基于物联网的智能鱼缸系统设计与实现

基于物联网的智能生态鱼缸系统设计与实现孙洪波【摘要】This paper designs an environmental monitoring system of the ecological fish tank based on the Internet of Things , it is mainly com-posed of three parts , which are information collection and control , data transmission and data information management system .Firstly, it uses the sensor sensing technology to collect the environmental information in the ecological fish tank .Secondly , it sends the collected data to the control center node through the wireless ZigBee transmission technology .Then, the control center node is uploaded to the background server through the communication gateway .Finally, the server sends control commands tothe terminal nodes of each device through the data gateway , and realizes the automatic regulation of the fish tank environment .The results show that the system is stable and can meet the needs of real-time and dynamic monitoring of the ecological environment of the fish tank .%设计了一套基于物联网的生态鱼缸环境监控系统，该系统主要由三部分组成：环境信息采集与控制、数据传输和数据信息管理系统。

一种基于STM32 物联网家居控制的鱼缸监控系统随着物联网技术的不断更新和应用的不断深入，越来越多的家庭开始使用智能家居控制设备。

其中，鱼缸监控系统是目前较为成熟的智能控制领域之一。

本文将介绍一种基于STM32 物联网家居控制的鱼缸监控系统。

一、引言随着人们的生活水平的提高，养鱼成为了一项受欢迎的休闲活动。

随之而来的是对鱼缸的监控和控制需求也越来越高。

传统的鱼缸监控系统大都是由人工完成，无法实现智能化控制。

而鱼缸监控系统的智能化的实现是研究和开发的热点之一。

本文的研究方向是基于STM32 物联网家居控制的鱼缸监控系统。

本文将针对鱼缸监控系统的需求，设计实现一个能够对鱼缸进行温度、浊度、PH 值等参数的监测，并能够根据监测结果，根据不同种类鱼的需求来控制鱼缸中的水温和浊度。

二、鱼缸监控系统的设计方案鱼缸监控系统的设计如图所示：系统架构设计系统架构由以下几个组件构成：1.传感器模块：由温度传感器、浊度传感器、PH 值传感器组成，分别检测鱼缸内温度、浊度和PH 值。

2.控制器模块：由STM32 芯片实现，用于控制整个系统的运行，接收传感器输出的数据。

3.W iFi 通信模块：将系统数据上传到云端，提供实时的远程监控、管理和控制。

4.云平台：存储上传信息并分析，生成智能控制策略，反馈控制结果给控制器端。

三、系统硬件设计传感器模块在本系统中，我们运用了DS18B20 温度传感器、Turbidity 传感器和PH 传感器三种传感器。

它们负责监测鱼缸中的温度、浊度和PH 值。

控制器模块控制器模块运用了STM32F103VET6 芯片，该芯片支持多种接口（USB、UART、CAN、SPI、I2C 等），同时也被广泛地应用于各种控制场合。

WiFi 通信模块WiFi 模块可以将鱼缸的监测数据上传到云端，方便用户实时地远程控制。

云平台云平台可以对传感器上传的数据实时处理，并生成智能控制策略，反馈给控制器端。

基于STM32智能鱼缸监控系统的设计一、本文概述随着物联网技术的飞速发展，智能家居成为了一个备受关注的新兴领域。

作为智能家居的重要组成部分，智能鱼缸监控系统的设计与实现不仅为鱼类的养殖提供了更为便捷和高效的管理方式，同时也为家庭用户带来了更为丰富和多样的观赏体验。

本文旨在介绍一种基于STM32的智能鱼缸监控系统的设计，通过综合运用传感器技术、嵌入式系统、网络通信等技术手段，实现对鱼缸水质、温度、光照等关键环境参数的实时监控与智能调控，以提高鱼类的养殖质量和生活环境，同时为用户带来更为智能和舒适的观赏体验。

本文将从系统的硬件设计、软件编程、网络通信、用户界面等多个方面进行深入探讨，以期为相关领域的研究与实践提供有益的参考和借鉴。

二、系统总体设计基于STM32的智能鱼缸监控系统的设计主要包括硬件设计和软件设计两大部分。

在硬件设计方面，系统以STM32微控制器为核心，通过外设接口与各种传感器和执行器相连。

传感器部分包括水温传感器、水质传感器（如pH值、溶解氧含量等）以及水位传感器，用于实时获取鱼缸内的环境参数。

执行器部分则包括水泵、加热棒、过滤器以及灯光等，用于根据环境参数的变化自动调整鱼缸内的环境条件。

系统还设计了人机交互模块，如液晶显示屏和触摸按键，方便用户查看鱼缸状态并进行手动控制。

同时，系统还预留了网络接口，以便将来实现远程监控和控制。

在软件设计方面，系统采用模块化编程思想，将各个功能模块独立出来，提高代码的可读性和可维护性。

主程序负责整个系统的初始化、任务调度以及异常处理等工作。

各个功能模块则根据任务需求进行相应的操作，如传感器数据采集、数据处理与分析、执行器控制等。

为了保证系统的实时性和稳定性，软件设计中还采用了中断服务程序来处理一些紧急任务，如水温过高或过低的报警处理等。

总体而言，基于STM32的智能鱼缸监控系统的设计旨在实现鱼缸环境的智能化监控和自动化管理，提高用户的使用体验并保障鱼类的健康生长。

机电信息工程基于物联网的智能鱼缸华蕊单超颖赵凯茹鑫华王如意张欢（沈阳城市建设学院信息与控制工程系，辽宁沈阳110167）摘要：本文设计的基于云平台的智能鱼缸管理系统，采用STM32单片机作为智能终端，手机作为控制显示界面。

用户可以通过手机实时了解鱼缸中水质的情况，用户也可以在云平台根据饲养鱼的种类来设置鱼缸中的水温、酸碱度等值，两者分析对比，并由手机端控制继电器的开合来做出相应的反应。

关键词：智能鱼缸；物联网；OneNet云平台；STM32单片机；ESP8266模块0引随着我国科学技术和综合国力的逐步增强，物联网技术也进我们的当中并且和整个社会密不可分％，我国逐步进入AIOT时代，许多的品已经不足人们的-%比不能满足用户所面临的临时加班、出状况％所以本出了一种通现人们和间的和通信的，更加有效地改善了繁琐的的管理模式。

该鱼缸将水质的各项运用Wi-Fi无线技术传输给OneNET ，通过手机App和语音来控关设备，该研究项目不仅仅是对用鱼缸的功能开发与改进，打破了时间和空间的，对于类似的品的研究与有％1设计思路作品控部分、输入部分和云服务部分，构一个完整的模型。

主控部分成MCU下发的控制,水开关，恒温开关以及投食等;输入部分的集，用于的一系列化;分是用户界面、完整的用户分发、人机％2硬件部分2.1语模块语音识别协处理模块HBR640：本文设计所用HBR640模块，该模用Flash存，扌」保存，工作时无新语％通过语音下达命控的，因语音模有较高的识别精基金项目：智能控制理论与应用技术（019年大学生创新创业训练计划（课题编号'01913208023））。

图1系统结构图度和实用效果，所以不用户记录训练，只要语音输入关键字或者词，便可进别，识别出的关键字以字符串的形式传输到，即在下一别时%，在对控进中，扌殳的寄存器,就可以地将识别“开灯加热”等关键词的内到，扌以识别这样设的关键词打加%2.2传感器模块（1）浊度模通过测量水中杂质的传感器模块％它通水中悬浮固体总量（TSS）的变化，来水中悬浮颗粒物的光和散射率，利用光来浮颗粒物％TTS增加，液体水平增加％其工作5V,工作温5°C〜90°C。

智慧养鱼系统设计设计方案智慧养鱼系统设计方案一、项目概述智慧养鱼系统是基于物联网和人工智能技术的一种养殖管理系统，主要用于监测水质、控制温度、喂食和记录数据等功能，以提高鱼类养殖效益和管理效率。

二、系统结构智慧养鱼系统包括以下模块：1. 鱼类监测模块：通过物联网技术实时监测鱼类的活动情况、体温和生长状况，并记录相关数据。

2. 水质监测模块：使用传感器监测水质指标，如温度、PH值和溶解氧等，通过网络将数据传输至中控服务器。

3. 供氧模块：根据水质数据自动控制氧泵的工作，维持鱼缸内的氧气浓度。

4. 料盘模块：根据预设的喂食计划，自动喂食鱼类，并记录喂食量和频次。

5. 数据分析模块：将监测到的数据进行分析，提供数据报表和建议，协助管理者做出决策。

三、系统设计1. 鱼类监测模块：鱼类监测模块使用智能摄像头或传感器等设备，实时监测鱼类的活动和生长情况，将数据传输至中控服务器进行分析和记录。

2. 水质监测模块：水质监测模块所使用的传感器能够实时检测水质指标，并将数据传输至中控服务器。

中控服务器根据一定的算法进行数据分析，判断水质是否达标，并及时发出报警。

3. 供氧模块：供氧模块通过控制氧泵的开关来控制鱼缸内的氧浓度。

中控服务器会根据水质数据来自动调整氧泵的工作状态，以确保鱼类得到充分的供氧。

4. 料盘模块：通过设置喂食计划和连接喂食装置，中控服务器能够自动喂食鱼类，并记录喂食量和频次。

同时，中控服务器会根据鱼类的生长情况和饲料消耗量，自动调整喂食计划。

5. 数据分析模块：中控服务器将监测到的数据进行分析统计，并生成数据报表和建议。

管理者可以通过手机APP或电脑登录系统查看相关数据和报表，并根据数据和建议做出养殖决策。

四、系统优势1. 自动化管理：智慧养鱼系统能够实现自动监测水质、喂食和供氧，减轻人工管理的负担，降低养殖成本。

2. 实时监测：系统能够实时监测鱼类的活动情况和水质指标，及时发现异常情况，并通过报警提醒用户。

智能应用1 研究现状及意义智能鱼缸能够给予家庭养鱼便利，在可行性、便利性、操作性等方面有一定的优势。

智能鱼缸的意义是能在以往的人工养鱼的基础上加入的物联网的技术，传感器方面的技术，让鱼缸能够和现在日常用的手机、电脑等工具组合起来，让人们可以无时无刻监测到鱼缸的状态，提供了便利性，操作方面也比以往人工养鱼更为方面，手机或者电脑上面的技术也能融入到养鱼上面。

2 系统相关技术介绍■2.1 传感器技术2.1.1 温湿度传感器系统中用到的是DHT11温湿度传感器，该传感器相比其他的温湿度传感器的优势在于：测量精准、有专用的数字采集技术、响应速度快、抗干扰能力强、性价比比较高等等优点。

DHT11温湿度传感器测量的量程是湿度：20-90%RH，温度：0-50度。

2.1.2 浊度传感器系统中的浊度传感器测量出来的并不是一个具体化的数据，在设定好浊度传感器的阈值之后，浊度传感器将会开始工作，输出的数据只有浊度正常与否。

2.1.3 PH传感器PH传感器的特点是拥有防水功能、使用的寿命长、便于安装、抗腐蚀能力强。

使用PH传感器的时候应该注意一下的两点：一是使用之前必须放在标准缓冲液中进行校准；二是要进行灭菌。

■2.2 继电器与电机技术2.2.1 继电器技术系统中使用到继电器和电机组合在一起，通过接受浊度的变化，使电机进行自动化的运作。

2.2.2 电机技术系统中电机是使用交流电机，电机的作用是用来运转鱼缸过滤器的，通过电机的运作，将鱼缸中的水进行抽取和排放，对鱼缸进行一个过滤。

也和继电器结合在一起，组合成了一个能够自动化的装置，当鱼缸中的浊度超过了阈值，继电器会运作，给电机进行供电，让电机带动鱼缸过滤器，进行鱼缸的水质过滤。

■2.3 单片机技术51单片机是应用最为广泛8位单片机之一。

CC2530单片机是增强版的51单片机，采用了Zigbee协议栈技术。

中央处理器是增强型的8051，还有可编程闪存，CC2530的优势在于它拥有超低功耗要求的系统。

• 146•随着第四次工业革命的发展，物联网、智能家居得到了快速的发展。

本文基于鱼缸的智能化需求，提出了一款基于OneNet 移动物联网平台和Arduino 单片机的智能鱼缸，用户利用手机APP 或者电脑网页客户端实现对智能鱼缸的水温、光照、水浊度的监测和模块开关控制，实现室内局域网、室外异地远程控制及各传感器根据实际环境自动调节。

1.引言随着人民生活水平的提高，人们对于观赏鱼的饲养兴趣浓厚，深受大众的喜爱。

但由于人们缺乏相关的养护知识，最后的结果往往草枯鱼亡。

针对上述问题，本文结合当前工业革命潮流设计制作了一款智能鱼缸，不仅能通过自身功能模块自动调节，还可以通过OneNet 平台实现远程控制和监测。

借此提高人们对于观赏鱼饲养的兴趣，解决饲养过程中出现的大部分问题。

2.系统功能分析本次设计的智能鱼缸的功能设计框图如图2.1所示，主要实现以下三个功能：水浊度、温度、光照强度的自我监测与控制，并将三个参数通过LCD 显示屏实时显示出来。

与此同时，Arduino 单片机将得到的数据进行处理，并将得到的数据通过ESP8266WIFI 模块进行传输，用户可以通过OneNet 移动平台官网或者手机APP 对下发对鱼缸的功能控制指令，并获得智能鱼缸的实时环境参数。

图2.1 智能鱼缸的功能设计框图3.系统硬件设计3.1 控制中心本文设计智能鱼的缸控制中心由Arduino Mega 2560和ESP8266-12F WIFI 模块组成，负责数据处理的与传输。

Arduino Mega 2560通过外部设备得到的数据智能的调控水的混浊的、水的温度以及环境的光照强度来维持鱼缸生态的正常运行，同时通过ESP8266WIFI 模块来接收用户的指令完成相应的操作。

3.2 外部设备外部设备由各个具体功能模块构成：显示模块、温度传感器和恒温模块、水泵与水浊度检测模块及光照强度检测与控制模块。

（1）显示模块。

本模块选用的是LCD1602液晶显示屏，能实时显示温度，水浊度和光照强度数值。

2021.10科学技术创新1概述近年来，随着科学技术的快速进步和经济的发展，人们的消费理念和以前大不相同，对物质和精神生活质量的要求也越来越高，智能鱼缸作为一种智能化产品，受到了广大群众的热爱。

智能鱼缸养殖系统是利用物联网技术、传感器技术和计算机处理技术发展起来的一种现代科学养殖新模式。

2智能鱼缸养殖系统的设计方案本系统以STM32F103单片机为控制核心，结合嵌入式技术、传感器技术和Android 开发等技术设计出满足功能的智能鱼缸养殖系统。

智能鱼缸养殖系统有多个子系统，包括智能温控系统、智能酸碱系统、自动换水系统、自动供氧系统、自动喂食系统、自动照明系统和显示系统，集多个子系统于一体。

系统通过WiFi 模块连入移动终端，实现远程监控鱼缸的温度、酸碱度、换水、供氧、投食、照明。

系统功能框架图如图1所示。

3智能鱼缸养殖系统的硬件模块设计3.1MCU 主控设计本系统采用把STM32F103C8T6作为主控芯片，它的主要作用是处理接收到的数据，而它的外围组成包括WiFi 模块、传感器模块、驱动模块、显示模块等。

通过传感器模块采集到的数据返回到主控芯片来控制相应的驱动模块，包括水泵、水龙头、步进电机、加热棒、加氧器、灯光、显示屏，检测鱼缸状态显示在屏幕上并传送给WiFi 模块，传输到移动终端。

STM32F103C8T6是一款基础型、低功耗的微控制器，其主频可达72MHz ，内置64K 闪存，并具有时钟、复位和电源管理功能[1]。

3.2温度传感器模块设计采集温度数据利用DS18B20模块进行采集，DS18B20温度传感器是一种数字式温度传感器。

它具有以下几大特性：温度传感器结构简单，测试温度时不需要任何外部元器件；测温范围广，最低可测到-55℃，最高可测到+125℃；输出信号为数字信号[2]。

DS18B20模块电路图如2所示。

3.3PH 值传感器模块设计PH 值数据利用雷磁E-201-C 型复合电极模块进行采集。