探析自動控制和機電一體化技術在茶葉生產中的應用

黃戈里

（柳州鐵道職業技術學院，廣西柳州545000）

探析自動控制和機電一體化技術在茶葉生產中的應用

黃戈里

（柳州鐵道職業技術學院，廣西柳州545000）

伴隨著科學技術的迅速發展，加快了社會信息化、自動控制化和智能化的進程，人們對醫療健康、財產安全、交通安全等各行各業的要求也越來越高。因此自動控制生產系統得到了日新月異的更新，同時也推動了多媒體領域相關的軟件和硬件相關技術的快速進步。基于以上背景，本文基于自動控制技術對茶葉生產系統做了分析研究。

自動控制；機電一體化技術；茶葉生產；生產系統平臺

現階段，隨著生活質量的不斷提高和生活意識的不斷加強，人們開始意識到身體健康的重要性，開始追求綠色的生活模式。而茶葉生產的綠色化生產問題擺在人們的面前，這就需要一種設備來完成這個功能，也就需要我們研究的茶葉生產系統平臺了。本文所介紹的茶葉生產系統采用自動控制生產系統，是因為此生產系統方便了用戶可以自由的設計一些所需要的應用功能，另一方面自動控制生產系統具有高穩定性和可靠性。

1 茶葉生產系統的發展歷程及方向

隨著社會的發展以及生活水平的提高，越來越多的人喜愛喝茶。因此，茶葉生產的好壞關系到人們身體的切身健康。茶葉生產系統的原理也正是如此。經過幾十年的發展茶葉生產系統日趨成熟穩健，生產系統的應用也越來越廣泛，從而進一步推動了其自身的發展。在此過程中大致經歷了三個階段：人工模擬階段、半智能階段、智能階段。

1.1 人工模擬階段

在20世紀90年代初及其以前，當時的茶葉生產系統剛剛發展沒多久，相關技術不夠成熟，大多采用模擬設備對自動控制數據信息進行模擬提取，稱為模擬自動控制信號階段，即第一代茶葉生產系統階段。但是由于自動控制信息是通過電纜的形式進行傳輸，傳輸距離有限，而且在有線傳輸時模擬自動控制系統無法聯網，只能以節點對節點的形式連接現場，導致鋪線過程所耗費的財力巨大，因而此種茶葉生產系統的拓展性較差。

1.2 半智能階段

20世紀90年代中期，自動控制多媒體技術逐漸得到了區域性廣泛的應用與發展，自動控制技術有了一次質的飛躍，自動控制采集與顯示技術由原本灰度化色調逐漸演變成了富有色彩的自動控制。與此同時，計算機技術發展得到了提高，在自動控制采集以及處理過程中計算機的數據處理能力得到了充分的發揮，計算機顯示器的高飛變綠對畫面的高質量顯示提供了基礎。這種主要是基于計算機的茶葉生產系統，即半智能階段。由于受到當時自動控制技術和自動控制壓縮相關技術的局限性，導致無法組建覆蓋面積較大的自動控制系統，使其應用推廣受到了一定的滯后。

1.3 智能化階段

20世紀90年代末，信息處理技術的不斷革新，以及自動控制壓縮技術的不斷進步，同時自動控制技術不斷發展和計算機存儲容量數據的處理速度的不斷提升，促進了茶葉生產系統進入一個全新的智能化階段。全智能茶葉生產系統主要依托于自動控制技術實現數據的實時傳輸，同時兼具對人工神經自動控制數據的壓縮處理存儲等功能，并融入了自動控制信息的行為分析結合異常處理，最重實現一個全智能化的茶葉生產系統，是自動控制技術的一次革新。如今發達的網路技術，使跨區域、跨國際的傳輸自動控制成為了可能，因此其發展和應用得到大力的推進。

1.4 未來茶葉生產系統發展方向

隨著現代數字電子技術和模擬電子技術的高速發展，電子器件的集成度不斷提高，自動控制技術的飛速發展，使茶葉生產系統平臺向著智能化、數字化、集成化、便攜化等方向發展。使其具有如下的特點：

第一，具有智能處理數據、分析數據、輸出數據的功能。由于系統使用了自動控制微處理器，因此可以對采集到的茶葉空氣濃度數據進行智能分析，判斷此種空氣濃度是否超過國家標準，并將得到的結果通過LCD顯示出來。

第二，具有十分良好的用戶生產界面。系統中使用液晶觸摸屏代替傳統儀器中的按鍵生產，用戶可以根據需要在屏幕上觸摸輸入命令，得到所需要的生產結果，這種觸摸模式既節省了按鍵所占空間，使產品更小巧化、便攜化，又使用戶生產簡單方便。

第三，具有連接方便以及在線可編程的功能。茶葉生產系統平臺都會配備標準的通信接口，例如USB、RS232等接口，使其可以方便與其它計算機設備或者一些別的生產設備一起使用，達到用戶的使用需求，完成更加復雜的生產功能，解決用戶需求問題。

第四，具有用戶自主開發的功能。系統采用代碼開源的微處理器作為主控制器，其內部有著非常豐富的接口電路，用戶可以在開發的過程中，根據自己開發的所需具體功能的需求，改變某些程序，使系統工作在用戶需求的狀態。

第五，具有十分高端的數字化、超高的智能化、便攜化、廣泛的通用性、超強的可靠性以及超高的安全性設計也是以后它們發展的具體目標和超高追求。所以，針對現有產品價格昂貴、功能單一以及專用性不強的形勢，基于自動控制的茶葉生產系統平臺的應用使得生產設備測量可靠，結果顯示明確顯眼，更能使用戶方便生產。

2 自動控制和機電一體化技術在茶葉生產中的應用

針對生產系統的開發應用，自動控制生產技術能為產品開發服務提供集成中央處理器、自動控制軟件、機電一體化的開發工具、技術服務支持，以減少產品研發的進程，加速了視頻領域設備的應用的步伐。自動控制生產技術集成了自動控制生產設備開發專用的協處理器引擎，超越傳統意義上開發工具和技術支持，在此基礎上拓展了視頻開發所需要的基本軟件，增加了內部函數庫的功能以及相關API接口，使得開發者在開發的過程中可以直接調用內部符合其算法標準的的DSP代碼。

2.1 自動化系統平臺的選取

自動化生產系統就是應用于自動化環境中的一種生產系統。自動化生產系統的應用非常廣泛，很多自動化產品都使用了生產系統。自動化系統可以從兩個方面來描述其功能：第一、從軟件開發的方向來看，自動化生產系統可以當做一種虛擬機平臺，其作用是把底層的硬件部分的細節都封裝起來，這樣可以使運行的軟件有一個抽象的編程接口，如此可以使用這些抽象的接口來進行軟件的開發，但是這些編程接口對于研發人員來說就是系統提供的調用函數；第二、從系統管理的方向來看，自動化生產系統可以當做是整個系統資源的管理人員，其責任重大，管理系統當中各種的硬件資源，其中包括微處理器、內存、各種I/O設備、文件和數據等，這樣，整個設備就可以高效、可靠地運行。

2.2 自動控制和機電一體化技術的開發組合

自動控制生產技術是一種涵蓋了多方面的集成體，包括軟件方面和硬件方面的強力技術支持，機電一體化平臺中央處理器將高性能可編程的DSP核、存儲器、外設以及具有設備管理的ARM核集成在一起，它包括一個可編程的DSP處理器，以及面向視頻的硬件加速器，為實現的壓縮-解壓縮算法及其他通信信號處理提供所需的計算功能；他還將一個RISC處理器和DSP組合在一起，增加了對控制界面和用戶界面的支持，使之更加易于編程；所集成的視頻外設，降低了系統的成本簡化了設計。機電一體化技術不僅包含了處理器以及傳統的開發工具和應用支持，還包含了自動化生產系統，開發多媒體應用的基礎軟件，以及針對視頻圖像音頻話音處理的標準化庫函數，使開發者更快更容易的實現自動控制生產的開發。

2.3 機電一體化設備的構成

本設計使用熱門的自動控制開發技術以及當下流行的自動控制生產系統，設計了一種基于自動控制的茶葉生產系統平臺。機電一體化技術是內涵豐富的綜合體，是一個基于可編程DSP系統的高效和擁有堅實競爭力的自動控制生產/音頻組件的集合，包含了處理器、機電一體化軟件、機電一體化開發工具和第三方合作伙伴的技術支持，自動控制生產技術包括如下幾個方面：

自動控制生產的開發工具套件：在傳統低成本的初始開發套件的基礎上，提供了更加完整優秀的開發工具套件以及更加可視化的參考設計，比如DVTB，ARM/DSP集成開發環境，DevRocket IDE等，這些優秀的開發套件縮短了應用程序開發的周期流程。

自動控制生產軟件：在自動控制生產處理器上運行的軟件都歸化為自動控制生產軟件，視頻圖像編碼/解碼器，可裁剪定制的嵌入生產系統，功能齊全的應用程序接口以及機電一體化可配置的軟件框架構成了自動控制生產軟件模塊，促進了軟件的快速開發。

自動控制生產處理器系統：基于高運算速度的DSP的片上系統（SoC）處理芯片，裁剪集成了可編程的DSP核、低功耗高性能的ARM核在擁有DSP高速處理能力的同時兼具ARM強大的管理機制，因而保證了數字圖像設備開發對高效性能、價格低廉、開發便捷需求的要求。

自動控制生產技術服務支持：TI的第三方合作合伴在推出其產品的同時，也提供了對相關平臺和相關codec的支持，這些由第三方提供的不同領域的技術保障確保了用戶應用的專業性。

3 結語

本文采用全自動機電一體化操作系統，第一、此系統是免費開源的，給了用戶非常大的自由發揮的空間，用戶可以根據自己的各種需要來修改和優化代碼；第二、其代碼的移植性是非常良好的，可以在很多硬件上嵌入使用，而只需修改一部分參數代碼，因此很多時候沒有必要去編寫一個全部的代碼程序，而只需要對開放性源碼進行重新編程即可；第三、機電一體化更是具有豐富的軟件和硬件使用資源，很多應用軟件都是可以在機電一體化上使用的，這就給了用戶十分方便的軟件應用體驗。總之選用全自動機電一體化操作系統是十分明智的和實用的。

[1]董紅政,王忠勇,史曉鵬.基于MSComm控件實現串行通信的方法[J].微計算機信息,2007(27):145-147.

[2]楊將軍,王水波,鄭輝.基于S3C2410的嵌入式串口通信實現[J].現代電子技術,2007(18):40-41.

[3]方衛山,霍星光,牛憲偉等.6CFZ-120型自走式普洱茶發酵翻堆機[J].云南農業,2009(12):53-54.

[4]白文祥.云南普洱茶渥堆發酵過程關鍵控制因素分析[J].中國茶葉,2009(2):820-21.

廣西高校科研立項項目：《變頻器實訓系統的研究與開發》，項目編號：KY2015YB475，課題負責人：黃戈里。

黃戈里（1964－），男，廣西南寧人，研究生，副教授，研究方向：自動化技術、職業教育。