基于STM32的海上微藻养殖控制系统的设计与实现

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漂浮式光生物反应器是一种新型光生物反应器,它利用波浪能作为混合驱动的能量来源,减少了养殖过程之中的能耗,而且光生物反应器的制造成本较低,有望实现低成本微藻生产。但是漂浮式光生物反应器也存在着培养过程中自动化程度低、消耗大量人力资源和微藻生长指标检测具有迟滞性的问题。针对上述问题,本研究为漂浮式光生物反应器增加了生产辅助设备、数据采集及控制部分、数据显示及存储部分,共同组成了微藻养殖控制系统。在漂浮式光生物反应器的基础之上增加了生产辅助设备,即海水处理仓、藻液储存仓,漂浮式光生物反应器负责对微藻进行培养,海水处理仓内进行海水的处理、藻液储存仓对达到密度要求的藻液进行储存,三个舱室之间协同工作共同完成微藻的培养工作。数据采集及控制部分由以下模块组成:培养基配制模块、藻液采集模块、温度检测控制模块、溶氧检测控制模块、按键控制显示模块、p H值检测模块、太阳能供电模块。数据监测及控制部分的主控芯片选用的是STM32系列中的STM32F103ZET6,首先对各个功能模块的工作原理进行了简要分析,接着对各个模块进行硬件电路设计、驱动程序设计。数据显示及存储部分包括微藻养殖系统管理软件和MYSQL数据库,微藻养殖系统管理软件采用QT作为开发平台,在该软件之上用户可以直接获取漂浮式光生物反应器内部微藻的生长数据,同时实现对数据监测及控制部分相应电气设备的控制,数据存储的功能是直接嵌入在微藻养殖系统管理软件之上的,我们将采集到漂浮式光生物反应器内部藻液的温度、p H、溶氧值和细胞数存储在数据库之中,用户可以使用数据库管理软件NAVICT对存储在MYSQL内部的数据进行访问。数据采集及控制模块和数据显示及存储模块之间的通讯是通过原子云服务器实现的,原子云服务器可以对数据采集及控制部分的数据进行接收,原子云服务器与微藻养殖系统管理软件之间的连接是通过虚拟串口实现的,最终实现了数据采集及控制部分和数据显示及储存部分之间的通讯。在完成微藻养殖控制系统的设计之后,接着完成了对微藻养殖控制系统的实物组装,并且通过功能测试验证了微藻养殖控制系统的设计功能,最后使用微藻养殖控制系统进行海水小球藻的培养实验,验证了微藻养殖控制系统可以较好的实现设计功能,该微藻养殖控制系统具有较好的应用前景。
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