LabVIEW开发商用罗非鱼池水质控制系统设计

news2024/10/5 17:26:23

养鱼是一种水产养殖形式，其中鱼类在围栏内养殖，作为食物出售。这些围栏栖息地用于养殖全球大约一半的鱼类消费。罗非鱼是一种适合食品生产和经营的鱼类，因为它们能够快速繁殖。然而，为了确保粮食生产和经营的持续繁殖和可持续性，养鱼者必须在罗非鱼池塘中保持健康的环境。忽视这一点可能会导致养鱼户的利润损失。根据联合国粮食及农业组织的说法，鱼类有不同的温度参数，适合维持其生命。

水质包括影响栽培生物的物理、生物和化学因素。商业水产养殖依赖于以最低的资源和资本成本为快速增长提供最佳环境。水质决定了培养生物的健康和生长。因此，高水产养殖生产率需要考虑水质。鱼的生长受到多种因素的影响，其中之一是水质，它由温度、浊度、溶解氧（DO）和pH值决定。养殖者在向鱼塘注水时应考虑化学和物理问题。

养鱼业正试图想出确保水产养殖成功的方法，这主要取决于鱼类的福祉和适当的水质管理。水质差会降低生长并影响鱼类的健康，这也会导致养鱼户的产量降低。

水质控制系统设计项目旨在开发一个控制系统，该系统将控制溶解氧、温度、浊度和pH值，作为帮助维持罗非鱼可持续环境的解决方案。该技术将收集并向养鱼户发送有关可以通过图像处理测量的水质的信息。这些信息将通过移动应用程序访问。一旦从图像中收集了数据并且数据不在最佳范围内，处理系统将使用分配器、温度加热器和基于从图像中获得的值的曝气器释放适量的农业石灰（CaCO3）和明矾（硫酸铝）。这将为罗非鱼提供长期生存所需的健康水。

系统用于监测和控制商业罗非鱼池塘的水质。具体而言，该项目旨在：

1. 为罗非鱼池设计具有监测功能的控制系统;

2. 设计和开发具有成本效益的设备;

3. 设计可靠的系统。

硬件使用ArduinoUNO来控制各种电子组件，例如传感器和继电器模块。该系统由电池供电，并具有用于基于移动应用程序的用户界面的WiFi模块。使用相机捕获池塘的视觉效果，并使用LabVIEW进行图像处理，从捕获的数据中提取数据以获取池塘的参数。一旦使用传感器从测试中收集了输入图像，研究的下一部分是使用相机捕获数据并通过图像处理，将从捕获的图像中提取给定参数的值。使用伺服电机或旋转执行器旋转带有两个装有农用石灰和明矾的腔室的圆筒，以精确释放化学品。曝气器通过搅拌水来维持溶解氧水平，一旦参数达到最佳水平，就会停止，加热器调节水温以实现最佳的鱼类生长和活动，并且只有在参数已经达到最佳水平时才会停止。本研究中的原型是使用金属板和控制系统的指定位置以封闭方式设计的。

图像处理操作在LabVIEW中显示为图形数据流图中的节点，这使得查看和处理图片数据变得简单。此外，LabVIEW还提供许多图像处理工具和库，包括图像采集和显示、图像文件I/O以及对已知图像文件格式的支持。LabVIEW的模块化和适应性设计使其成为研究、工业和教育领域图像处理应用的热门选择。这样就可以与其他软件工具和硬件设备轻松集成此外，LabVIEW还支持与图像处理应用中常用的其他硬件和软件工具（如相机、传感器和外部库）集成。LabVIEW环境可轻松可视化和操作图像数据，使其成为图像分析和处理的强大平台。用户可以通过使用拖放界面组合预构建的功能，或使用LabVIEW的图形编程语言创建自己的函数来创建自定义图像处理算法。

系统中实施的过程，包括五个不同的部分，包括系统开发，使用传感器收集图像以获取图像输入，一旦收集了有关指定参数（包括温度，pH值，浊度和DO）的数据，研究继续开发一个程序，该程序将使用图像处理来使用指定的参数识别水质。LabVIEW用于分析图像。最后，将使用图像处理而不是传感器进行测试和评估，以获取水质参数，并在其指定的处理下使用。

在系统开发部分，传感器用于收集温度、pH值、浊度和溶解氧数据。这些传感器用于获取有关这些参数的准确数据。ArduinoUNO被用作系统的大脑，用于读取和传输从传感器接收的数据。校准是通过调整传感器的读数来完成的，以确保准确可靠的测量，以获得所需的参数值。在数据收集部分，将相机放置在设备中，直接聚焦在水中并以不同的间隔拍摄图像。一旦收集了指定参数的数据，将提取到程序中，该程序将使用LabVIEW使用图像处理来根据指定的参数识别水质。

校准图像处理程序以提取与水质相关的指定参数的数据后，下一步是测试和评估系统的准确性。该测试涉及捕获水的图像并使用程序对其进行分析以提取数据。收集的数据将与通过使用传感器获得的实际值进行比较。这种比较将有助于确定系统在不使用传感器的情况下检索水质参数数据的准确性。

该系统能够使用具有成本效益和可靠性的给定参数来监测、处理和控制水质。可靠和有效的水质控制系统不仅可以降低养鱼户遭受金钱挫折和环境破坏的风险，而且有助于其业务的长期盈利能力和可持续性。因此，养鱼户必须优先在其运营中建立有效的水质控制系统，以确保其业务的持续成功。