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罗非鱼养殖始于古代尼罗河谷以及西部的非洲，有着4000多年养殖历史，但是古代关于罗非鱼的养殖技术信息在现在来看是很少可以利用。

在20世纪的20年代，有了第一次关于罗非鱼的养殖试验记录，在50年代后，亚洲和太平洋岛国才出现关于这个鱼种的介绍，从那时起，许多热带和亚热带地区处于各种目的而成立了许多罗非鱼养殖基地，因此，在过去的三十年里，罗非鱼养殖业受到相当大的关注。

罗非鱼的养殖在发达国家和发展中国家迅速蔓延，因为这种鱼可以再很基本的条件下生存，虽然罗非鱼是非常理想的农村自给自足试的养殖鱼类，但其更适合复杂的市场养殖范畴。

因为这种鱼具有很高的繁殖速率和生长率，并且相对的无公害、耐寒。

罗非鱼养殖已经遍及到全球的一百多个国家和地区。

在罗非鱼的养殖系统中，PH值、水温和水位至关重要，因此通过控制系统对这些因素进行监控就是本文的研究目的之一。

通过本控制系统的应用，对影响罗非鱼生长的哥哥因素进行监控，并以此系统为基础，设置适合罗非鱼生长的最佳生存条件是至关重要的，最终确保优质的罗非鱼供人食用。

一般来说，本研究的目的是建立一个水产养殖系统，具体说来有一下几个方面：

（1）结合检测的酸碱度、温度、水位、水面环境制定一套合理的控制算法；

（2）设计一套控制系统用于监测三个生长参数：

PH值、温度、水位；

（3）制定一套方案，是PH值、温度、水位保持在设定值内；

（4）利用C语言程序编程实现控制算法。

2方法

本节中，我们构建一套完整的罗非鱼养殖的自动控制程序，如框图1。

图1罗非鱼养殖控制系统实现对

算法实现，将监测的PH值、温度、水位等因素展示出来，如框图2。

利用传感器将监测的数据传送到单片机，单片机将通过传来的水面环境数据进行校正对比。

总而言之，此系统就是为了使罗非鱼生存在一个比较理想的环境下。

图2处理算法

在控制系统内部配备了PH值、温度、水位传感器，利用水阀和增氧机（带有一个内置的过滤器）实现对水环境进行调控和校正。

此控制系统配备有两个水箱，一个装有碱性水一个装有冷的自来水。

当环境洗漱超过规定的范围值时，系统会控制水箱自动开关阀门来实现酸碱度的中和校正，同时还对水温进行监控。

该装置还配有水泵用来加速系统内部的水流动，同时还有一个出水阀，是系统内部的积水及时排出。

在此系统中，每15分钟采集一次检测的数据，6个小时为一个记录周期，如果对水环境的调节在运作，那么这些内部调节的具体细节将会在液晶显示器上实时显示调节过程，利用单片机的数据处理进行调控。

以下是基于单片机养殖系统的几个参数：

（1）该系统的核心新品是由RabbitCoreMicroController提供的RCM4300主控芯片，它内部配有数据记录器和继电器。

（2）PH传感器（8205数字酸碱度传感器，德国）用来测量水箱内的酸碱度，并将酸碱信号转换成电信号发送给单片机，单片机根据传来的数据进行分析来控制继电器来开关水阀调节水环境的PH值。

（3）温度传感器（8400螺杆温度传感器，布尔克特，德国）测量水族箱内的水温，如果水温高与设定值，它会发送信号给单片机，有单片机控制继电器的通断，来控制冷水阀打开。

（4）浮球开关传感器监测水箱内的水位，两个传感器都封闭在水箱内部，当水位低于设定值时打开水阀向鱼池内部放水。

（5）LED指示灯用于指示继电器通断状态从而给出水阀的开关状况。

（6）碱性水箱内部装有石灰水，用来中和鱼池内部的酸性。

（7）自来水箱装有自来水，当鱼池内水位太低或者温度过高，控制系统就会发送指令向水池中注水保证水位升高或者水温降低。

（8）电磁阀（6013紧凑型电磁阀，布尔克特，德国）连接水阀，电磁阀的通断控制税法的开关，以此来调节水池的酸碱度、温度、水位等。

（9）水族箱是15加仑的半透明材料制造，为的是便于观察水族箱内部的工作情况。

对于该系统对罗非鱼的最佳生长参数设置如下：

a）PH值的最佳范围6.5-8.0

b）水温低于30摄氏度

c）水位要高于传感器的顶端

从以前罗非鱼的养殖技术中得出必须将水的PH值维持在最佳的6.5-8.0之间，如果超过或者低于这个范围，会影响到于的寿命，同样，如果水位超过30摄氏度，鱼类就会大量死亡，但是如果水温很低甚至低于25摄氏度，此时对鱼的生长状况影响甚微。

因此，PH值的控制要优于水温控制，而水位则是实时控制。

由于该控制系统是在室内，温度就是一个次要的考虑因素，儿不同PH值则会影响到水中饲料的化学成分变化，而且温度变化慢于PH值的变化。

因此，如果要考虑所有的参数，PH值将是第一个要考虑的因素，在主程序中要首先予以考虑。

以下几项是该系统在某一特定条件下：

（1）过高PH值的校正-养鱼池中水的PH值高于8.0

（2）过低PH值的校正-养鱼池中谁的PH值低于6.5

（3）高温校正-养鱼池中的水温高于30摄氏度

（4）被动状态-调节系统根据设定值进行调节后的闲置状态

（5）监测状态-系统“等待”水质发生偏差的状态

A过高PH值的调节算法：

该系统通过软件的编程设定PH值在6.5-8.0之间，不论温度情况下，当水中PH值超过8.0时，传感器发送信号给单片机，单片机根据此发送指令给电磁阀，打开电磁阀，水族箱中的水流出（预设60s延迟），在此期间，水位传感器将打开监测水位，当达到预设的水位时，电磁阀关闭。

排水阀关闭，自来水进水阀打开，水位传感器将监测的水箱水位发送给单片机，单片机在控制水箱的水位校正。

直至水位达到水族箱设定的值。

一旦关闭，进入被动状态，传感器又开始对水箱内的水质进行监测，当时间达到预设的60s延迟后，传感器再次将监测水质数据发送给单片机，然后单片机再根据预设值进行对比，重复上述过程实施对水质的调节。

参考图3.

B过低PH值的调节算法：

当水族箱内的PH值低于6.5时，传感器同样发送信号给单片机，单片机发送指令给电磁阀，排水阀打开，水族箱中的水流出（预设60s延迟），在此期间，水位传感器将打开监测水位，当达到预设的水位时，电磁阀关闭。

排水阀关闭，碱性进水阀打开，因此可以中和酸性。

当达到预设水位时，水位传感器传送数据回单片机，单片机控制进水阀关闭，等过预设的60s延迟后，再次将监测的数据传给单片机，此时再检测水的PH值，如果还低于6.5，重复上述过程。

图3高值的校正

C高温校正算法：

当水族箱的温度高于30摄氏度时，温度传感器发送信号给单片机，单片机根据此信号向电磁阀发送打开指令，电磁阀打开，同时，顶端的水位传感器也打开，监测水位的变化，当放水时间达到预设的时间时，单片机发送指令给继电器，排水阀关闭，同时冷水阀打开，这样就可以是水箱内部温度降低，当达到预设的水位时，水位传感器发送信号给单片机，单片机工作将继电器关闭。

此时系统进入“等待”时间。

达到预设的60s监测周期，水温传感器再次将水温数据发送给单片机，单片机再次进行数据处理对比，如果水温还高于30摄氏度，单片机发送指令给电磁阀，重复上述过程。

DPH值自动调节显示系统

该水产养殖系统提供实时显示操作的可视化界面如图4，此系统界面将告诉我们系统内部实时调节的细节，无论是PH值过高校正、过低校正、水温校正、水位校正等。

PH值水平区域告诉我们水族箱内的温度，温度区域告诉我们水族箱内的温度。

顶部传感器将会告诉我们水族箱内的水位，如果水族箱内的水位高于或者低于它，我们就会看到水阀的开关状况；

石灰水区域可以看到控制石灰水的水阀通断状况，以此来中和水箱内的酸度；

自来水区域告诉我们自来水法的开关状态，看以看到PH值过高的调节细节；

冷水区域显示冷水阀，以此可以看到水温的校正调节；

日期时间显示当前的日期时间。

饲养员可以改变预设的PH值，同样也可以改变调节时间和监测被动的“等待”时间，时间延迟就是想水族箱内注、放水的时间。

延迟时间指的是系统没有采取校正的时间，也是水族箱内完成一次校正到想一次校正开始的时间。

PH值的上下限是可以改变的，以此来适应不同鱼群的习性，同样，温度的上线、被动“等待”时间都是可以更改的。

图4示例屏幕显示

3结果

通过使用浓碱性溶液、浓酸性溶液、热水器等对水质进行6个小时的模拟，数据记录器

记录的数据如下：

日期，监测时间，状态，PH值，顶部传感器状态，底部传感器状态。

A模拟和数据记录

数据记录器开始工作于2010年12月，第一个数据在3:

17采集（系统启动时间），在下午9:

15结束工作。

为了便于描述，时间以分钟为单位，PH值于数据记录器中的数值相同，控制系统设定的PH值为6.5-8.0之间。

在记录的数据中，系统一共做了三次PH值的过高校正动作，第一次校正是在下午的3:

50校正到了7.96，我们可以看出此次校正花费了27分钟的时间；

第二次的校正是在4:

42分，在4:

58分校正正确，花费了16分钟。

最后一次校正发生在下午的5：

32分，持续了15分钟，此时系统在5:

52分稳定下来。

系统的温度保持在30摄氏度或者低于30摄氏度。

图中显示有三次温度高于30摄氏度，控制系统进行回应调节温度，第一次调节到29.6摄氏度，时间是嫌恶的3:

57，花费了15分钟的时间调节，第二次温度调节是在下午4:

33分，花费了9分钟调节温度至预设值。

完成第二次调节时间为4:

42；

最后一次调节是下午的5:

02，温度于5:

09趋于稳定。

图5配置显示屏幕。

当水位高于顶部传感器时，传感器发送“上面”，与此相反的当水位低于底部传感器时，传感器发送“下面”，从下午3:

17到监测完成的下午9:

15，传感器一直是“下面”，这将使一个惊喜因为水位始终没发生变化。

流程图见图3。

并留意水质的每一步监测方式与调节过程。

BＳＭＳ监控

用一台笔记本电脑直接记录数据，通过Wi-Fi远程发送消息到手机，手机发送“1234状态”到09279221966，然后手机就会收到液晶显示的数据如日期，时间，PH值，水位，水温，电磁阀的通断，水阀的开关情况，一目了然。

4结论

此基于单片机的水产养殖系统不同于早期的监测手段，它可以远程控制影响鱼类最佳生长环境的技术参数和因素，并且很轻松的达到目的。

运用现代的网站访问技术，这些结果可以很轻松的通过电话或者与一台笔记本电脑之间进行通信。

通过结果可以看出变量之间的相互关系，通过对温度，PH值，水位在模拟系统中的调试得出每个变量之间都是相互影响、相互制约的。

因此，一个变量的变化会影响到其他变量的变化，此外，对PH值的监测周期观察，它要快于温度调节的周期。

然而，在模拟过程中出现一个异常值，即气温调节话很长时间才趋于稳定值，见图6。

这个要归因于水的比热容，当水的体积很大是，要花费很长时间才能降低其温度。

研究结果表明，水的PH值很容易改变取决于采用的酸碱液的浓度。

因此，单片机是一种通用的、健全的设备，它可以达到得到具有相当精度的预期输出结果和数据。

图6Ph随时间变化图

参考文献

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