基于物聯網的遠程水產養殖控制研究

張勝男　鄒靜

【摘 要】隨著物聯網技術在日常生活和生產中的逐漸普及，各個領域掀起了物聯網技術應用的熱潮。本文介紹了基于物聯網技術，對水產養殖環境參數進行實時監測并進行遠程控制的智能系統。以環境溫度和渾濁度為例，詳細講述了物聯網技術與單片機控制技術在監控水產養殖過程中的應用。

【關鍵詞】物聯網；遠程監控；單片機

0 引言

本文描述的系統是基于物聯網技術，以對魚缸溫度和渾濁度等為例的水質參數進行實時監測并可實現遠程控制的智能換水系統。可以解決觀賞魚等水產品在養殖過程中生存環境的問題。

本系統是以STC89S52單片機為核心微控制器，可以進行參數實時監測、并可實現現場及遠程報警，集手動操作、自動換水、手機APP遠程控制于一體的物聯網控制魚缸系統。

系統分別通過紅外線、NTC溫度計等傳感系統來實時監測魚缸的渾濁度和溫度等水質參數，以控制魚缸抽水和放水。若監測的渾濁度或水溫超過上限值，該系統就會語音播報當前值，及時提示用戶換水，同時可以直接將數據通過短信的方式發送到指定手機，進行遠程提示；如兩者都超限，則系統自動換水。

系統通過GPRS模塊定時將所檢測到的數據發送到YEELINK物聯網平臺，用戶可以通過手機app或電腦軟件實時查看魚缸的水質參數，并且可以實現對魚缸進行遠程換水等操作的控制。

應用本系統，用戶可以根據養殖魚種類的不同，設置魚缸溫度和渾濁度等參數的上限值，系統分別通過紅外線、NTC溫度計等傳感系統實時監測水質參數，當任意一個數據超過上限值時，語音播報當前參數值，現場提示用戶換水，同時可遠程發送短信到指定手機進行提示，用戶可以根據需要遠程控制換水，若兩者都超過則可啟動自動換水功能。用戶也可以通過手動按鈕自行進行換水。

系統參數通過GPRS實時發送到YEELIN物聯網平臺，用戶可利用手機或電腦查看變化曲線，還可通過YEELINK平臺發送換水、燈光開關等指令，系統會通過GPRS定時采集指令信息并進行相關操作。

本系統的關鍵技術主要為：

1 手動控制

系統設置了五個按鍵供用戶操作。用戶可通過復位按鍵進行系統復位；通過手動按鈕第一個按鈕實現無條件換水。

點按手動操作按鈕，系統打開電磁閥，魚缸開始放水，放水過程中，低水位開關監測到水位過低時，系統就會自動關閉電磁閥，停止放水。同時，系統打開抽水機為魚缸進水，進水過程中，高水位開關監控最高水位，水位過高時系統就會關閉抽水機停止進水。

2 自動換水

自動換水的啟動基于用戶對水質參數上限值的設置。

設置按鍵控制對魚缸不同水質參數的切換；點按該鍵，TFT彩屏會有箭頭提示當前所設置參數，再次點按可實現切換；根據魚類的不同，可通過+、-按鍵對當前設置參數的上限值進行加、減，設置完成后長按設置按鍵進行上限值保存。

系統會實時對魚缸水質參數進行監測，當魚缸的溫度和渾濁度都超過設定的上限值，則啟動自動換水，同時啟動現場語音和短信報警。

如只有一個參數超限，語音進行現場播報，提示當前的超限參數值，同時將播報內容以短信形式發送到指定的手機。

3 遠程控制

系統通過GPRS模塊定時將溫度和渾濁度數據發送到YEELINK物聯網平臺，用戶可以通過手機app或電腦軟件查看數據曲線，并可實現遠程控制。

點擊手機app圖標打開YEELINK軟件。界面顯示溫度監測、渾濁度監測、換水控制、燈光控制。換水控制可以遠程控制魚缸強行換水；燈光控制可以遠程控制魚缸燈光的亮滅。

選中相應的參數監測，可以查看指定時間段內參數曲線，如圖1、圖2，日期按鈕可以調節指定時間長度。

該系統的創新點主要體現在：

（1）通過物聯網平臺實時、遠程監測水質參數；

（2）現場語音報警、遠程短信報警相結合；

（3）通過物聯網平臺進行換水等操作。

現在市場上已經有許多智能魚缸，而這次研究的物聯網魚缸系統具有很高的性價比，它能通過GPRS將溫度、渾濁度數據發送到YEELINK物聯網平臺，手機和電腦都可以查看實時監控的數據并且進行控制，這是其它智能魚缸所不具備的特點。綜合利用傳感器技術、自動檢測技術，開發了一套對魚缸內部環境進行監控的方便，簡潔實用的自動控制系統。

系統軟硬件設計合理，其中單片機軟件采用模塊化的程序設計方法，各模塊相互獨立，提高了系統的可靠性和可擴展性，整個系統具有較高的實用性。系統采用C語言編程，程序結構清晰，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時輕松方便。經模擬運行驗證，系統具有響應速度快，操作簡便，工作可靠等特點采用遠程控制，可以更方面的進行控制，有較高的實用性。

[責任編輯：王楠]