本课题来源于科技部社会公益研究专项基金。 工厂化水产养殖是一种集现代工程技术、水处理技术和生物技术为一体的高技术养殖方式，其主要特点是养殖密度高、排放污染少、节约资源，代表了未来水产养殖的发展方向。实现工厂化养殖关键是建立水体循环处理系统，包括去除水体中的固体物、悬浮物、有害溶解物和气体，水体的消毒灭菌，以及控制水质参数，达到水体循环使用的目的。工厂化水产养殖水体参数在线自动监控系统的重要作用就是有效控制温度、pH、氨氮、COD、CBD、DO等水质参数，使水体环境满足高密度水产养殖的要求。因此开展工厂化水产养殖水体参数在线自动监控系统研究具有重要的现实意义。 pH值和溶解氧(DO)都是养殖水体的重要参数。养殖水体中的pH值受到多方因素的制约：淡水鱼类养殖要求pH值的范围应该控制在6.8～8.5之间；微生物转化水体中的氨氮要求pH≥7；较低的pH值可有效地降低水体中有毒非离子氨的含量。因为养殖鱼类的呼吸消化和微生物处理氨氮都是产酸耗碱的过程，使得pH值在养殖过程中处于不断下降的状态，所以在封闭循环养殖系统中，正确设计pH值监测和控制方法，使pH值同时满足上述三个方面的要求是非常重要的。DO是鱼类赖以生存的重要物质，由于工厂化水产养殖密度高，需要对养殖水体进行增氧才能保证鱼类生理活动和微生物呼吸需要，工厂化水产养殖要求水体DO保持在水体饱和溶解氧60％以上或是5mg/L以上。因此，对水体的DO进行监测和控制是也非常必要的。 国内在工厂化水产养殖水体参数自动监控系统的研究中，对pH值控制问题重视不够，尚无pH自动监控系统；在对水体增氧的设计中，还没有增加溶解氧的系统设计方法，难于实现溶解氧的有效控制。本课题的研究目的是开发一种水产养殖水质参数在线自动监控系统，对温度、DO、pH进行在线监测，并对pH、DO进行自动控制，使水体的pH值在7～7.5范围内，DO保持在5mg/L以上，并将水体参数和控制参数在上位机中实时显示出来。 本课题最主要的创新性在于工厂化水产养殖中pH值自动控制的研究。通过对典型的中和过程中pH变化规律和工厂化水产养殖中pH变化过程的分析，在参考工业和环保领域pH自动控制工程实践的基础上，提出在工厂化水产养殖中pH变化过程可以看成是线性，从而确定了自动控制解决方案：PLC以占空比控制方式电磁阀，采用常规PID控制算法计算电磁阀开关时间，从而控制向养殖水体中添加NaOH和NaHCO<,3>的量，达到控制pH的目的。同时探讨了NaOH和NaHCO<,3>的浓度对本系统的影响。在水体增氧和溶解氧控制方面，通过对工厂化水产养殖过程的溶解氧消耗因素的分析，确定了鱼类消化呼吸和鱼类排泄物的生物转化为主要耗氧因子，并根据鱼类耗氧公式和氨氮转化反应方程，提出增氧系统的计算方法，在此基础上设计了溶解氧控制系统，达到了提高效率，降低成本的目的。 在自动监控工程设计方面，以西门子公司的S7-200系列PLC为核心组建适合工厂化水产养殖的自动监控系统。下位机使用西门子PLC自带的软件进行编程，上位机中用北京亚控公司组态王6.5软件设计一个监控工程，用图表等方式显示下位机送来的数据，并具有设置下位机的控制参数，记录、打印数据等功能。 实验研究的结果表明，课题建立的自动监控系统，将现场设备情况、控制参数、水体参数整合在一起，实时显示出来，有利于工作人员对养殖过程的了解和管理；对pH值进行的自动控制设计，方法简单，控制可靠，具有一定的创新性；提出的溶解氧补给设计方法和建立的自动控制系统，对溶解氧实现了有效补给和控制，减少了增氧机运行时间，降低了能源消耗。本系统运行稳定，成本低廉，完全适合工厂化水产养殖，有较高的实用价值。