池塘圈养系统中,对多个圈养桶水质进行监测时,采用将传感器投入到养殖水体中进行测量的方法,成本较高,清洁维护难。为解决这一问题,本文设计了一种管道采样式水质监测系统,仅使用一套传感器即可对多个点位进行水质监测。主要工作如下:（1）系统的功能需求分析与方案设计。结合池塘圈养系统监测点位多,成本限制大的特点,分析了水质监测系统的功能需求,确定了管道采样监测的方案,并对整体结构进行了设计。（2）水路系统设计。根据多点位水样采集以及传感器自清洁的功能需求,运用SOLIDWORKS软件对检测模块进行了结构设计,对采样模块、清洁模块、溢水和排水模块进行了水路设计,并根据采样量、采样时间和传感器耐压值计算了泵的扬程和流量、喷头的出水口直径以及管道中其他部件的工作压力,确定了水路系统中泵、管、阀和喷头的选型方案。（3）控制系统设计。首先,对硬件模块进行了集成。选用STM32单片机作为主控芯片,通过外围电路与传感器模块、显示模块、YK-08八路继电器模块、U盘存储模块和CC2530无线发射接收模块连接,可对p H、溶解氧和水温等参数进行监测。其次,设计了下位机的控制时序,运用KEIL软件通过C语言编写程序实现了对水路系统的控制以及水质数据的采集、处理、显示、存储和无线传输。最后,运用Lab VIEW开发了上位机软件,实现了水质数据的实时显示、存储和异常值报警功能。（4）系统运行试验。首先,对系统各功能模块进行了测试。其次,通过误差特性试验研究了管道采样监测与原位监测之间的误差,分析了误差产生的主要原因以及误差随管道长度变化的规律。试验结果表明,将管道布置在大气中时,各水质参数的误差波动较大,并且随着管道长度增加误差波动的程度越大。受太阳辐射强度影响,p H误差和溶解氧误差的方差可达0.094和0.446（mg/L）~2。受气温影响,水温误差的方差可达4.895（℃）~2。（5）系统优化。根据误差特性试验的结果,对管道的布置方式进行了优化。通过试验发现将管道布置在养殖水体中时,各水质参数的误差波动较小。p H误差、溶解氧误差和水温误差的方差最大为0.029、0.075（mg/L）~2和0.346（℃）~2,均远小于管道布置在大气中的情况。管道长度为10m和20m时,p H、溶解氧和水温的最大相对误差分别为-0.61%、0.86%和0.73%,均在各自传感器的测量误差范围内,系统水质监测结果的可靠性强。管道长度为30m和40m时,p H、溶解氧和水温的最大相对误差分别为-2.1%、-2.24%和-5.04%。除溶解氧外,p H和水温的监测误差均超出了各自传感器的测量误差范围,因此本文通过对p H和水温的相对误差进行曲线拟合建立了误差修正模型,模型修正后二者的相对误差和误差的方差均有所减小。管道长度为30m时,p H的相对误差从-1.21%降到了0.02%,方差减小了0.001;水温的相对误差从-3.16%降到了-0.22%,方差减小了0.018（℃）~2。管道长度为40m时,p H的相对误差从-2.1%降到了-0.05%,方差减小了0.01;水温的相对误差从-5.04%降到了-0.20%,方差减小了0.036（℃）~2。