水族箱水环境智能监测调控器设计

分类：开题报告    更新时间：09-03    来源：网络

 一、课题综述及研究意义

随着经济技术的发展，人们生活水平的提高，现代社会中，人们追求绿色家居，会在家里放置绿色植物，水族箱也成为很多家庭的室内装饰。但是根据市场上购买水族箱的用户反映，目前市场上的水族箱大多需要人工控制加热和供氧等等，有的会带有恒温功能的加热系统，但是制作简易，而且使用不稳定，达不到较好的恒温效果，寿命短且价格昂贵。此外供氧方式也是采用即插即供，用户无法得知水中含氧量是否达到要求，有可能导致水族箱缺氧或者过度供氧造成资源浪费，不够方便节能。市场上虽然也逐渐发展出加热器、加氧泵等产品，但是产品种类多，功能又不统一，大多不是智能化、集多种功能于一体的系统，这样就需要购买多个设备分别安装，耗时又耗力，性能也达不到要求。即使是市场上最新、号称功能全面的产品，也只是在过滤器、加热器、氧气泵上面进行产品升级，这些设备依然需要人工根据经验来操作，而不是智能监测和调控。因此，设计一款能够实时监测并智能调控水族箱水环境的系统，才能够满足用户对智能水族箱的多方面需求。

国内外研究现状及发展趋势：

随着经济水平的飞速发展，装饰业日渐兴起，人们对生活和家居质量愈加重视。休闲水族行业也正是在人们的这种需求下应运而生并且快速发展。伴随着水族箱产品迅速发展，巨大的水族箱市场需求大力推动了国内外各种水族箱控制设备的研发和生产。

传统的水族箱需要经常换水和供氧，通常使用水泵和空气泵这两种设备来清洁水体和补充氧气。但这些设备的使用频率会随着季节、温度的变化以及鱼数量的多少而不同，每天需要多次操作，正是这样的连续工作，会使设备的使用寿命变短，也不符合节能的要求。

市场上现有的水族箱控制系统几乎是功能单一的设备，例如控制温度，采用加热棒进行加热，因为加热棒是采用双金属片温控和手动开关加热棒，从而导致温控精度差的问题，不能达到好的恒温效果。

因此，多功能型的水族箱智能监测调控器的开发受到了很多厂商的关注，这些仪器将温度、灯光、充氧、报警等控制功能集于一体。功能设计上要求性能稳定，安装、调试、维护便捷。

相较于目前水族行业市场的需求，多功能水族箱控制器的研发依然处在初级阶段，相应产品也是供不应求的现状。目前市场上最好的水族箱产品价格高昂，但其性能的改进只限于水族箱配备的过滤器、加氧泵、加热器等，这些设备仍然依靠人工操作来开启和关闭，依据的是人的经验，而不能根据水箱中的实际情况来操作，不够智能化。

因此，本课题根据国内外水族行业的发展现状，分析了水族行业里水族箱控制设备的研发和产品特点之后，自主设计了成本低廉，操作方便，节能环保，集多种功能于一体的水族箱水环境智能监测调控器。

为了实现多种功能，本课题基于LabVIEW进行水族箱水环境智能监测调控设计，将传感器技术、计算机技术、通信技术、虚拟仪器技术相结合，不仅能够降低成本，而且还能用图形画面更直观地展现当前水环境的pH值、溶解氧和水温情况，同时根据各项指标进行智能调控，方便直观地对水族箱水环境进行调控，从而为鱼类提供了良好的生存环境。

二、课题拟采取的研究方法和技术路线

研究方法：

先分析影响水族箱水环境的主要因素，如pH值、溶解氧、灯光和水温,然后将传感器技术、计算机技术、通信技术、虚拟仪器技术相结合，从硬件方面和软件方面对水族箱水环境智能监测调控器进行设计。

技术路线：

硬件方面使用传感器采集数据，传送给单片机进行分析处理，将结果反馈给执行机构进行控制。其中，下位机与上位机之间使用RS-232进行通信。 

传感器需要用到温度传感器、酸碱度传感器和溶解氧传感器，负责对水环境参数的信息采集。运用定时器来控制灯光的开关，灯光照射时长需满足水族箱中生物生长需求。

软件方面主要涉及到LabVIEW程序框图设计。软件应用LabVIEW软件开发平台进行虚拟仪器控制软件的设计与实现，通过应用程序来完成水环境各项参数的监测与智能调控设计。而LabVIEW的程序是由前面板和程序框图组成的，因此需要对其进行前面板设计和主程序设计来实现水族箱水环境智能监测调控器的设计。

三、主要参考文献

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二、毕业设计（论文）工作实施计划www.eeelw.Com

（一）毕业设计（论文）的理论分析与软硬件要求及其应达到的水平与结果

理论分析：

1、系统设计方案的分析论证；

2、系统硬件电路设计；

3、上位机管理平台的基本功能设计；

硬件设计要求：确定要选择的器件及其类型，并计算相关参数。绘制出详细的硬件结构框图与引脚接线图。

软件设计要求：配合硬件设计实现最优化设计，绘制程序流程框图。