[发明专利]一种基于单片机控制的种子发芽试验辅助决策系统

摘要

本发明公开一种基于单片机控制的种子发芽试验辅助决策系统，包括发芽过程监控模块、发芽研究辅助决策模块、发芽试验智能控制器、发芽室和数据库模块；发芽过程监控模块用于监测发芽室的温度、湿度，光照，水分实时数据，同时将预设的发芽试验控制参数传到发芽试验智能控制器，使其对发芽室的发芽试验实行智能控制；发芽研究辅助决策模块通过试验数据分析，不仅能辅助科研者进行与发芽试验智能控制相结合的种子发芽条件参数的优选决策与验证，而且还能辅助科研者对优选发芽方案的样本试验数据进行显著性差异分析，以获统计意义的检验；系统帮助科研者脱离了繁杂的数据统计过程，提高了效率和缩短研发周期，完成了种子发芽研究全过程信息化。 1

主权项

1.一种基于单片机控制的种子发芽试验辅助决策系统,其特征在于，包括发芽过程监控模块、发芽研究辅助决策模块、发芽试验智能控制器、发芽室和数据库模块，所述发芽过程监控模块，发芽研究辅助决策模块和数据库模块均运行于PC上位机平台上；发芽试验智能控制器是本系统的下位机，发芽室是被监控对象；

所述发芽过程监控模块：用于获取来自研究者的发芽试验种子基本信息；获取研究者设置的种子发芽试验的温度，湿度，光照强度，水分，控制误差参数数据，将这些数据传到发芽试验智能控制器中以供执行；用于获得发芽试验智能控制器和发芽室传来的种子发芽过程的实时温度，湿度，光照强度和水分数据，以表格和图形曲线界面展示，并生成按年、月、日记录的EXCEL格式数据报表，供研究者分析使用；用于获取研究者设置的优选方案的样本试验的样本数，温度，湿度，光照强度，水分数据，控制误差参数数据，将这些数据传到发芽试验智能控制器中,以供执行；用于获取来自发芽试验智能控制器和发芽室的优选方案的样本试验的实时温度，湿度，光照强度和水分数据，以表格和图形曲线界面展示，形成按年、月、日记录的EXCEL格式数据报表，供以后试验数据分析使用，并提供查询；用于获取来自发芽试验智能控制器传来的发芽室火警信息，及时发出火警图像警告和火警报声，同时自动传出切断发芽室内除摄像头外的电源的命令至发芽试验智能控制器；用于获得发芽试验智能控制器传来的发芽室的水分数据，当水分数据达到水分干旱临界值时，及时发出干旱警告图像文字和警报声，以供研究者及时处理；以上各功能涉及的所有数据均存储于数据库模块；

所述发芽研究辅助决策模块：用于获取来自发芽试验智能控制器和发芽室反馈的发芽过程试验数据，并且用于获取研究者在发芽室调查后输入的发芽信息，这些信息包括：SN，LN和ZN；其中，SN表示在发芽势调查日所调查的发芽的种子数，所述发芽势调查日为播种后第3‑14天，LN表示在发芽率调查日所调查的正常幼苗数，所述发芽率调查日为播种后第5‑35天，ZN表示试验播种的种子数，并进行统计分析，以供研究者进行发芽试验方案的优选；用于为研究者提供探究种子发芽的最佳发芽条件及其条件差异检验的辅助决策；用于获取来自发芽试验智能控制器和发芽室反馈的优选方案的样本试验数据，以及获取研究者输入的优选方案的样本试验的SN、LN和ZN数据，并进行统计检验和分析，辅助研究者对这些样本试验进行样本数的显著性差异分析及决策；用于获取研究者输入的发芽试验研究成功或者失败的经验总结，并且存储供查询，以上各功能涉及的所有数据均存储于数据库模块；其中，发芽势是在发芽势调查日调查的发芽的种子数占试验播种的种子数的百分率，发芽率是在发芽率调查日调查的正常幼苗数占试验播种的种子数的百分率；

所述发芽试验智能控制器：采用的单片机型号为STM32F407ZGT6，与上位机相连，接受来自于发芽室的湿度、温度、水分、光照强度实时数据,同时将这些数据传到PC上位机；接受PC上位机的发芽过程监控模块中所设置的温度，湿度，光照强度，水分，控制误差参数数据，利用内部的协调智能算法进行运算,并且通过智能接口、驱动电路和智能开关，及时地调节发芽室中的加热器，加湿器，照明灯的运行，实现发芽室的发芽过程环境条件的闭环智能控制；

所述发芽室，包括的设备有：两层以上架子的培养架、发芽盒、发芽床、加热器、加湿器、紫外灯、照明灯、温度传感器、湿度传感器、光照传感器、土壤水分传感器、烟雾传感器、报警器、摄像头；依靠发芽过程监控模块的试验参数设置功能和发芽试验智能控制器的智能控制功能，及时地调节发芽室内加热器、加湿器、照明灯的运行，实现发芽室内种子发芽环境条件的自动化控制；发芽室内的温度传感器，湿度传感器，光照传感器，土壤水分传感器，烟雾传感器和摄像头，分别将温度、湿度、光照强度、水分、火警信息以及影像实时信息，通过传感器接口，不断地反馈到发芽试验智能控制器中；

所述数据库模块:由数据库及其管理程序构成,接收并存储来自发芽室、发芽试验智能控制器发送来的发芽试验实时数据,送往上位机的发芽过程监控模块，以供研究者查询，并送往发芽研究辅助决策模块进行分析处理,提供辅助决策信息给研究者；接收并且存储来自研究者设置或者调整的试验控制参数，传送给发芽试验智能控制器,以供其通过智能控制方法的运算，对加热器、加湿器和照明灯的运行进行自动控制调整；存储有统计学的F分配表和正态分布Z值表，F分配表中每一个F显著度值都对应一个F临界值；以上两表用于进行统计检验及辅助决策分析。

2.根据权利要求1所述的基于单片机控制的种子发芽试验辅助决策系统,其特征在于,所述发芽过程监控模块，包括：

发芽试验种子基本信息单元，与数据库模块相连接，用于提供人机界面，获取研究者设置的试验种子的试验名称，种子名称，物种类型，试验起始日，试验终止日，发芽盒号，重复序号，发芽势调查日，发芽率调查日，发芽床，并且将这些数据存储入数据库模块中；

发芽过程参数及任务设置单元，与数据库模块相连接，用于提供人机界面，获取研究者设置的种子发芽过程的温度，湿度，光照强度，水分，控制误差参数，将以上各参数存入数据库模块中；并将这些信息传到发芽试验智能控制器中，以供其对发芽室的发芽环境条件进行自动控制；

优选方案样本试验参数及任务设置单元，与数据库模块相连接，用于提供人机界面，获取研究者设置的优选方案的样本试验的样本数，发芽过程的温度，湿度，光照强度，水分，控制误差参数数据，并且将这些数据存入数据库模块中；同时传到发芽试验智能控制器中，以供发芽试验智能控制器对发芽室的发芽样本试验的环境条件进行自动控制；

试验实时状况显示及查询单元，与数据库模块相连接，用于获取从发芽试验智能控制器中反馈来的种子发芽过程的实时温度，湿度，光照强度，水分及影像数据，以表格、曲线及图形界面展示，并能够形成分别按照年、月、日记录统计的EXCEL格式数据报表，供研究者使用；用于及时发出发芽床发生干旱的图像文字警告和警报声，以供研究者及时处理；用于从数据库中提取已存入的实时温度，湿度，光照强度，水分及影像数据，以供查询；

优选方案样本试验参数实时显示及查询单元，与数据库模块相连接，用于获取从发芽试验智能控制器中反馈来的优选方案的样本试验的实时温度，湿度，光照强度，水分数据，以表格和图形曲线界面展示，并能形成分别按照年、月、日记录统计的EXCEL格式数据报表，供研究者研究决策使用；然后将该样本试验的种子发芽过程的实时温度，湿度，光照强度，水分数据存入数据库模块中；同时能提取这些数据以供查询；能及时发出发芽床上发生干旱的图像文字警告和警报声，以供研究者及时处理；

试验实时报警及处理单元，与数据库模块相连接；用于获得发芽室内的烟雾传感器、土壤水分传感器监测传来的数据，当烟雾传感器反馈的数据达到规定范围表示火警时，该单元就发出图像文字火警和火警报声，并及时传出切断发芽室内除摄像头外的电源的命令至发芽试验智能控制器；当土壤水分传感器反馈的水分数据达到水分干旱临界值时，该单元及时发出干旱图像文字警告和警报声，以供研究者及时处理。

3.根据权利要求1所述的基于单片机控制的种子发芽试验辅助决策系统,其特征在于,所述发芽试验智能控制器：包括：多种外设输入输出接口，多种智能开关，多种传感器接口，数据通信接口元件；配置一个触控面板、报警装置和可插拔存储设备；

触控面板，一方面用于发芽室内种子发芽试验的环境条件实时数据的显示功能；另一方面用于手动选取其内部存储的发芽过程参数和控制任务配置文件，自动完成发芽过程中的环境参数调节过程；

多种外设输入输出接口，