基于LabVIEW的微生物燃料电池监测系统设计

张帅

摘 要：微生物燃料电池处理废水的同时能够发电的优点使其成为广大学者关注的热点，并取得了一定的成果。为了提高微生物燃料电池废水处理系统的自动化水平，利用LabVIEW开发一套监测系统。该监测系统集成了参数设置、参数测量、性能曲线、数据管理和帮助五个模块，系统简单，可靠且易操作。

关键词：微生物燃料电池；LabVIEW；监测系统

1 概述

近年来，随着环境污染和能源危机的加剧，绿色清洁能源技术得到越来越多的关注，微生物燃料电池能在微生物的作用下将化学能转化为电能，实现污水处理和产电双重效果，因而广大学者对其展开了广泛深入的研究，并取得了一定的成果。成果主要集中在实验研究方面。随着计算机及网络技术的发展，人们对微生物燃料电池系统的性能要求也在不断增加，如何提高整个系统的自动化程度，降低成本，产生更大的经济效益就成为主要发展方向。

LabVIEW 功能强大、使用灵活，采用图形化操作，这使得它的编程方式非常直观。本文选用LabVIEW作为开发平台，简化了微生物燃料电池监测系统的开发过程，使得监测系统的研制和使用过程生动有趣。

2 系统的硬件设计

硬件部分包括传感器、信号调理电路、数据采集卡、微生物燃料电池系统和计算机。系统结构框图如图1所示。

微生物燃料电池系统采用香港理化公司生产的双室MFC 反应器，阴阳两极室均为棱长8cm的正方体有机玻璃容器，容积为512ml，有效体积为470ml（阳极室）和400ml（阴极室），阴极室上部为敞口，里面放置曝气头，阴阳极室中间采用美国杜邦公司生产的质子交换膜Nafion117分隔开，电极选择上海河森电气有限公司生产的含0.5mg Pt 催化剂的碳纸。微生物燃料电池系统的示意图如图2所示。

3 系统软件设计

以LabVIEW 为开发平台的监测系统是用户用来操作设备，与设备进行通讯，输入参数设置，输出结果显示的人机交互接口。用户可以通过虚拟界面读取现场数据，还能够操作主界面的菜单选项及控件。整个系统程序结构图如图3所示。

首先对用户的身份进行验证，包括用户选择、密码确定；通过身份验证后，用户即可进入微生物燃料电池监测软件平台主界面，该主界面具备参数设置、参数测量、性能曲线、数据管理、和帮助五大模块。

（1）参数设置界面：通过该界面可以对整个系统的基本参数进行设置，正确的参数才能确保测试的准确性。

（2）参数测量界面：该界面可以显示电压值、电流值、温度值及流量。它负责调用相关的子VI来完成整个系统运行参数的测量及显示，测量的结果自动保存在TDMS文件中，便于今后的数据管理。

（3）性能曲线界面：该界面实现微生物燃料电池系统性能曲线数据的测定与性能曲线图的绘制。

（4）数据管理界面实现数据的查询、删除、回放及报表查看等功能，用户能够通过此界面进行数据管理及生成所需报表。

（5）帮助界面：该界面提供软件的使用说明及测试软件的版本信

息，为用户使用该软件提供方便。

图4显示了用户身份确认模块，主要是对用户名与用户密码进行核对，完成对用户输入的用户名与用户密码进行验证，如正确则进入主界面，否则重新输入密码。

4 结束语

针对微生物燃料电池系统设计了一套监测系统，实现了微生物燃料电池运行参数的监视与测量。整个操作简单、安全可靠、使用成本低，具有较高的实际应用价值。

参考文献

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