21世纪以来,计算机技术及微电子技术的发展渗透到测量和仪器仪表技术领域,已极大的影响了检测和控制领域的发展,诞生了一些新的检测思想和检测手段,其中虚拟仪器正成为测控领域新的发展方向。另一方面,精细农业是21世纪农业发展的一个重要方向,将推动粗放型农业向知识型、技术型的现代农业转变,中国作为农业大国,实施精细农业的前提和难点是农田信息的采集。本文针对现阶段的情况,重点研究了应用虚拟仪器技术、传感器技术、数据库技术实现农田信息的快速采集和处理,拓展了现有的农田信息测量手段,也大大拓展了虚拟仪器的应用领域。主要研究内容如下: (1)分析了虚拟仪器与传统仪器相比的优越性,开发和维护费用低,技术更新周期短,软件在仪器中起着关键作用;在开放性、灵活性方面与计算机同步。在此基础上,针对当前农田信息测量中存在的问题,提出将虚拟仪器作为农田信息统一测量平台的方案。 (2)研究了农田信息的快速测量方法及测量原理,结合传感器技术、信号处理技术和虚拟仪器技术,研制了农田信息的虚拟仪器测量系统。该系统集成度高,由一块数据采集卡、一套软件和若干传感器便可实现多个参数的同时测量,避免了目前农田信息的全面测量需要多台仪器的局面。 (3)分析了虚拟仪器系统的设计思想,根据虚拟仪器“软件就是仪器”的核心,针对本文农田信息的测量项目,采用模块化的设计思想。整个测量系统分为五大模块:pH值测量模块、电导率测量模块、温度测量模块、GPS测量模块和数据库操作模块。软件结构清晰,可读性强,可扩展性好;简化系统的调试工作。 (4)使用pH电极测量土壤溶液的pH值,选择电位分析法和两点校正法对测量值进行校正。使用热电偶测量土壤温度,采用集成温度传感器AD590进行冷端温度补偿,对热电偶的输出电势与温度之间的关系进行曲线拟合,以提高温度的测量精度。使用电导电极测量土壤配比溶液的电导率,利用温度校正原理自动对测试结果进行温度校正。 (5)在分析GPS卫星定位原理及输出语句数据格式的基础上,设计了OEM型GPS接收机与计算机的软件接口程序,实现了GPS数据的计算机采集。给出了GPS数据的处理方法,包括大地坐标与直角坐标转换、不同坐标系转换、高斯投影等,并编程实现了GPS农田定位信息的投影变换。 (6)分析了数据库与农田信息测量系统结合的优越性,数据库强大的数据存储、查询、调用等功能将给测量系统以强大的技术支持;并且,可通过和通用数据库的连接,实现与其它应用平台或者管理信息系统的连接,为决策分析和变量