基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程水產(chǎn)養(yǎng)殖控制研究

張勝男　鄒靜

【摘 要】隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在日常生活和生產(chǎn)中的逐漸普及，各個(gè)領(lǐng)域掀起了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的熱潮。本文介紹了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的智能系統(tǒng)。以環(huán)境溫度和渾濁度為例，詳細(xì)講述了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與單片機(jī)控制技術(shù)在監(jiān)控水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)；遠(yuǎn)程監(jiān)控；單片機(jī)

0 引言

本文描述的系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以對(duì)魚缸溫度和渾濁度等為例的水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的智能換水系統(tǒng)?？梢越鉀Q觀賞魚等水產(chǎn)品在養(yǎng)殖過程中生存環(huán)境的問題。

本系統(tǒng)是以STC89S52單片機(jī)為核心微控制器，可以進(jìn)行參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、并可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)及遠(yuǎn)程報(bào)警，集手動(dòng)操作、自動(dòng)換水、手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制于一體的物聯(lián)網(wǎng)控制魚缸系統(tǒng)。

系統(tǒng)分別通過紅外線、NTC溫度計(jì)等傳感系統(tǒng)來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)魚缸的渾濁度和溫度等水質(zhì)參數(shù)，以控制魚缸抽水和放水。若監(jiān)測(cè)的渾濁度或水溫超過上限值，該系統(tǒng)就會(huì)語(yǔ)音播報(bào)當(dāng)前值，及時(shí)提示用戶換水，同時(shí)可以直接將數(shù)據(jù)通過短信的方式發(fā)送到指定手機(jī)，進(jìn)行遠(yuǎn)程提示；如兩者都超限，則系統(tǒng)自動(dòng)換水。

系統(tǒng)通過GPRS模塊定時(shí)將所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)發(fā)送到Y(jié)EELINK物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，用戶可以通過手機(jī)app或電腦軟件實(shí)時(shí)查看魚缸的水質(zhì)參數(shù)，并且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)魚缸進(jìn)行遠(yuǎn)程換水等操作的控制。

應(yīng)用本系統(tǒng)，用戶可以根據(jù)養(yǎng)殖魚種類的不同，設(shè)置魚缸溫度和渾濁度等參數(shù)的上限值，系統(tǒng)分別通過紅外線、NTC溫度計(jì)等傳感系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)參數(shù)，當(dāng)任意一個(gè)數(shù)據(jù)超過上限值時(shí)，語(yǔ)音播報(bào)當(dāng)前參數(shù)值，現(xiàn)場(chǎng)提示用戶換水，同時(shí)可遠(yuǎn)程發(fā)送短信到指定手機(jī)進(jìn)行提示，用戶可以根據(jù)需要遠(yuǎn)程控制換水，若兩者都超過則可啟動(dòng)自動(dòng)換水功能。用戶也可以通過手動(dòng)按鈕自行進(jìn)行換水。

系統(tǒng)參數(shù)通過GPRS實(shí)時(shí)發(fā)送到Y(jié)EELIN物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，用戶可利用手機(jī)或電腦查看變化曲線，還可通過YEELINK平臺(tái)發(fā)送換水、燈光開關(guān)等指令，系統(tǒng)會(huì)通過GPRS定時(shí)采集指令信息并進(jìn)行相關(guān)操作。

本系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要為：

1 手動(dòng)控制

系統(tǒng)設(shè)置了五個(gè)按鍵供用戶操作。用戶可通過復(fù)位按鍵進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)位；通過手動(dòng)按鈕第一個(gè)按鈕實(shí)現(xiàn)無條件換水。

點(diǎn)按手動(dòng)操作按鈕，系統(tǒng)打開電磁閥，魚缸開始放水，放水過程中，低水位開關(guān)監(jiān)測(cè)到水位過低時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉電磁閥，停止放水。同時(shí)，系統(tǒng)打開抽水機(jī)為魚缸進(jìn)水，進(jìn)水過程中，高水位開關(guān)監(jiān)控最高水位，水位過高時(shí)系統(tǒng)就會(huì)關(guān)閉抽水機(jī)停止進(jìn)水。

2 自動(dòng)換水

自動(dòng)換水的啟動(dòng)基于用戶對(duì)水質(zhì)參數(shù)上限值的設(shè)置。

設(shè)置按鍵控制對(duì)魚缸不同水質(zhì)參數(shù)的切換；點(diǎn)按該鍵，TFT彩屏?xí)屑^提示當(dāng)前所設(shè)置參數(shù)，再次點(diǎn)按可實(shí)現(xiàn)切換；根據(jù)魚類的不同，可通過+、-按鍵對(duì)當(dāng)前設(shè)置參數(shù)的上限值進(jìn)行加、減，設(shè)置完成后長(zhǎng)按設(shè)置按鍵進(jìn)行上限值保存。

系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)對(duì)魚缸水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)魚缸的溫度和渾濁度都超過設(shè)定的上限值，則啟動(dòng)自動(dòng)換水，同時(shí)啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)語(yǔ)音和短信報(bào)警。

如只有一個(gè)參數(shù)超限，語(yǔ)音進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)播報(bào)，提示當(dāng)前的超限參數(shù)值，同時(shí)將播報(bào)內(nèi)容以短信形式發(fā)送到指定的手機(jī)。

3 遠(yuǎn)程控制

系統(tǒng)通過GPRS模塊定時(shí)將溫度和渾濁度數(shù)據(jù)發(fā)送到Y(jié)EELINK物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，用戶可以通過手機(jī)app或電腦軟件查看數(shù)據(jù)曲線，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

點(diǎn)擊手機(jī)app圖標(biāo)打開YEELINK軟件。界面顯示溫度監(jiān)測(cè)、渾濁度監(jiān)測(cè)、換水控制、燈光控制。換水控制可以遠(yuǎn)程控制魚缸強(qiáng)行換水；燈光控制可以遠(yuǎn)程控制魚缸燈光的亮滅。

選中相應(yīng)的參數(shù)監(jiān)測(cè)，可以查看指定時(shí)間段內(nèi)參數(shù)曲線，如圖1、圖2，日期按鈕可以調(diào)節(jié)指定時(shí)間長(zhǎng)度。

該系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在：

（1）通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)水質(zhì)參數(shù)；

（2）現(xiàn)場(chǎng)語(yǔ)音報(bào)警、遠(yuǎn)程短信報(bào)警相結(jié)合；

（3）通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行換水等操作。

現(xiàn)在市場(chǎng)上已經(jīng)有許多智能魚缸，而這次研究的物聯(lián)網(wǎng)魚缸系統(tǒng)具有很高的性價(jià)比，它能通過GPRS將溫度、渾濁度數(shù)據(jù)發(fā)送到Y(jié)EELINK物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，手機(jī)和電腦都可以查看實(shí)時(shí)監(jiān)控的數(shù)據(jù)并且進(jìn)行控制，這是其它智能魚缸所不具備的特點(diǎn)。綜合利用傳感器技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，開發(fā)了一套對(duì)魚缸內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控的方便，簡(jiǎn)潔實(shí)用的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)合理，其中單片機(jī)軟件采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，各模塊相互獨(dú)立，提高了系統(tǒng)的可靠性和可擴(kuò)展性，整個(gè)系統(tǒng)具有較高的實(shí)用性。系統(tǒng)采用C語(yǔ)言編程，程序結(jié)構(gòu)清晰，按鍵操作和TFT液晶顯示屏界面非常友好，操作者在使用該系統(tǒng)時(shí)輕松方便。經(jīng)模擬運(yùn)行驗(yàn)證，系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快，操作簡(jiǎn)便，工作可靠等特點(diǎn)采用遠(yuǎn)程控制，可以更方面的進(jìn)行控制，有較高的實(shí)用性。

[責(zé)任編輯：王楠]