LabVIEW開發(fā)商用羅非魚池水質(zhì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

養(yǎng)魚是一種水產(chǎn)養(yǎng)殖形式，其中魚類在圍欄內(nèi)養(yǎng)殖，作為食物出售。這些圍欄棲息地用于養(yǎng)殖全球大約一半的魚類消費(fèi)。羅非魚是一種適合食品生產(chǎn)和經(jīng)營的魚類，因?yàn)樗鼈兡軌蚩焖俜敝场Ｈ欢?，為了確保糧食生產(chǎn)和經(jīng)營的持續(xù)繁殖和可持續(xù)性，養(yǎng)魚者必須在羅非魚池塘中保持健康的環(huán)境。忽視這一點(diǎn)可能會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)魚戶的利潤損失。根據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織的說法，魚類有不同的溫度參數(shù)，適合維持其生命。

水質(zhì)包括影響栽培生物的物理、生物和化學(xué)因素。商業(yè)水產(chǎn)養(yǎng)殖依賴于以最低的資源和資本成本為快速增長提供最佳環(huán)境。水質(zhì)決定了培養(yǎng)生物的健康和生長。因此，高水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)率需要考慮水質(zhì)。魚的生長受到多種因素的影響，其中之一是水質(zhì)，它由溫度、濁度、溶解氧（DO）和pH值決定。養(yǎng)殖者在向魚塘注水時(shí)應(yīng)考慮化學(xué)和物理問題。

養(yǎng)魚業(yè)正試圖想出確保水產(chǎn)養(yǎng)殖成功的方法，這主要取決于魚類的福祉和適當(dāng)?shù)乃|(zhì)管理。水質(zhì)差會(huì)降低生長并影響魚類的健康，這也會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)魚戶的產(chǎn)量降低。

水質(zhì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目旨在開發(fā)一個(gè)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)將控制溶解氧、溫度、濁度和pH值，作為幫助維持羅非魚可持續(xù)環(huán)境的解決方案。該技術(shù)將收集并向養(yǎng)魚戶發(fā)送有關(guān)可以通過圖像處理測量的水質(zhì)的信息。這些信息將通過移動(dòng)應(yīng)用程序訪問。一旦從圖像中收集了數(shù)據(jù)并且數(shù)據(jù)不在最佳范圍內(nèi)，處理系統(tǒng)將使用分配器、溫度加熱器和基于從圖像中獲得的值的曝氣器釋放適量的農(nóng)業(yè)石灰（CaCO3）和明礬（硫酸鋁）。這將為羅非魚提供長期生存所需的健康水。

系統(tǒng)用于監(jiān)測和控制商業(yè)羅非魚池塘的水質(zhì)。具體而言，該項(xiàng)目旨在：

1.????為羅非魚池設(shè)計(jì)具有監(jiān)測功能的控制系統(tǒng);

2.????設(shè)計(jì)和開發(fā)具有成本效益的設(shè)備;

3.????設(shè)計(jì)可靠的系統(tǒng)。

?硬件使用ArduinoUNO來控制各種電子組件，例如傳感器和繼電器模塊。該系統(tǒng)由電池供電，并具有用于基于移動(dòng)應(yīng)用程序的用戶界面的WiFi模塊。使用相機(jī)捕獲池塘的視覺效果，并使用LabVIEW進(jìn)行圖像處理，從捕獲的數(shù)據(jù)中提取數(shù)據(jù)以獲取池塘的參數(shù)。一旦使用傳感器從測試中收集了輸入圖像，研究的下一部分是使用相機(jī)捕獲數(shù)據(jù)并通過圖像處理，將從捕獲的圖像中提取給定參數(shù)的值。使用伺服電機(jī)或旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)帶有兩個(gè)裝有農(nóng)用石灰和明礬的腔室的圓筒，以精確釋放化學(xué)品。曝氣器通過攪拌水來維持溶解氧水平，一旦參數(shù)達(dá)到最佳水平，就會(huì)停止，加熱器調(diào)節(jié)水溫以實(shí)現(xiàn)最佳的魚類生長和活動(dòng)，并且只有在參數(shù)已經(jīng)達(dá)到最佳水平時(shí)才會(huì)停止。本研究中的原型是使用金屬板和控制系統(tǒng)的指定位置以封閉方式設(shè)計(jì)的。

圖像處理操作在LabVIEW中顯示為圖形數(shù)據(jù)流圖中的節(jié)點(diǎn)，這使得查看和處理圖片數(shù)據(jù)變得簡單。此外，LabVIEW還提供許多圖像處理工具和庫，包括圖像采集和顯示、圖像文件I/O以及對已知圖像文件格式的支持。LabVIEW的模塊化和適應(yīng)性設(shè)計(jì)使其成為研究、工業(yè)和教育領(lǐng)域圖像處理應(yīng)用的熱門選擇。這樣就可以與其他軟件工具和硬件設(shè)備輕松集成此外，LabVIEW還支持與圖像處理應(yīng)用中常用的其他硬件和軟件工具（如相機(jī)、傳感器和外部庫）集成。LabVIEW環(huán)境可輕松可視化和操作圖像數(shù)據(jù)，使其成為圖像分析和處理的強(qiáng)大平臺。用戶可以通過使用拖放界面組合預(yù)構(gòu)建的功能，或使用LabVIEW的圖形編程語言創(chuàng)建自己的函數(shù)來創(chuàng)建自定義圖像處理算法。

系統(tǒng)中實(shí)施的過程，包括五個(gè)不同的部分，包括系統(tǒng)開發(fā)，使用傳感器收集圖像以獲取圖像輸入，一旦收集了有關(guān)指定參數(shù)（包括溫度，pH值，濁度和DO）的數(shù)據(jù)，研究繼續(xù)開發(fā)一個(gè)程序，該程序?qū)⑹褂脠D像處理來使用指定的參數(shù)識別水質(zhì)。LabVIEW用于分析圖像。最后，將使用圖像處理而不是傳感器進(jìn)行測試和評估，以獲取水質(zhì)參數(shù)，并在其指定的處理下使用。

在系統(tǒng)開發(fā)部分，傳感器用于收集溫度、pH值、濁度和溶解氧數(shù)據(jù)。這些傳感器用于獲取有關(guān)這些參數(shù)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。ArduinoUNO被用作系統(tǒng)的大腦，用于讀取和傳輸從傳感器接收的數(shù)據(jù)。校準(zhǔn)是通過調(diào)整傳感器的讀數(shù)來完成的，以確保準(zhǔn)確可靠的測量，以獲得所需的參數(shù)值。在數(shù)據(jù)收集部分，將相機(jī)放置在設(shè)備中，直接聚焦在水中并以不同的間隔拍攝圖像。一旦收集了指定參數(shù)的數(shù)據(jù)，將提取到程序中，該程序?qū)⑹褂肔abVIEW使用圖像處理來根據(jù)指定的參數(shù)識別水質(zhì)。

校準(zhǔn)圖像處理程序以提取與水質(zhì)相關(guān)的指定參數(shù)的數(shù)據(jù)后，下一步是測試和評估系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。該測試涉及捕獲水的圖像并使用程序?qū)ζ溥M(jìn)行分析以提取數(shù)據(jù)。收集的數(shù)據(jù)將與通過使用傳感器獲得的實(shí)際值進(jìn)行比較。這種比較將有助于確定系統(tǒng)在不使用傳感器的情況下檢索水質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

該系統(tǒng)能夠使用具有成本效益和可靠性的給定參數(shù)來監(jiān)測、處理和控制水質(zhì)。可靠和有效的水質(zhì)控制系統(tǒng)不僅可以降低養(yǎng)魚戶遭受金錢挫折和環(huán)境破壞的風(fēng)險(xiǎn)，而且有助于其業(yè)務(wù)的長期盈利能力和可持續(xù)性。因此，養(yǎng)魚戶必須優(yōu)先在其運(yùn)營中建立有效的水質(zhì)控制系統(tǒng)，以確保其業(yè)務(wù)的持續(xù)成功。

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