背景：藻类生物燃料生产
美国弗若斯特沙利文公司发表的研究认为，随着经济的快速增长，石油等化石能源大量消耗、日益匮乏。由藻类制成的绿色可再生燃料因与原油的化学成分相似，被认为是很好的替代燃料。品种繁多、不需新建昂贵的基础设施、满足军事和航空领域的技术规范、原料生长环境多样化、可减少温室气体的排放，都将成为藻类生物燃料市场的推动因素。
藻类生物燃料市场主要由北美和欧洲公司主导，同时印度、以色列和中国的一些企业也在不断扩展业务。总部位于旧金山的Solazyme公司独特的暗发酵技术，可以大规模地将藻类快速有效地转化为生物然料，今年该公司有望为美国海军提供超过2万加仑的燃料；总部位于科林斯堡的Solix生物燃料公司是一家藻类生长系统技术供应商，用于控制光合反应器中微藻的培养环境，其光合反应器可生产开放池系统7倍的生物燃料量；总部位于圣地亚哥的Sapphire能源公司，于2008年成功地由藻类生产了符合美国社会检测和材料标准的91#汽油，2009年其生物燃料参与了波音737-800飞机的试飞，并为台越野旅游车提供了藻类绿色燃料。
生物燃料可以从任何生物碳来源中生产，在美国及世界各地，已有多种农作物正在用于生物燃料的生产。这些农作物包括了常用作乙醇原料的含糖玉米、大豆、油菜籽，以及常用于生物柴油原料的棕榈。但是，这些植物的生长通常需要良好的农地，这就增加了对农田的整体要求。而且，农作物生物燃料的生产，也会消耗其他如灌溉用水及施肥用石油等资源。
使用藻类生物燃料产品的优势
藻类的生长周期比传统的粮食作物要快50至100倍，因而生产藻类生物燃料有可能成为一个可推广的、终能够取代石油燃料的替代能源解决方案。此外，藻类是单细胞有机体，不需要淡水资源或生长土壤。藻类可以生长在非饮用水和盐水源的悬浮水域中。在不适宜粮食作物生产的区域培育水藻，则更多的土地和水资源就可用来进行粮食生产。
1978年，美国能源部（DOE）启动了水生物种计划，研究藻类能源和生物柴油的生产。但是由于原油价格在90年代中期持续下跌，而能源部的目的旨在削减成本，该计划于1996年终止。虽然该研究表明藻类生物能够达到预期的生产产量，但研究人员同样得出结论：该解决方案只有在油价翻番的情况下才能体现出成本效益。
在2006年，随着油价较10年前增长了近三倍且仍保持增长势头，以及对温室气体排放的日益关注，将藻类当作一种新能源来源进行重新审视的时刻终于来临。Colorado州立大学的发动机与能量转换实验室（EECL）主要进行技术性与企业解决方案开发，以应对能源与环境的挑战。自创立三年以来，Solix Biofuels已经完善了多代藻类生长系统（AGS）技术，目前这些技术正用于科罗拉多州西南的 Coyote Gulch示范工厂。
Solix的前景
藻类可通过两种方式进行培育--开放的水塘系统或人工制造的封闭系统。藻类必须耐寒，并在其生长的环境条件不易控制的开放水塘系统中能抵御其他竞争者。在没有控制的条件下，维持特定需要的藻类物种或以速度培育生物量或燃料产品非常困难。因此，我们专注于开发封闭培育系统。封闭培育系统除了可以进行指定目标物种的培育外，还可以以工业过程的方式直接为藻类提供高浓度的二氧化碳，并且整个过程可以控制，从而调节培育环境，并地增加捕获二氧化碳的量。2009年7月，我们在Coyote Gulch示范工厂开始试运行生物燃料生产用大型培育系统。
Solix自动化系统的挑战
我们的AGS自动化系统所面临的挑战在于数据采集及控制的开发，以用来管理、控制培育过程。我们需要一个单独的技术平台支持研发试验及产业化运行，加速这项新技术从实验室到示范工厂的转化。出于研发考虑，平台必须灵活方便，以方便工程师和科学家在实验室的单独测试系统进行试验。此外，所有数据都必须存储在一个中央资料库中，并以多种直观、有用的格式加以显示，提供给经理、操作员、研发人员等所有相关人员。
使用NI产品解决藻类生物燃料生产面临的挑战
我们使用labview/zhs">LabVIEW开发了AGS的整个监测控制及数据采集（SCADA）系统，包括操作员的用户界面，以及用于监测控制藻类培育过程的数据日志及pactfieldpoint/">Compact FieldPoint 代码。
我们的试验工厂拥有AGS气流和液流输送、藻类培育、采收、加工成品（如燃料原料）等一系列系统。我们选择了LabVIEW和NI公司的可编程自动控制器，因为我们需要将仿真器、控制器、SCADA及网络集成至一个单独的软件解决方案。使用NI公司的产品后，我们既拥有了一个可自定义的测量和分析系统，又同时具备DCS的功能，为我们提供了极大的便利。
Compact FieldPoint系统从传感器收集所有需要的输入数据，并执行专有的控制算法，为藻类生长提供必须的营养物质。此外， LabVIEW图形界面还可显示关键过程参数，设备操作人员可定期进行监控，了解工厂的运行状况。数据将自动保存在LabVIEW DSC模块数据库中，方便进行后期检索和处理。如果关键参数的数值超过安全范围，就会通过本地报警系统、操作员界面和手机短信或传呼机的方式通知操作员。
使用LabVIEW,我们可以收集针对不同藻类的各种小型、大型过程试验的数据，并对它们在不同气候环境下的反应进行归类总结。除了控制藻类生物燃料生产过程，LabVIEW和NI硬件还可记录每次试验的一系列测量值，为我们的研究人员和控制工程师提供有价值的数据。然后我们使用DIAdem进行后期数据分析。在研究中使用此反馈数据，可帮助我们确定在特定条件下AGS需要的二氧化碳的等级和其他营养成分，实现生产。
扩展数据采集及控制系统
数据采集（DAQ），是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采非电量或者电量信号，送到上位机中进行分析，处理。数据采集系统是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。
在Coyote Gulch示范工厂，我们目前用于监测、控制AGS系统的是Compact FieldPoint.现在，工厂部署将要扩展到更大的区域，因此我们必须大幅降低每个控制点的成本，这就要求我们研究可替代的控制解决方案。我们计划过渡到较低成本的设备，考虑使用NI RIO与NI无线传感器网络（WSN）平台。在未来，我们可将这些产品与现有的NI软硬件组件集成系统相结合，可能会更加满足我们的需求。
藻类生物燃料有望从根本上解决能源问题，并在解决温室气体排放上发挥主导作用。NI提供的产品、工具及持续的技术支持，帮助我们能够快速开发、部署藻类生长技术，进行燃料生产。随着我们的系统部署不断扩大规模，我们亦希望与NI的战略合作伙伴关系能够继续为我们的扩大提供支持。
