水产养殖监测系统设计及实现范文

[摘要]社会的进步与发展，带动单片机技术惠及至农业生产生活的各个领域，用单片机作为生产生活的辅助帮手也已经成为一种趋势。构建了以Arduino控制板为核心的水产养殖监测系统，该系统可以对实时水产养殖进行监测，具有灵敏度高、功耗低等优点，满足了当前水产养殖中对水质监测的需求。

[关键词]Arduino控制板；水产养殖；监测

我国水产养殖业随着人们的需求不断发展，带来水产养殖数量的激增，而由此带来的高密度养殖方式对鱼塘的水质造成很大的养殖污染，使水体自身净化能力变得相对较弱，带来水体富营养化趋势比较明显。原始的水塘监控主要靠人为经验操控，效率低下。十三五规划提出要靠创新驱动，发挥科技的乘数效应来带动现代化农业技术，促进小康社会的全面建成。因此，发展先进的农业技术对我国至关重要。为了解决现有的农业水产养殖造成的困境，提出基于以Arduino控制板为核心的单片机水情监测系统。

1系统总体硬件设计

本系统采用以Arduino控制板为控制核心。该控制板是基于开放源代码的接口板，它包括12通道数字GPIO、6组PWM通道输出和6～8通道的10bitADC输入通道，它的核心是一片AVRmega168的单片机。整个系统主要由各传感器（水位传感器）、水泵、太阳能供电模块组成。其中水位传感器可使用多条导线与水的导通来测量不同深度的水位，可将水位分为4层，分别代表满水位、75%、25%、0水位，当水位到达某一深度，导通导线触发高电平给Arduino控制板。浊度传感器主要利用光学原理，通过对水的透光率及散射率来判断水质情况。传感器内部是红外线对管，当发射管发射一定量光线通过水后，由接收管接收，水越浑浊，通过的光就越少。通过调节模块上电位器大小选择合适阈值作为警戒水质，当水质达到此临界值，传感器模块输出高电平。控制板通过监测该电平变化，即可知道水质超标，联动水泵运行。温度传感器采用DS18B20作为温度监测模块，温度数值在上位机上显示，其通信协议是wire协议，通信时只需将数据引脚与控制板连接即可。PH计传感器首先要对其进行校正，数值比较准确的使用有利于对水体做精确控制。使用时用标准缓冲溶液校正，环境温度以25℃为标准值。同时为保证精度一致性，需要定期校准，以防止有较大误差。若水塘杂质较多，建议6个月做一次重新校准。采用APC无线传输模块，该模块是高度集成半双工微功率无线数据传输模块，其嵌入高速单片机和高性能射频芯片ADF7020-1。采用高效的循环交织纠检错编码，抗干扰和灵敏度都大大提高，最大可以纠正24bits连续突发错误，达到业内的领先水平。APC220模块提供了多个频道的选择，可以在线修改串口速率、发射功率、射频速率等各种特征参数。工作时将其插在USB转串口模块上，再将模块插入计算机usb口及Arduino控制板上即可进行远程数据的采集与发送。为使系统稳定，采用9600波特率，工作频段434Mhz。从数据采集的频率考虑，系统供电采用太阳能电池为主，市电为辅的供电机制。系统采集数据主要从太阳能及蓄电池供电，水泵抽换水采用市电。

2系统软件设计

系统软件设计的主要任务是实现数据在arduino控制板中的收集与发送及水泵的开关控制。

3结语

本文基于Arduino控制板设计一套水产养殖监测系统。该系统通过各传感器获取水温、水深及水浑浊度等各项水情指标，并利用无线数传模块将数据及时上传给上位机，实现数据的远程监测。试验结果表明该系统运行稳定，可大大减轻相关人员工作量。

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作者：董铮；张其林；项东升 单位：湖北文理学院