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海洋水质参数数据采集传输技术的研究
刘骏王伟轩张连龙邓长辉（大连海洋大学，辽宁大连116023）
科技论坛
摘要：本文提出了一种基于LabVIEW海洋水质参数数据采集系统，该设计方法依托传感器技术和虚拟仅器技术的发展，方法简单、性价比高。设计出的采集系统交互性好，操作方便，并且可以根据用户的需求自定义采集控制和数据分析处理，为低成本下构建数据采集系统提供了一种新思路。
关键词：海洋水质；LabVIEW；数据采集
Abstract:This paper has introduced LabVIEW water quality acquisition system, this system relies on the development of sensor technology and virtual instrument technology. The method is simple and costeffective. The designed acquisition system is with good in teraction and easy to operate, moreover, it can customize the acquisition control and data analysis based on customer's needs, which provide a new way for building data acquisition system at low cost
Key words:Sea water quality;LabVIEW;Data Acquisition 1概述
随着沿海经济的高速发展和海洋资源开发利用力度的不断加
大，海洋环境受污染程度日益加剧，海水水质质量不断恶化，严重危害到海洋生物生存。我国是水产养殖大国，海水水质质量直接影响沿海渔民的养殖经济收人。因此，对于海洋水环境的治理和保护迫在眉睫，而这一举措的前提是需要获取足多的海洋水质数据。本设计就是基于这样的时代背景下，研究海洋水质参数数据采集传输技术，构建数据采集系统。数据采集系统的工作方式是通过将被测对象参数做A/D转换后送人计算机，由计算机来实现对信号数据处理。基于LabVIEW的数据采集系统由硬件部分和软件部分组成。硬件部分依托NI9219数据采集卡实现对前端水质传感器的信号采集工作。数据采集软件部分采用NI图形化编程软件LabVIEW进行相关采集程序的设计。LabVIEW是一种图形化开发环境，能够实现信号采集、数据分析、数据处理和信号显示等功能，LabVIEW软件包含了各种用于数据采集，信号处理、数据分析的功能模块，它能够实现数据采集、分析与显示功能集中在同一个开放式的开发环境中。川
海水水质检测通常涉及参数主要有：盐度、pH、溶解氧、电导率、水温、无机磷、无机氮（硝酸盐、亚硝酸盐和氨）、油类以及一些重金属元素等。本设计考虑海水水质检测的常规参数结合自身实际需求最终选择了对海水水温、PH值、溶解氧、电导率和氨氮量五项水质信息进行数据采集。
2海水水质采集系统的硬件组成 2.1NI9219数据采集卡
本设计选择NI9219数据采集卡，它是一款4通道，24位通用模拟输人模块，NI9219能够测量传感器中的多种信号，如应变计、 RTD、热电偶、测压元件和其他需要供电的传感器。由于通道接受单独选择，4条通道可以分别进行不同类型的测量。测量范围随测量类型而异，包括±60V最大电压范围和±25mA最大电流范围。 NI9219共有4个6端子弹簧端子连接器，每个连接器可提供一个模拟输人通道。NI9219各通道间相互隔离。4个24位模数转换器(ADC)可同时对4个模拟输人通道进行采样。NI9219可为需要激励输人的模式提供激励电路，并在每种模式下重新配置ADC和激励电路，以适应不同传感器类型。实物及通道说明如图1所示。
2.2传感器选型
从2000-2014年中国海洋环境质量公报中我们可以看出：我国每年都要对海水水质质量进行评价，每年在全海域开展了春季、夏季和秋季三个航次的海水质量监测，主要的监测参数包括海水中无机氨、活性磷酸盐、石油类和化学需氧量等：同时还在我国管辖海域开展了海洋表层水温和水体盐度监测，并在部分海域开展了海流监测。海水水质参数的检测在沿海水产养殖中同样至关重要，海水
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图1NI9219实物及通道和端子说明
温度传感器电导率传感器
Ph传感器潜解氧传感器氨氨传感器
NI9219数据采集卡
图2海水水质数据采集系统硬件组成
水质质量健康，才有利于水生动物正常生长，降低了水生动物的发病率，达到可观的养殖效益困。通过了解了海洋环境监测的主要海水水质参数和水产养殖的关键参数，最终本设计方案结合项目需求和现实可行性确定了对海水的水温、含氧量、ph值、氨氮量和电导率五项水质参数进行检测。
2.2.1温度传感器。温度传感器选用四线制的PT100铂热电阻温度传感器。销铂热电阻的阻值会随着温度的变化而改变，其输出信号与温度变量之间有一给定的连续函数关系。该温度传感器精度高，结构紧凌，功耗低。在模拟量采集的过程中还可以抗外界的电磁干扰，保证了传感器的可靠性。主要技术参数如下：
测量对象：液体、气体和蒸汽测量量程：-5℃~60℃
作者简介：刘骏(1990-)，男，福建省三明市人，大连海洋大学研究生，研究方向海洋自动化。万方数据