探析自動(dòng)控制和機(jī)電一體化技術(shù)在茶葉生產(chǎn)中的應(yīng)用

黃戈里

（柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西柳州545000）

探析自動(dòng)控制和機(jī)電一體化技術(shù)在茶葉生產(chǎn)中的應(yīng)用

黃戈里

（柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西柳州545000）

伴隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，加快了社會(huì)信息化、自動(dòng)控制化和智能化的進(jìn)程，人們對(duì)醫(yī)療健康、財(cái)產(chǎn)安全、交通安全等各行各業(yè)的要求也越來(lái)越高。因此自動(dòng)控制生產(chǎn)系統(tǒng)得到了日新月異的更新，同時(shí)也推動(dòng)了多媒體領(lǐng)域相關(guān)的軟件和硬件相關(guān)技術(shù)的快速進(jìn)步?；谝陨媳尘?，本文基于自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)茶葉生產(chǎn)系統(tǒng)做了分析研究。

自動(dòng)控制；機(jī)電一體化技術(shù)；茶葉生產(chǎn)；生產(chǎn)系統(tǒng)平臺(tái)

現(xiàn)階段，隨著生活質(zhì)量的不斷提高和生活意識(shí)的不斷加強(qiáng)，人們開(kāi)始意識(shí)到身體健康的重要性，開(kāi)始追求綠色的生活模式。而茶葉生產(chǎn)的綠色化生產(chǎn)問(wèn)題擺在人們的面前，這就需要一種設(shè)備來(lái)完成這個(gè)功能，也就需要我們研究的茶葉生產(chǎn)系統(tǒng)平臺(tái)了。本文所介紹的茶葉生產(chǎn)系統(tǒng)采用自動(dòng)控制生產(chǎn)系統(tǒng)，是因?yàn)榇松a(chǎn)系統(tǒng)方便了用戶(hù)可以自由的設(shè)計(jì)一些所需要的應(yīng)用功能，另一方面自動(dòng)控制生產(chǎn)系統(tǒng)具有高穩(wěn)定性和可靠性。

1 茶葉生產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)展歷程及方向

隨著社會(huì)的發(fā)展以及生活水平的提高，越來(lái)越多的人喜愛(ài)喝茶。因此，茶葉生產(chǎn)的好壞關(guān)系到人們身體的切身健康。茶葉生產(chǎn)系統(tǒng)的原理也正是如此。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展茶葉生產(chǎn)系統(tǒng)日趨成熟穩(wěn)健，生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，從而進(jìn)一步推動(dòng)了其自身的發(fā)展。在此過(guò)程中大致經(jīng)歷了三個(gè)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(jì)90年代初及其以前，當(dāng)時(shí)的茶葉生產(chǎn)系統(tǒng)剛剛發(fā)展沒(méi)多久，相關(guān)技術(shù)不夠成熟，大多采用模擬設(shè)備對(duì)自動(dòng)控制數(shù)據(jù)信息進(jìn)行模擬提取，稱(chēng)為模擬自動(dòng)控制信號(hào)階段，即第一代茶葉生產(chǎn)系統(tǒng)階段。但是由于自動(dòng)控制信息是通過(guò)電纜的形式進(jìn)行傳輸，傳輸距離有限，而且在有線(xiàn)傳輸時(shí)模擬自動(dòng)控制系統(tǒng)無(wú)法聯(lián)網(wǎng)，只能以節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)的形式連接現(xiàn)場(chǎng)，導(dǎo)致鋪線(xiàn)過(guò)程所耗費(fèi)的財(cái)力巨大，因而此種茶葉生產(chǎn)系統(tǒng)的拓展性較差。

1.2 半智能階段

20世紀(jì)90年代中期，自動(dòng)控制多媒體技術(shù)逐漸得到了區(qū)域性廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)有了一次質(zhì)的飛躍，自動(dòng)控制采集與顯示技術(shù)由原本灰度化色調(diào)逐漸演變成了富有色彩的自動(dòng)控制。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展得到了提高，在自動(dòng)控制采集以及處理過(guò)程中計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力得到了充分的發(fā)揮，計(jì)算機(jī)顯示器的高飛變綠對(duì)畫(huà)面的高質(zhì)量顯示提供了基礎(chǔ)。這種主要是基于計(jì)算機(jī)的茶葉生產(chǎn)系統(tǒng)，即半智能階段。由于受到當(dāng)時(shí)自動(dòng)控制技術(shù)和自動(dòng)控制壓縮相關(guān)技術(shù)的局限性，導(dǎo)致無(wú)法組建覆蓋面積較大的自動(dòng)控制系統(tǒng)，使其應(yīng)用推廣受到了一定的滯后。

1.3 智能化階段

20世紀(jì)90年代末，信息處理技術(shù)的不斷革新，以及自動(dòng)控制壓縮技術(shù)的不斷進(jìn)步，同時(shí)自動(dòng)控制技術(shù)不斷發(fā)展和計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)容量數(shù)據(jù)的處理速度的不斷提升，促進(jìn)了茶葉生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)全新的智能化階段。全智能茶葉生產(chǎn)系統(tǒng)主要依托于自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，同時(shí)兼具對(duì)人工神經(jīng)自動(dòng)控制數(shù)據(jù)的壓縮處理存儲(chǔ)等功能，并融入了自動(dòng)控制信息的行為分析結(jié)合異常處理，最重實(shí)現(xiàn)一個(gè)全智能化的茶葉生產(chǎn)系統(tǒng)，是自動(dòng)控制技術(shù)的一次革新。如今發(fā)達(dá)的網(wǎng)路技術(shù)，使跨區(qū)域、跨國(guó)際的傳輸自動(dòng)控制成為了可能，因此其發(fā)展和應(yīng)用得到大力的推進(jìn)。

1.4 未來(lái)茶葉生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)展方向

隨著現(xiàn)代數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)的高速發(fā)展，電子器件的集成度不斷提高，自動(dòng)控制技術(shù)的飛速發(fā)展，使茶葉生產(chǎn)系統(tǒng)平臺(tái)向著智能化、數(shù)字化、集成化、便攜化等方向發(fā)展。使其具有如下的特點(diǎn)：

第一，具有智能處理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)的功能。由于系統(tǒng)使用了自動(dòng)控制微處理器，因此可以對(duì)采集到的茶葉空氣濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，判斷此種空氣濃度是否超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并將得到的結(jié)果通過(guò)LCD顯示出來(lái)。

第二，具有十分良好的用戶(hù)生產(chǎn)界面。系統(tǒng)中使用液晶觸摸屏代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器中的按鍵生產(chǎn)，用戶(hù)可以根據(jù)需要在屏幕上觸摸輸入命令，得到所需要的生產(chǎn)結(jié)果，這種觸摸模式既節(jié)省了按鍵所占空間，使產(chǎn)品更小巧化、便攜化，又使用戶(hù)生產(chǎn)簡(jiǎn)單方便。

第三，具有連接方便以及在線(xiàn)可編程的功能。茶葉生產(chǎn)系統(tǒng)平臺(tái)都會(huì)配備標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，例如USB、RS232等接口，使其可以方便與其它計(jì)算機(jī)設(shè)備或者一些別的生產(chǎn)設(shè)備一起使用，達(dá)到用戶(hù)的使用需求，完成更加復(fù)雜的生產(chǎn)功能，解決用戶(hù)需求問(wèn)題。

第四，具有用戶(hù)自主開(kāi)發(fā)的功能。系統(tǒng)采用代碼開(kāi)源的微處理器作為主控制器，其內(nèi)部有著非常豐富的接口電路，用戶(hù)可以在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，根據(jù)自己開(kāi)發(fā)的所需具體功能的需求，改變某些程序，使系統(tǒng)工作在用戶(hù)需求的狀態(tài)。

第五，具有十分高端的數(shù)字化、超高的智能化、便攜化、廣泛的通用性、超強(qiáng)的可靠性以及超高的安全性設(shè)計(jì)也是以后它們發(fā)展的具體目標(biāo)和超高追求。所以，針對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品價(jià)格昂貴、功能單一以及專(zhuān)用性不強(qiáng)的形勢(shì)，基于自動(dòng)控制的茶葉生產(chǎn)系統(tǒng)平臺(tái)的應(yīng)用使得生產(chǎn)設(shè)備測(cè)量可靠，結(jié)果顯示明確顯眼，更能使用戶(hù)方便生產(chǎn)。

2 自動(dòng)控制和機(jī)電一體化技術(shù)在茶葉生產(chǎn)中的應(yīng)用

針對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，自動(dòng)控制生產(chǎn)技術(shù)能為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)服務(wù)提供集成中央處理器、自動(dòng)控制軟件、機(jī)電一體化的開(kāi)發(fā)工具、技術(shù)服務(wù)支持，以減少產(chǎn)品研發(fā)的進(jìn)程，加速了視頻領(lǐng)域設(shè)備的應(yīng)用的步伐。自動(dòng)控制生產(chǎn)技術(shù)集成了自動(dòng)控制生產(chǎn)設(shè)備開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的協(xié)處理器引擎，超越傳統(tǒng)意義上開(kāi)發(fā)工具和技術(shù)支持，在此基礎(chǔ)上拓展了視頻開(kāi)發(fā)所需要的基本軟件，增加了內(nèi)部函數(shù)庫(kù)的功能以及相關(guān)API接口，使得開(kāi)發(fā)者在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中可以直接調(diào)用內(nèi)部符合其算法標(biāo)準(zhǔn)的的DSP代碼。

2.1 自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái)的選取

自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)就是應(yīng)用于自動(dòng)化環(huán)境中的一種生產(chǎn)系統(tǒng)。自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛，很多自動(dòng)化產(chǎn)品都使用了生產(chǎn)系統(tǒng)。自動(dòng)化系統(tǒng)可以從兩個(gè)方面來(lái)描述其功能：第一、從軟件開(kāi)發(fā)的方向來(lái)看，自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)可以當(dāng)做一種虛擬機(jī)平臺(tái)，其作用是把底層的硬件部分的細(xì)節(jié)都封裝起來(lái)，這樣可以使運(yùn)行的軟件有一個(gè)抽象的編程接口，如此可以使用這些抽象的接口來(lái)進(jìn)行軟件的開(kāi)發(fā)，但是這些編程接口對(duì)于研發(fā)人員來(lái)說(shuō)就是系統(tǒng)提供的調(diào)用函數(shù)；第二、從系統(tǒng)管理的方向來(lái)看，自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)可以當(dāng)做是整個(gè)系統(tǒng)資源的管理人員，其責(zé)任重大，管理系統(tǒng)當(dāng)中各種的硬件資源，其中包括微處理器、內(nèi)存、各種I/O設(shè)備、文件和數(shù)據(jù)等，這樣，整個(gè)設(shè)備就可以高效、可靠地運(yùn)行。

2.2 自動(dòng)控制和機(jī)電一體化技術(shù)的開(kāi)發(fā)組合

自動(dòng)控制生產(chǎn)技術(shù)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(qiáng)力技術(shù)支持，機(jī)電一體化平臺(tái)中央處理器將高性能可編程的DSP核、存儲(chǔ)器、外設(shè)以及具有設(shè)備管理的ARM核集成在一起，它包括一個(gè)可編程的DSP處理器，以及面向視頻的硬件加速器，為實(shí)現(xiàn)的壓縮-解壓縮算法及其他通信信號(hào)處理提供所需的計(jì)算功能；他還將一個(gè)RISC處理器和DSP組合在一起，增加了對(duì)控制界面和用戶(hù)界面的支持，使之更加易于編程；所集成的視頻外設(shè)，降低了系統(tǒng)的成本簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。機(jī)電一體化技術(shù)不僅包含了處理器以及傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具和應(yīng)用支持，還包含了自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)多媒體應(yīng)用的基礎(chǔ)軟件，以及針對(duì)視頻圖像音頻話(huà)音處理的標(biāo)準(zhǔn)化庫(kù)函數(shù)，使開(kāi)發(fā)者更快更容易的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制生產(chǎn)的開(kāi)發(fā)。

2.3 機(jī)電一體化設(shè)備的構(gòu)成

本設(shè)計(jì)使用熱門(mén)的自動(dòng)控制開(kāi)發(fā)技術(shù)以及當(dāng)下流行的自動(dòng)控制生產(chǎn)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種基于自動(dòng)控制的茶葉生產(chǎn)系統(tǒng)平臺(tái)。機(jī)電一體化技術(shù)是內(nèi)涵豐富的綜合體，是一個(gè)基于可編程DSP系統(tǒng)的高效和擁有堅(jiān)實(shí)競(jìng)爭(zhēng)力的自動(dòng)控制生產(chǎn)/音頻組件的集合，包含了處理器、機(jī)電一體化軟件、機(jī)電一體化開(kāi)發(fā)工具和第三方合作伙伴的技術(shù)支持，自動(dòng)控制生產(chǎn)技術(shù)包括如下幾個(gè)方面：

自動(dòng)控制生產(chǎn)的開(kāi)發(fā)工具套件：在傳統(tǒng)低成本的初始開(kāi)發(fā)套件的基礎(chǔ)上，提供了更加完整優(yōu)秀的開(kāi)發(fā)工具套件以及更加可視化的參考設(shè)計(jì)，比如DVTB，ARM/DSP集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，DevRocket IDE等，這些優(yōu)秀的開(kāi)發(fā)套件縮短了應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的周期流程。

自動(dòng)控制生產(chǎn)軟件：在自動(dòng)控制生產(chǎn)處理器上運(yùn)行的軟件都?xì)w化為自動(dòng)控制生產(chǎn)軟件，視頻圖像編碼/解碼器，可裁剪定制的嵌入生產(chǎn)系統(tǒng)，功能齊全的應(yīng)用程序接口以及機(jī)電一體化可配置的軟件框架構(gòu)成了自動(dòng)控制生產(chǎn)軟件模塊，促進(jìn)了軟件的快速開(kāi)發(fā)。

自動(dòng)控制生產(chǎn)處理器系統(tǒng)：基于高運(yùn)算速度的DSP的片上系統(tǒng)（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(shí)兼具ARM強(qiáng)大的管理機(jī)制，因而保證了數(shù)字圖像設(shè)備開(kāi)發(fā)對(duì)高效性能、價(jià)格低廉、開(kāi)發(fā)便捷需求的要求。

自動(dòng)控制生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)支持：TI的第三方合作合伴在推出其產(chǎn)品的同時(shí)，也提供了對(duì)相關(guān)平臺(tái)和相關(guān)codec的支持，這些由第三方提供的不同領(lǐng)域的技術(shù)保障確保了用戶(hù)應(yīng)用的專(zhuān)業(yè)性。

3 結(jié)語(yǔ)

本文采用全自動(dòng)機(jī)電一體化操作系統(tǒng)，第一、此系統(tǒng)是免費(fèi)開(kāi)源的，給了用戶(hù)非常大的自由發(fā)揮的空間，用戶(hù)可以根據(jù)自己的各種需要來(lái)修改和優(yōu)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(shù)代碼，因此很多時(shí)候沒(méi)有必要去編寫(xiě)一個(gè)全部的代碼程序，而只需要對(duì)開(kāi)放性源碼進(jìn)行重新編程即可；第三、機(jī)電一體化更是具有豐富的軟件和硬件使用資源，很多應(yīng)用軟件都是可以在機(jī)電一體化上使用的，這就給了用戶(hù)十分方便的軟件應(yīng)用體驗(yàn)?？傊x用全自動(dòng)機(jī)電一體化操作系統(tǒng)是十分明智的和實(shí)用的。

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廣西高?？蒲辛㈨?xiàng)項(xiàng)目：《變頻器實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)》，項(xiàng)目編號(hào)：KY2015YB475，課題負(fù)責(zé)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(dòng)化技術(shù)、職業(yè)教育。