0引言

pH值是养殖水体最重要的水质指标之一，我国渔业水质标准GB11607—89规定养殖水体鱼类生长的pH值安全范围为6．5～8．5，pH值过高或过低，对鱼类都有直接损害，甚至致死。如黄鳝正常生活适宜的水体pH值为6．0～7．5，最适宜pH值范围为6．5～7．5，pH值高于8．0和低于6．0时，黄鳝体表粘液减少，肛门充血肿胀，严重者甚至内脏也充血，部分皮肤腐烂。因此，在养殖生产过程中要经常测量水体的pH值，以便随时了解水质状况，采取相应的调节措施改善水体环境，保证养殖鱼类正常生长。

测量pH值的常用方法有化学分析法、试纸分析法和电位分析法。化学分析法、试纸分析法不能实现pH值实时在线测量，而电位检测法一般采用玻璃电极传感器，这种仪器体积小巧，便于携带和使用，测量的数据准确、可靠，免去了取样带来的不便，但需要人工记录数据、费力耗时、不能实现pH值动态变化的实时监测。本文设计一个水产养殖pH值无线实时监测系统，以便养殖人员实时观测水体pH值状况，从而采取及时有效的措施调控水质，对于保证水产养殖的安全生产、减轻工人的劳动强度、提高养殖业生产效率具有重要的现实意义。

1系统总体结构

系统主要由传感器节点、路由节点、汇聚节点、本地监测中心和远程监测中心等组成，其结构如图1所示。传感器节点和路由节点部署在监测区域内，以自组织的方式构成网络。传感器节点采集水体温度、pH值数据，并以多跳网络方式传送到汇聚节点，汇聚节点接收传感器节点数据，通过ＲS—232串口传输到本地监测中心，监测中心软件对数据进行分析、处理、存储，图形化显示与报警。汇聚节点也可以通过GPＲS模块接入Internet网络，将监测数据传回远程监测中心。

2硬件设计

2．1硬件组成

传感器节点主要由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和电源模块组成，节点的硬件结构如图2所示。处理器模块采用低电压、低功耗的单片机芯片MSP430F149。无线通信模块采用低功耗、发射功率可调的nＲF905模块。电源模块采用1200mAh，3．2V的磷酸铁锂电池供电。传感器模块包括传感器和信号调理电路，传感器采用上海力琼公司PHG—96FS型pH复合电极，该电极测量范围为0．00～14．00pH，分辨率为0．01pH，并且内置热敏电阻器，测量温度范围0～80℃，信号调理电路对pH电极输出的微弱信号进行调理放大，以满足单片机A/D转换的要求。

2．2pH值信号调理电路

pH复合电极输出为mV级电压信号，且内阻很高。在调理电路的设计中，采用±5V供电的运算放大器构成三级电路，如图3所示，第一级将pH电极输出与电压跟随器相连，目的是提高测量电路的输入阻抗和隔离前后级电路的影响;第二级将pH电极输出信号滤波放大;第三级将放大后的信号调整为0～3．3V，以满足单片机A/D转换器输入范围。