中文翻译-MCU为基础的水产养殖系统

中北大学 2013 届毕业设计外文文献翻译第 1 页 共 14 页MCU 为基础的水产养殖系统V. B. De Leon, A. H. Ballado Jr., P. Dychitan Jr., R. Gustilo摘要：本研究主要涉及控制技术领域延伸其应用在水产养殖领域。利用微控制器进行几个变量或参数提供必要的控制，即在水产养殖系统中的 pH 值，温度和水位。单片机编程的多功能性使的参数值在范围内的操作，使改变满足该系统的需要。除此之外，其他研究的功能包括监测和数据记录。建设一个仿真罐模拟不同水质条件下进行了捕捉动态水产养殖业的情况。远程监控和记录本研究采集的每一个部分。在此，研究人员表示欢迎实验的进一步改善。使罗非鱼实现最佳生长的其他参数：氧气含量，盐度，磷酸盐水平等。在这些的基础之上，使用现代先进的控制算法，提高了系统的效率和速度。关键词：指数条款，微控制器，水产养殖系统，远程终端装置，数据记录器中北大学 2013 届毕业设计外文文献翻译第 2 页 共 14 页一、引言口语称作“水生鸡”罗非鱼是比较恰当的实验目标，因为只要人工饲养在一个宽范围的环境条件中就有较高的增长、生长和繁殖速度。所以，这种鱼已经成为一个出色的候选人，水产养殖业，特别是在热带和亚热带环境。提高罗非鱼作为一种廉价的肉类来源可以是非常有前途的考虑健康风险，高与红色肉类的消费成本。罗非鱼养殖被认为是源于以上 4000 多年前，但很少上可用的信息他们在这些古代的文化。罗非鱼养殖开始从尼罗河谷地和蔓延到中部和西部非洲。手稿评论 2011 年 6 月 29 日修订。这项工作支持的科学系的 ERDT 方案技术。德莱昂完成了他的 MS ECE 技术学院的。他还拥有 MS 马尼拉雅典耀大学的数学学位。他在黎刹理工大学完成了他的 BS ECE。他目前正在欧洲经委会技术学院攻读他的博士学位。1995 年 Ballado 在菲律宾马尼拉 Mapua 的科技研究所收到他的 BSECE。他获得了电子工程硕士也从相同研究所，于 1999 年。目前，他的博士学位就读于菲律宾德拉萨大学电子工程。目前，他是一个教授和程序椅子的电子工程计划在 Mapua 的。PM Dychitan 于 1993 年在鲍思高神父职业技术学院完成了他的 BS ECE。他是目前Dychitan 电子信息产业集团公司总裁。 R. C.Gustilo 在雅典耀赢得了他的 MS ECE。他在菲律宾的一个技术研究所得到了他的 BS ECE。他曾在各种学校和大学的和亚当森等。目前，他是一个欧洲经委会DeLaSall 大学的博士。第一次试验罗非鱼水产养殖记录在肯尼亚在 20 世纪 20 年代，20 世纪 50 年代初在许多亚洲国家和一些太平洋岛屿国家开始人工引入这一物种 。从那时起，在许多热1带和亚热带地区已经建立的罗非鱼繁殖，甚至有些地区地区超出了他们的家乡范围内，在那里他们已用于各种目的。其结果是，在过去的三十年有相当大的目光投给罗非鱼养殖业。在世界各地无论发达国家还是发展中国家罗非鱼养殖都正在扩大，因为这一群鱼可以非常基本的条件下进行培养。虽然这是理想农村自给型农业，罗非鱼更适合复杂的，以市场为导向的文化节目，这些鱼具有很高的繁殖和生长率，相对无病，耐寒的性质 。是目前在全球各地罗非鱼养殖已经超过一百个国家，另外，培养罗非鱼是需2中北大学 2013 届毕业设计外文文献翻译第 3 页 共 14 页要考虑重要的生长因子包括 pH 值，温度和水的水平（深度）;因此，通过利用控制系统监测和制订这些参数将是研究的目标。通过控制系统的使用和研究，在监测和控制各因素的基础上设定影响鱼生长的参数。由此产生的后的受控环境中的应用程序或实施过程控制机制将是至关重要的。确定的优良品质的罗非鱼的成功适合高需求的人食用。一般而言，本研究的目的是：构建/建立一个控制水产养殖系统。总体而言，本研究的目的是： 创建一个可以监测和控制 pH 值，温度和水的水平水生环境; 设计的控制系统，可以监测和控制的三个生长因子：pH，温度和水平; 基于指定的设定值，提供维护深水环境下的 pH 值，温度的方式/解决方案； 利用 C 语言的源代码或程序实现算法。中北大学 2013 届毕业设计外文文献翻译第 4 页 共 14 页二、方法论本节将讲述在罗非鱼养殖中，控制程序自动化系统的设计和建设。系统的框图将显示于图 2.1。图 2.2 将提供控制 pH 值的算法，该算法包括水族箱中的水的温度和水的水平的计算。传感器被用来作为换能器，将按秒发送适当的的微控制调整因子和需要信号。总之，这些设备将提供必要的控制，以保持设定的参数的值。罗非鱼养殖：图 2.1.罗非鱼水产养殖的控制系统实现框图中北大学 2013 届毕业设计外文文献翻译第 5 页 共 14 页图 2.2 处理算法仿真罐保持 15 加仑的水，将温度，pH 和水位传感器配备策略性地放置在油箱内。它设置有一个漏极阀，冲洗掉水事件。水质量校正。一个曝气装置（有一个内置的过滤器）安装在系统将氧气均匀地分配在水中。该仿真罐配备了两个水库，一个包含碱性水和自来水，另一方面，将超出指定范围内的中和酸度或碱度罗非鱼生长的理想值。同样，储冷水也被用于水温校正。水库的安装泵来解决在舱内加速流动水。同样，泵连接到排水阀，以确保更快的出水口。每 15 分钟监视一次来收集的数据。在这项研究中，6 个小时的监测观察到一个给定的时间。如果水的纠正行动正在做，这将包括在数据日志。一个可视化显示的状态参数和传感器操作定期检查也提供。值的范围参数可以被交互地改变与该显示使用微型计算机。微控制器带有一个数据记录器，其中一个可以监视系统的状态。以下是考虑因素和参数参与的操作 MCU 为基础的水产养殖系统： 在该系统的心脏是一个 RCM 4300RabbitCoreMicroController 单位将被使用的中北大学 2013 届毕业设计外文文献翻译第 6 页 共 14 页提供控制。它配备了一个数据记录器和配备有继电器。 pH 传感器（8205 数字 pH 变送器/布尔克特，德国）将测量的酸度水族箱的水。根据检测到的水化学，它会发出适当的信号微控制器将在执行必要的控制行动的开启或关闭李丰组成校正阀通过继电器。 温度传感器（8400 螺杆的温度传感器，布尔克特，德国）将测量水族箱的水的温度。如果水太热情在一个给定的值，它会发出一个信号，微控制器，这将反过来触发开放的水库冷水阀（矿物饮水机） 。 浮球液位开关/传感器（顶层/底部液位传感器）将检测中的水的深度坦克。两个开关都关闭时淹没在当水位低于水和打开切换。 指示灯（LED）将显示在继电器板阀是打开或关闭，以指示校正行动。 碱性水库，其中包含石灰水解决方案（水合氧化钙）将提供的碱中和酸性中和反应。 水库自来水供水罐，如果水位低于传感器液位，纠正动作启动。 如果水族箱的水冷却行动过于频繁冷水水库将提供水。 电磁阀连接到碱性溶液水库漏极的（6013 紧凑电磁阀，布尔克特，德国）1/8直径，通过打开/关闭来调整水的化学成分。 一个绕制的循环水潜水泵。 仿真罐是 15 加仑的半透明水族馆，便于观察。水产养殖在设计的初始条件系统，罗非鱼生长参数的理想使用。这些是如下：a）pH 值范围为 6.5 -8.03b）温度为 30或更低的 4c）水水平的正上方的顶层传感器 5从养殖罗非鱼的文献中，有人指出，鱼会如果水的质量被保持的 pH 值达到最佳生长的 6.58.0。值将超过上述范围内的，或下面，并维持数天将是致命的鱼。同样，温度超过 30条件下长时间期间最终将导致鱼类死亡。但气温在它下面，甚至低于 25度将影响不大鱼。可以注意到，从 pH 值控制的算法，该算法需要在保证优先温度控制水位的同时，始终保持纠正措施。由于设置是在室内，温度是一个次要的考虑因素不同于 pH 值的控制，从给定的饲料的衰变可能导致突然改变所引起的水的化学物质来自它们的溶解盐中北大学 2013 届毕业设计外文文献翻译第 7 页 共 14 页。温度的变化可能是一个较慢的处理相比，pH 值的变化。因此，如果所有的参数需6要进行校正，这将是证明给出的 pH 值优先级的主要程序。在系统中使用下面的状态的作品，以描述一定的条件： 高 pH 值的 pH 值校正的状态下水族箱的水大于 8.0； 低 pH 值校正的状态，其中的 pH 水族馆水是低于 6.5； 高温度校正的状态下水族箱中的水的温度超过 30C； 被动 - 已经在修正状态引入随后的时间的不活动； 监控的状态下，系统是“等待”水质发生偏差。A.高 pH 值校正算法该系统是预编程的控制的 pH 值水平从 6.58.0。当水族箱的水的 pH 值给出时，发射器为 8.0 发射器，微控制器将发送一个信号给继电器开关，打开排水阀。水会水族馆的一个时间段为 60 秒（预设时间延迟） 。在这段时间内，最佳级别传感器将开放。如果还没有经过这个时间延迟不必采取纠正措施。经过这段时间，排水阀将关闭，而纠正行动会发生。由于水的质量是基本的-碱性，它会打开自来水阀门，这将允许自来水从自来水水库流入水族箱中。这个过程将继续下去，直到顶层传感器关闭。一旦关闭，将设置在此阶段的被动状态没有任何动作，以便时间的系统可以调整所做的校正（建立时间） 。一旦被动延迟已经经过（被动的延迟系统已经预置为 60 秒） ，将再次测定水的 pH 值。如果它的范围内，将保持与监视水位。否则，pH 值将再次进行校正，将重复上述过程。请参见图 2.3。中北大学 2013 届毕业设计外文文献翻译第 8 页 共 14 页图 2.3.高 pH 值修正B.低 pH 值校正算法当水族箱的水的 pH 值低于 6.5 的 pH 值是，如感测到的 pH 值发射器，微控制器将发送一个信号给继电器开关，打开排水阀。水族馆的一个时间段为 60 秒（预设时间延迟） 。在这段时间内，将打开的顶层传感器因为水已经逃脱了。不必采取纠正措施将采取的地方，如果还没有经过这个时间延迟。一次经过这段时间，排水阀将关闭，而纠正行动会发生。由于水的质量是酸性的，它会碱性水阀门打开，这将使碱性碱性水容器的水从流入水族馆。这个过程将继续下去，直到最上层的传感器关闭。一旦关闭，被动的状态。这个阶段是没有任何动作，以便有时间系统来调整校正完成（建立时间） 。一旦无源延时已逝去（系统已经预设有无源延时为 60 秒） ，将水的 pH 值再次测量。如果它落在该范围内，则温度现在将监测水位保持。否则，将 pH 值将被再次校正和过程以上将被重复。C.高温校正算法中北大学 2013 届毕业设计外文文献翻译第 9 页 共 14 页当水族箱的水的温度达 30以上检测到温度变送器后，微控制器将发送一个信号到中继开关，该开关将打开排水阀。水会从水族馆的时间为 60 秒（预设时间延迟） 。在这段时间内，最佳级别传感器会打开，因为水已经逃脱了。如果还没有经过该时间延迟无须采取纠正行动。一旦这个时间过后，排水阀将关闭，纠正措施启动。由于水质是热的，它会打开冷水阀，其将允许从冷水水库冷水流入水族箱。这个过程会继续下去，直到顶层传感器关闭。一旦关闭，系统处于没有任何动作的阶段，以便有时间完成调整校正（稳定时间） 。一旦被动的延迟已逝去（系统预设有一个被动 60 秒延迟的） ，水的温度将被再次测量。如果它仍然高于 30C，然后将温度将被再次校正和上述过程将被重复。D.自动 pH 值修正系统显示水产养殖系统中设置有显示在实时操作，提供一种更新的是什么发生的系统，如在图 2.4。图 2.4 屏幕显示示例 状态部分将告诉我们的系统状况，无论是在高 pH 值校正，低 pH 值校正还是高温度校正情况下，系统是在被动的地位还是在监控状态。 pH 值将表示水族箱中的水的酸碱度。 温度会告诉我们的目前的水族箱中的水的温度。 上部传感器告诉我们，水族馆中水是高于或低于水位。 排水阀显示，如果排水阀关闭或打开。打开排水阀，让水出来的水族馆。中北大学 2013 届毕业设计外文文献翻译第 10 页 共 14页 石灰水部分告诉我们，如果碱性水阀门是打开或关闭。一个开放的石灰水让出碱性水中和酸性的碱性水水库。 自来水部分告诉我们，如果自来水阀是打开或关闭。一个开放的自来水是指自来水引入该系统，以纠正高 pH 值或低水的水平。 冷龙头表示，如果冷水阀打开或关闭。一个开放的冷自来水引入了冷水进入系统，以纠正高水温。 日期/ 时间部分显示目前的时间和日期。E.配置显示水产养殖可以改变的 pH 值范围和温度设置的系统中，如图 2.5 所示。同样地，时间延迟和被动的延迟可能会被改变。所花费的时间被定义为系统的排水阀从水族箱中释放水的延迟时间。图 2.5 配置显示屏无源延时为系统稳定状态下没有采取纠正措施所花费的时间。这也是校正后时间水族箱的水平息下来的时间。pH 值的下限和 pH 上限改变，以适应的范围内的 pH 值适合于鱼的种类要培养的。温度上进行修改以允许新限定值保持在温度设定点。时间和被动延迟同样被复位。三、结果中北大学 2013 届毕业设计外文文献翻译第 11 页 共 14页模拟不同水分条件下进行使用的浓碱溶液，盐酸（盐酸） ，和水加热器。这种模拟历时 6 小时，结果指出使用的输出的数据记录器。在数据记录中的条目顺序如下：日期，时间的监视，状态，pH 值，温度，顶级传感器状态和底部的水平传感器的状态。A. 模拟和数据记录数据记录开始于 2010 年 12 月的 3：17 时（系统启动） ，并在下午 9:15 结束。对于演示表达的目的，时间，分钟和 pH 值分别为记录在数据记录器中的相同的数字。保持由控制系统的 pH 值的范围是从 6.58.0。在数据记录，有三个实例以上的八个 pH 值的标记（高 pH 值时，图修正） 。该系统的反应，以纠正高 pH 值在第一模拟的 pH 值的变化。其 pH 是已经正确于下午 3 时 50分录得的 7.96。我们可以得出这样的结论：这种修正的发生花了约 27 分钟。第二次通电发生在下午 4：42。 pH 值水族馆水已经是正确的，在 4：58 后超过 16 分钟。最后的更正发生在下午 5 时 32 分。该系统更正后的 pH 超过 15 分钟。该系统稳定在 5:52 PM。由控制系统的温度保持为 30或更低。有三个实例的图形是不高于 30C 标志指示的高温状态的水族馆水。系统响应纠正高温在模拟的温度变化。温度已经是正确的，在 3:57 PM 记录为 29.6C。我们可以得出这样的结论：，这个校正需要的地方花了大约 15 分钟。第二个结果发生在 4:33 PM。水族箱的水的温度已经是正确的，在 4:42 之后 9 分钟。最后记录的高温局势在5:02 PM。温度稳定在 5:09 PM。水位以上的传感器（顶部或底部） ，状态的传感器会读上一步。与此相反的是真实的当水位的传感器的状态，因此，在下面的传感器将读取下一步。从下午 3 点 17 分，直到监控下午 9:15，两个传感器的状态是下一步。这将不来一个惊喜，因为水位始终保持 pH 值或温度将要发生的每一个变化。一也可能指的流程图（见图 3.1） ，并注意水电平总是检查或监测每一步的方式。中北大学 2013 届毕业设计外文文献翻译第 12 页 共 14页图 3.1 pH 值随时间变化图B.短信监控除了直接做数据记录与一台笔记本电脑电脑通过 Wi-Fican 也可以通过远程完成短消息服务。该程序进行键入“1234 状态”在手机上发送此信息至 09279221966。然后，将 SMS 文本消息显示的状态，日期，时间，pH 值由发件人接收水平，温度，水位条件（上面或下面） ，排水阀的状态（打开或关闭） ，碱性阀状态（打开或关闭） ，自来水阀的状态（打开或关闭）冷水阀的状态（打开或关闭） 。四、结论一个基于单片机的监测和控制不同的参数或因素水产养殖系统被设计以模拟得到最佳的鱼可以容易地进行远程增长的系统。不同于早期监测和控制手段，现在涉及实际访问的网站，这些东西现在可以方便地通过移动电话，或连接到一台笔记本电脑因特网。总之，基于控制多个变量的结果我们可以得出这样的结论：一个因素与其他因素相关时，在系统中进行通途仿真要仿真所有因素导致的结果。因为一个变量的变化将导致一个在其他的相应的变化。此外，pH 值的监测基于采样的监测周期表明，pH 校正与温度校正是相对的。然而，在仿真过程中，观察到一个离群。温度校正独自过了好一会儿，才定在所需的值。参见图 3.1。 这也许归因于一个水体积比热容的事实。越大体积的水，将花费较大的时间来加热它。水的 pH 值，可以容易地改变，取决于浓度中北大学 2013 届毕业设计外文文献翻译第 13 页 共 14页的酸或碱的使用。研究结果表明，水族箱的水的 pH 值响应快于酸或碱的添加。因此，微