上位机监测界面序号12345678大气温度（）27.827.427.828.127.727.427.828.1大气湿度（%）52.051.952.352.252.252.451.952.4土壤pH值6.76.76.76.76.76.76.76.7土壤湿度（%）38.938.338.238.838.538.638.438.9表1 数据记录表3031电脑与电信电脑与电信半夏在各生长阶段对于土壤酸碱度、水分、大气温12湿度等参数要求不同。监测系统中，按照各参数最佳生长范围设置了对应生长参数指标。在上位机界面，系统会对实时监测到的土壤湿度、大气温度等数据进行分析判断，监测值超过阈值设置时，预警系统启动。在数据处理环节，对系统产生的误差进行一定修正后，用户可根据实际需求选择相应数据进行记录和存储。3.1 RS485土壤综合传感器RS485土壤综合传感器是一款集土壤温湿度、pH值、氮磷钾含量为一体的综合传感器。如图2所示，该传感器性能稳定灵敏度高，响应快，输出稳定，可长期埋入土壤中进行动态监测，也可插入土壤进行短期数据采集。传感器内核芯片耐温85，土壤温度量程为-40 80,精度为0.5；土壤湿度量程为0%100%，精度为3%；pH量程为3PH 9PH，精度0.3ph，满足半夏生长环境监测要求。传感器输出信号经USB转485模块输入到上位机程序。RS485土壤综合传感器插入土壤中（插入深度4cm），光照温湿度变送器固定，各传感器采集的信息经RS485转USB模块后，通过USB接线传到LabVIEW上位机，界面对半夏生长环境主要参数土壤温湿度、酸碱pH值、大气温湿度等数据进行实时动态显示，农户可以根据实际需求对相应数据进行存储和记录。3 系统硬件部分3.3 USB转485模块上位机软件LabVIEW中，VISA串口作 为识别传感器信息的模块，其最方便的一点在于能以统一的形式控制各种接口设备，通过VISA资源字符串，即可通知VISA仪器地址信息。该系统中，VISA通过USB接口设备进行控制。图5为“打开串口”程序框图，在事件结构中，通过“VISA串口配置”完成基本设置和数据初始化，其中波特率为4800，数据位为8。数据经“VISA清空I/O缓冲区”后进入CRC检验和VISA写入环节。4 系统软件部分光照温湿度变送器采用高灵敏度感光探头，具备输出信号稳定、响应时间短、精度高、防水性能好、远距离传输等特点，适用于户外数据监测。如图3所示，光照强度量程为0Lux 65535Lux，精度为7%；空气温度量程为-40 60，精度为0.5；空气湿度量程为0%80%，精度为3%，符合户外半夏生长环境测量需求。USB转485模块内置处理器，如图4所示。传感器输出信号为485（Modbus协议），转换模块可以自动感知通道数据流方向，采用DC供电（24V），适用于主机USB接口，具有防雷、抗干扰、兼容性强等特点，通信指示灯可以直观显示通信状态，一个USB转485模块可以同时连接多个传感器，传感器信息经转换模块后从USB数据线传输到上位机软件界面。3.2 光照温湿度变送器4.1 VISA串口通信4.2 CRC 校验在VISA串口数据打开后，为保证数据传输的正确性和完整性，进入“VISA写入”环节前，需要对传输数据进行CRC校验。CRC校验程序框图如图6所示，选择合适的除数，发送的数据帧上面加上位数-1位的0，用新生成的帧以模2除法的方式除上面的除数，得到的余数就是该帧的CRC校验码，将计算得来的CRC校验码附加在原数据帧后面，构建成一个新的数据帧进行发送，最后接4.3 上位机程序设计半夏生长环境信息监测系统部分界面如图8所示。程序运行前，串口选择COM1接口，波特率调整为4800，串口运行正常时指示灯显示为“绿色”。串口调试正常后，运行程序，界面显示了当前测量的大气温湿度、土壤湿度和pH值等参数值，预警系统能够根据阈值设置准确及时进行报警。该界面简单明了，数据显示准确，便收端在以模2除法方式除以前面选择的余数，如果没有余数，说明数据帧在传输过程中没有出错，进入下一个环节。上位机程序采用字符串状态机程序架构，程序主要由While循环、条件结构和事件结构等组成。根据字符串内容由条件结构选择执行后续操作。上位机程序设计流程如图7所示。程序启动后，通过VISA设置串口进入初始化，定时发送采集命令，经过CRC检验，从串口读取数据解析后，得到半夏生长环境相关参数，根据需求记录数据，数据保存结束后，选择“退出”按钮，退出上位机数据监测界面。5 试验结果与分析图2 土壤综合传感器 图3 光照温湿度变送器 图4 USB转485模块图5 打开串口程序图6 CRC校验程序框图图7 上位机程序流程图8 上位机监测界面序号12345678大气温度（）27.827.427.828.127.727.427.828.1大气湿度（%）52.051.952.352.252.252.451.952.4土壤pH值6.76.76.76.76.76.76.76.7土壤湿度（%）38.938.338.238.838.538.638.438.9表1 数据记录表3031电脑与电信电脑与电信于用户直接观察。数据实时显示过程中，监测系统每隔一分钟读取和存储数据一次，某段时间内相关参数值变化情况如表1所示。试验数据表明，监测系统误差较小，稳定性较高，户外监测具有一定的可行性。农业机械化、智能化将是未来发展的主要方向。当前半夏种植方式较为落后，传统经验判断的方式已不能满足半夏产业发展的新要求。文中以传感器为半夏生长环境信息获取的器件，结合USB转485模块和计算机，基于LabVIEW软件平台，搭建了半夏生长环境信息实时监测系统。利用LabVIEW软件中VISA模块实现了传感器信息的串口通信，完成了半夏生长过程中大气温湿度、土壤湿度、pH值等参数的实时监测。在前面板界面可以利用网络发布功能实现半夏生长环境参数的远程监测。该系统简单易操作、开发成本低，稳定性较高，便于携带，具有一定的应用价值。参考文献：1 王一各,贺霞.基于LabVIEW和ZigBee无线传感网络 土 壤 温 湿 度 监 测 系 统 J .工 业 仪 表 与 自 动 化 装置,2020(4):29-33.2 单兴巧,郭荣辉.基于LabVIEW分布式农业大棚设计J.农业工程,2020,10(4):46-49.6 结语4 刘少清,季振山.基于LabVIEW和PLC的智慧农业监控系统J.仪表技术,2018(6):1-4.5 赵继春,孙素芬.基于无线传感器网络的设施农业环境智能监测系统设计J.中国农机化学报,2020,41(4):146-151.6 姜妍,王琳.无人机高光谱成像技术在作物生长信息监测中的应用J.东北农业大学学报,2022,53(3):88-96.7 赵贵萍,邬洁.高光谱遥感技术在药用植物研究中的应用现状分析J.中国实验方剂学杂志,2022,28(22):239-248.3 刘玉芹,徐海华.基于LabVIEW的温室大棚远程智能监控系统设计J.自动化仪表,2021,42(1):86-89.7 王力梅,唐攀.窄带物理网技术在中药种植智能监管中的探索研究J.成都中医药大学学报,2020,43(3):48-51.9 郑茹茹.光照和水分对半夏生长及药材质量的影响D.杨凌:西北农林科技大学,2016.10 蒋小刚,吴海棠.不同pH对半夏生长及生理特性的影响J.中药材,2021,44(1):23-27.11 杨洋.半夏的生长特点及块茎繁殖技术J.安徽农学通报,2021,27(10):24-26.12 杨磊.矿质元素对半夏生长和品质影响的研究D.南京:南京农业大学,2009.Design of Pinellia Ternata Growth Environment Information Monitoring SystemKeywords:Pinellia;sensor;VISA serial port;real-time monitoringAbstract:Pinellia plays an important role in the Chinese herbal medicine industry,which has high requirements for the growth environment.At present,the means of obtaining the growth environment information of Pinellia is relatively simple,and the yield is greatly interfered by external factors.For improving Pinellia tuber yield and benefit,Pinellia tuber growth environmental information monitoring and warning system is designed.Through the VISA serial port communication module in LabVIEW software,the sensor information is transmitted to the upper computer monitoring interface,which realizes the real-time monitoring and early warning of soil temperature and humidity,pH,atmospheric temperature and humidity and other parameters during the growth process of Pinellia,ensuring that all parameters in the growth environment of Pinellia are in a superior range.The LAN remote control of the monitoring system is realized by using the function of software network release.The results show that the upper machine system can display the parameters of the growing environment in time and have stable performance.PANG Qi CHENG Yan-yan PANG Li-xia ZHANG Zhi-guo ZHANG Dan-dan(Longnan Teachers College,Longnan 742500,Gansu)数据通信网络及其设备配置课程思政实践研究周继彦 柳金峰摘 要：课程思政建设是落实立德树人的重要举措。数据通信网络及其设备配置课程思政基于校企合作岗课赛证项目化设计教学内容，“1点+2深”挖掘思政元素，五个维度增强团队教学能力，在线上线下混合教学中采用案例式、讨论式、问题导向式和启发式等教学方法，构建和践行多元化评价模式，把思政自然融入课堂，实现专业课程与思政教学同向同行。（广东科学技术职业学院，广东 珠海 519090）关键词：数据通信网络；课程思政；教学设计；教学方法中图分类号：TP393-4;G641 文献标识码：A 文章编号：1008-6009（2022）11-0033-041 引言课程思政是结合“三全育人”理念而提出的，主要的开展形式是将思想元素融入具体的学科课程之中，发挥思想政治教育理论课与各类课程的协同育人作用，对学生的思想意识、道德行为等产生潜移默化的影响。在高校开展课程思政工作的本质是将德育放在高校教学的重要位置，形成一个全员、全程、全方位的育人形式，引导当代大学生树立正确的思想观念，积极向上，有所1作为，成为更好的社会主义建设者。从五个维度培养专业课教师课程思政的教学能力：第一，研究学生的能力。深入学生谈心谈话、师生组队参加技能竞赛、攻克纵横向课题等形式对学生进行更为全面的研究，不仅仅了解其专业知识建构、学习习惯、兴趣、能力等，还要对学生的思想、态度和价值观等进与华为合作伙伴泰克教育集团、广东力创信息技术有限公司和深圳市艾优威科技有限公司校企合作，采用“1点+2深”的思路进行课程思政设计。其中，“1点”是找准思政教育与职业能力培养的“契合点”，以课程认证、技能竞赛、顶岗实习等合作形式为载体，充分挖掘对接岗位需求的思政元素，优化人才培养目标，二次开发课程标准，建立思想政治教育与专业课程之间的“生成性”关系。“2深”是指在思政教育要“深入”“深刻”。思想政治教育内容不可能在所有内容中都得到全面体现，应该基于前述的“契合点”突出思想政治教育的重点。本文结合数据通信网络及其设备配置课程思政建设课题研究和教学实践，就课程思政实施路径、内容设计、课堂实施与教学评价等问题进行了系统分析。3 课程思政的实施路径数据通信网络及其设备配置课程是现代通信技术专业必修的专业基础课程，面向5G、工业互联网等企业网络工程岗位，培养组建与调试数据网络，具备工程伦理意识、家国情怀和使命担当的新一代网络工匠。其先修课程是信息技术与人工智能，后修课程是4G/5G 移动通信技术、工业互联网技术。3.1 校企合作，采用“1点+2深”的思路进行课程思政设计2 课程思政的设计理念 2 基于“隐形思想政治”教育理念，践行“大思政”的教育模式，专业与思政教学同向同行，实现协同育人，并采用合适的教学方式方法，把思政自然融入课堂。教师作为课程思政的实施者，应育德于教，育德于学，依据课程内容挖掘思政元素，课前必须深入备课，找到教学内容与思政的结合点，精心设计教学，注重思3政融入课堂教学的自然性，充分运用先进的教学手段和方法，达到协同育人的目的。3.2 从五个维度增强教学团队课程思政教学的能力作者简介：周继彦（1978），女，山东聊城人，硕士研究生，副教授，研究方向为现代通信技术和思政建设。基金项目：广东科学技术职业学院2021年度学校“课程思政”精品课程数据通信网络及其设备配置项目；广东科学技术职业学院2021年度校级教育教学改革研究与实践项目，项目编号：JG202109。3233