水产养殖水质控制系统的研究与设计

来源：https://www.shuizhifenxi.com/ 作者：余氯检测仪时间：2018-07-31

　　1.引言

　　养殖业是农业的主要组成部分之一，它与种植业并列为农业生产的两大支柱。水禽养殖智能监测反馈与调控系统的研究与设计，旨在通过水体监测设备采集信息和Android技术设计的手机APP，借助无线wifi将水体数据反馈给用户手机，使用户可以实时观测水质状况，并通过手机APP实现智能调控水下状况，来确保水禽在理想的条件下生长、繁殖。

　　总体思路与框架：

便携式亚硝酸盐测定仪

　　2 研究对象和实现方法

　　2.1 对象

　　2.1.1 研究对象

　　针对研究对象的主体，对水禽、水产养殖过程中的水体进行抽样观察和检测。水禽、水产养殖中，具备一个适宜生长和繁殖的水体是水禽、水产养殖的重要部分。这一个环节极大程度地影响着水产养殖的质量与收益。开发并应用一个简单、实用的水产养殖管理系统，是成功进行水禽、水产养殖的发展趋势。

　　2.1.2 内部流程

　　2.2 实现方法

　　2.2.1 监测及调控系统

　　监测及调控系统系统主要包括水质监测和数据采集系统，数据处理系统，信息传输系统，app显示控制系统四大部分组成。

　　2.2.2 水质监测和数据采集系统

　　水质监测和数据采集系统，包括的部分有传感器。组成部件不仅有敏感元件还有转换元件及相应的机械结构和电子线路。包括传感器元件、供电线路等结构部分。在设计上那相对地实现了对各种水质情况变化的实时监测并可根据具体情况提出相应的测量措施，除此之外还能够自动连续地与整个系统同步工作，不断地给系统提供可靠、有效的水质信息。传感器组件主要用于水下数据采集。供电线保证采集系统和数据处理系统的同步工作。在数据采集上：通过传感器采集平均温度、TDS、光照、可见度、PH值等。

　　2.2.3 数据处理系统

　　数据处理系统采用了微控制器存储器。基于Cortex-M4F内核，包括存储器和总线架构，嵌入式FLASH接口，CRC计算单元，电源控制器，复位和时钟控制，通用I/O，系统配置控制器(SYSCFG)，DMA控制器等部分。能够对采集到的数据进行进一步分类分析，并且进行有效的计算处理。对于采集信号的频率进行有效控制，保证采集的数据的可靠性和有效性。数据处理系统负责完成所有监控信息的采集、统计、处理，同时也将这些信息传送给手机端的app监控中心。数据处理系统所采用stm32制作处理器，用于对温度，光照，酸碱度、浊度、TDS等数据进行综合的数据采集。

　　2.2.4 信息传输系统

　　信息传输系统采用wifi串口通信进行无线传输，通过stm32f407处理过后的相关数据传输到手机app上。

　　Stm32f407接收到终端的数据信息后，通过拟定相关协议的串口通信进行数据传输。将采集的视频流以及传感器采集的数据放入缓存。移动终端再通过外部访问对这部分数据进行获取。

　　2.2.5 app显示控制系统

　　移动终端监测控制系统主要采用的是基于android平台的应用。其界面显示及控制简单易操作，按键较少，便于让用户轻松上手。能够通过移动终端对wifi进行控制。当用户输入指令时，将指令转化为的16进制指令。核心板判断指令的合法性，进而允许接收手机端所发送的用户指令。移动终端主要采用的是面向对象的编程开发的思想，利用语言的高效性来实现复杂的功能。数据访问数据处理系统时，数据处理系统终端保持实时，及时、准确的发现温度异常和离子浓度趋势以查看实时数据变化和实现智能性。

　　2.接口设计

　　3.1 传感器模块

　　1)PH模块p0口输出模拟信号，与核心板GPIOF6相连接。此IO口为内置ADC3工作通道，IO初始化为不使用上下拉电阻、模拟输入。ADC3配置为12位非扫描模式，不使用连续转换和触发检测，并且允许两个序列的规则转换。

　　2)浊度模块A引脚采用模拟输出，与stm32f407中GPIO7相连接。该IO口为系统内部ADC2工作通道，初始化为模拟输入以及不使用上下拉电阻。ADC2配置为12位扫描模式，使用连续转换和触发检测。设置向右对齐，并允许2个规则序列的转换。

　　3)TDS模块采用串口通信。其通信协议为头字节0xfd，检测数据高字节，检测数据低字节，尾字节0xfd、0xfc。其TX、RX分别与核心板GPIOB10、GPIOB11相连接。此两个IO分别是内置串口3的工作通道。

　　3.2 wifi模块

　　Wifi模块采用串口通信模式。其TX、RX分别与核心板GPIOA9、GPIOA10相连接。此两个IO口为核心板内置串口1工作通道。传感器数据源通过串口通信发送至wifi模块内存区域。移动终端通过访问wifi模块通信地址及相应端口对具体数据进行通信数据获取。

　　3.3 控制模块

　　控制模块原理基于wifi和核心板的组合功能。通过wifi的无线通信向wifi模块内部缓存区写入控制指令。通过串口通信将控制指令发送到核心板。核心板对指令进行判断，并对相应IO口进行配置。最终实现对相关继电器及控制设备的操作。

　　4.实现的结果

　　4.1 数据采集实时、精确

　　通过各个传感器的稳定工作，可持续不断的将采集到的数据反馈给核心板。其中酸碱度模块、浊度模块以及电解度模块所采集到的数据可精确到小数点后三位。温度模块则可测量出核心板附近温度，可精确至小数点后两位。光照模块则是按照100个相对度量级来反应光照强度。