第24卷增刊2农业工程学报Vol.24Supp.21382008年9月TransactionsoftheCSAESep.2008水产养殖水质pH值智能变送器设计刘倩1，李道亮2，马道坤2，梁安波1，史岩1※(1．青岛农业大学机电工程学院，青岛266109；2．中国农业大学信息与电气工程学院，北京100083；)摘要：针对中国集约化水产养殖急需应用水质自动监测技术的现状，研究一种基于IEEE1451标准的具有即插即用和自校准功能的智能pH变送器。它集成水质参数信号调理技术、变送技术、自校准技术与现场总线技术于一体，采用低功耗、高性能的微控制器MSP430F149，嵌入了IEEE1451协议规范提出的智能传感器模块STIM(SmartTransducerInterfaceModule)。重点介绍了pH值智能变送器软硬件设计，给出了初步标定实验。该变送器支持在线连续采集pH值和温度探头信号，且具有精度高、使用方便、可靠性好等特点，适合推广与应用。关键词：智能变送器；IEEE1451；pH值中图分类号：TP212.6文献标识码：A文章编号：1002-6819(2008)-(Supp.2)-0138-04刘倩，李道亮，马道坤，等．水产养殖水质pH值智能变送器设计[J]．农业工程学报，2008，24(Supp.2):138-141.LiuQian,LiDaoliangMaDaokun,etal.DesignofasmartpHvaluetransducerformeasuringaquaculturewaterquality[J].TransactionsoftheCSAE,2008,24(Supp.2)：138－141.(inChinesewithEnglishabstract)分布式现场节点酸碱度及温度等环境参量的监测[9]；徐宁0引言设计了基于Hart总线的pH值智能监测系统，在生物浸出随着工厂化水产养殖在中国的不断发展，水产养殖系统中实现了对测量pH值的远程数据采集、参数修改和环境因子（如pH值、电导率、溶解氧等）的监控作为保设备维护功能[10]；此类仪表解决了现场总线连接问题，证水产养殖安全生产，防止疾病发生，保障水产品安全实现了远距离传输和在线实时检测的功能;但在智能变送的关键环节正受到越来越多的关注。因此研究监测和控器方面已有的多种总线支持中，如Hart、Can、ProFibus制水质参数的技术和设备具有重大的现实意义。等[11]，普遍存在多种传感器与执行器的不兼容与接口问中国水质在线自动监测技术起步较晚，在实际工作题[12-15]。中，大量采用的监测手段仍然是传统的实验室手工分析本文根据网络化智能变送器(传感器)的接口标准方法，测试数据滞后数小时甚至更多。水质自动监控系IEEE1451，在重点研究了智能变送器接口模块（STIM）统中使用的监测仪器，主要以传统的两线制模拟变送器硬件软件设计基础上即通过电子数据表格TEDS为主，存在信号稳定性差、造价高、功能单一、无法与(TransducersElectronicDataSheets)进行传感器数据的读现场总线控制系统连接等问题[1]。水质监测仪器的智能化入和执行器参数的设定从而实现变送器的“即插即用”功对提升水产养殖生产水平、改进传统的水产养殖生产模能[16-19]，研制了一种基于IEEE1451标准适用于集约化水式起着重要的作用，因此国内外科研机构研制出了许多产养殖水质pH值网络化智能变送器，为解决水产养殖的智能监测仪器，如美国、日本、意大利等都有较为完善远程监测和多总线传感器不兼容问题提供了有益的探的水质智能监测仪器出售[2]；目前中国水质参数监测仪器索。发展较为迅猛，清华大学[3-4]、东南大学[5]、江苏大学[6]、1ph值智能变送器硬件设计华东理工大学[7]等许多单位研制出了各具有特色的水质pH值监测仪器，这对促进中国水质监测仪器的自动化水基于IEEE1451思想的“即插即用”的智能变送器模平起着重要的推动作用。此类水质pH值监测仪器普遍以块，主要通过电子数据表格进行传感器/执行器参数读出单片机为核心，监测单个或多个水质参数，利用软件实和设定。模块原理图如图1所示，主要包括：信号调理现电极校正和温度补偿，但难以与现场总线控制系统连变送模块、A/D转换电路、电源模块、微处理器、TEDS接[8]。章磊等提出了基于CAN总线网络的监测系统实现了电子数据表格等几部分组成。1.1硬件总体设计方案为了增强系统集成度，选用美国TI公司的16位超低收稿日期：2008-03-28修订日期：2008-07-20基金项目：国家"863"项目（2007AA10Z238）；国家科技支撑项目功耗