基于气象参数的增氧控制器设计(2)
3硬件设计...10
3.1器件选择..10
3.2系统硬件框图..10
3.3各模块电路设计11
3.4C应用介绍...19
3.5本章小结..20
4软件设计...21
4.1软件的总体设计21
4.2各部分的软件设计..22
4.3本章小结..25
5总结...26
附录.28
致谢.29
参考文献..30
1 绪论
1.1 增氧控制器的研究背景与意义 自从改革开放以来，我国各行各业都迎来了快速发展的机会。水产养殖业在国家激励政策的带动下，凭借着中国庞大的水资源总量而发展迅速，长期处在世界水产养殖业前列，其生产总值也已经超过了全国农业生产总值的 10%。目前，中国的水产养殖业范围广泛，大中小养殖户均数量巨大， 行业内的竞争愈演愈烈，传统的仅湖泊水不进行增氧控制的养殖方式已经无法满足当今水产养殖密度大的现状。为了提高水产养殖业的业内竞争力，越来越多的养殖人员开始追求增氧控制器的实时监控作用、功能多样化和良好的人机交互界面。 增氧控制器最主要的功能是增加水中溶解氧的含量， 水中溶解氧对于鱼类生物的重要性和空气对于人类的重要性类似，是鱼类健康生长的必备条件。根据试验，当水中溶解氧浓度在 6～7mg/L 的时候，鱼类生物身体饮食欲望比较强，提高水产养殖的养殖效率； 当水中溶解氧的浓度已经低于1mg/L， 鱼类生物出现“浮头”现象，对鱼类生物的生命产生了严重的威胁。因此增氧机的合理使用可以避免鱼类某些疾病的发生，增加养殖产量，提高养殖利润。在自动化程度逐渐增强的当今，使用具有实时监测和自动控制功能的增氧控制器，对于使用增氧机增加水体溶解氧含量有着非同寻常的意义，也成为了增氧机合理使用的必备手段。 本文设计的基于气象参数的增氧控制器，一方面为改善养殖水质量的提供了解决方案，减少甚至避免了鱼类生物各种疾病的发生和传播，在提高鱼类生物成活率的同时也降低了养殖成本，增加了水产养殖行业的收入。另一方面，随着对增氧控制器的研究愈加的深入，加快了增氧控制技术的更新速度，降低了增氧控制器设备的生产成本，也会丰富增氧控制器的功能，适应市场对于增氧控制器各方面功能的需求。
1.2 增氧控制器的国内外研究现状以及发展趋势
1.2.1 国内外研究现状 增氧控制器是一种根据测量结果来控制增氧机的启动与停止的控制设备，也是池塘增氧控制系统的核心部分。测量水体的溶解氧含量是增氧控制器必备环节，也是要求精度比较高的环节。目前，国内外关于测量水体溶解氧的方法分为两种：
（1）经验估算溶解氧高低。由于溶解氧传感器价格昂贵，有些农户采用过去的养殖经验，观察水产生物的生活习惯来判断水中溶解氧含量的高低，并确认是否开启和关闭增氧机。这种估算方式无法进行下一步的数据处理，而且误差太大，不能够及时对水体中溶解氧含量就行有效控制。
（2）使用溶解氧传感器测量具体数值。测量必然会有误差，但是采用传感器测量溶解氧的误差要远远小于经验估算的方式。采用仪器测量溶解氧能够实时采集水中溶解氧含量的数值，且所测数据能够进行下一步的处理，方便进行智能化控制。然而，事物都有两面性，采用仪器测量溶解氧在获得溶解氧准确值的同时，也提高了测量成本。 然而，对于增氧控制器来说，测量的数据需要进一步的处理和计算，因此无法采用经验法来测量水体溶解氧含量。国内外所有的增氧控制器采集水体溶解氧的方法都是通过溶解氧传感器来测量的，溶解氧传感器的测量原理包括碘量法及其修正法和膜电极法。溶解氧传感器测量水体溶解氧的精度比较高，但是由于溶解氧传感器价格昂贵， 使用溶解氧传感器来测量水体溶解氧含量就提高了增氧控制器的成本。其实，只需保证水体溶解氧含量处在一个正常范围就能够保证鱼类生物的正常生长发育，因此对于水体溶解氧含量的控制不需要非常高的精度，通常，养殖人员根据经验就可以控制增氧机的启动和停止。 增氧控制器成本的升高，使得通过经验来判断池水中溶解氧含量的高低仍然是小型水产养殖户的最佳选择。由此总结，溶解氧传感器测量精度高但价格昂贵与增氧控制精度要求不高成为研究增氧控制器的一对矛盾。 除此之外，国内外增氧控制器的控制方式也是比较单一。有的增氧控制器只采用自动控制的方式，将实时测量的溶解氧值和设定值进行比较来控制增氧机；有的只是采用定时控制的方式，即在一天的某一时段开启增氧机。
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