基于LabVIEW的植物离子吸收多参数检测系统软件研发

摘要

无机离子是农作物植株生长环境中重要组成部分,具备调节生理活动的功能.在生长过程中获得植物与环境养分离子的吸收信息有助于揭示植物的养分吸收机理,辅助农业科研人员或生产者监测植物生长状态.本文以植物离子吸收动力学为依据,设计了一款在线、活体、多通道的植物离子吸收多参数检测软件系统.研究在水培环境下,基于液态离子选择性微电极和NI-9205采集卡获取的离子电信号,在软件中转换为离子浓度,再通过自动拟合出的离子浓度耗竭曲线实现离子吸收动力学特征参数的实时在线获取.该软件系统基于LabVIEW软件平台进行开发设计,结合Actor Framework(操作者框架)多线程并发式的设计模式和面向对象的设计思想,完成了用户交互界面、数据采集、数据处理与分析以及数据库应用等模块化设计.对多任务系统层级间的异步通信结构进行分析与搭建,并基于高内聚、低耦合的设计原则,构建抽象的数据消息接口隔离上下层模块,增强软件的可靠性和扩展性.在数据处理与分析模块的核心业务逻辑中,嵌入服从能斯特方程的电压-浓度标定转换算法,并完成植物离子吸收动力学特征参数提取的具体流程.经过实验测试,该系统能够实时准确的完成离子电压信号的采集、浓度的标定与转换、特征多参数的获取,可满足农业科研和生产中对植物离子吸收动力学特征参数自动在线监测的需求,为营养学研究和栽培管理措施制定提供依据.