董铮，等：水产养殖监测系统设计与实现 畜牧·水产 水产养殖监测系统设计与实现 董铮，张其林，项东升 （湖北文理学院数计学院，湖北裹阳４４１０５３） 【摘幕】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 【中图分类号】￥９５１；ＴＰ２７７＿２ 【文献标识码】Ａ ． 我国水产养殖业随着人们的需求不断发展，带来水产养殖 Ａｒｄｕｉｎｏ控制板。浊度传感器主要利用光学原理，通过对水的 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 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， 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 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， 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 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 控，效率低下。十三五规划提出要靠创新驱动，发挥科技的乘 为警戒水质，当水质达到此临界值，传感器模块输出高电平。 数效应来带动现代亿农业技术，促进小康社会的全面建成。因 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 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 行。 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Ａｒｄｔｌｉｎｏ控制板为控制核心。该控制板是基 于开放源代码的接口板，宦包括ｌ２通道数字ＧＰ［Ｏ、６组ＰＷＭ 通道输出和６ ８通道的１０ ｂｉｔＡＤＣ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，其设计整体方案见图１。 ，戈煳 图２软件流程图 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 图１ 系统硬件设计图 脚与控制板连接即可。ＰＨ一计传感器首先要对其进行校正，数 其中水位传感器可使用多条导线与水的导通来测量不同 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 深度的水位，可将水位分为４层，分别代表满水位、７５％、 冲溶液校正，环境温度以２５￣Ｃ为标准值。同时为保证精度一致 ２５％、０水位，当水位到达某一深度，导通导线触发高电平给 ［收稿日期］２０１７—１１－２０ ［基金项目］霸北省普通高等学校入文社科重点研究基地专项基金资助项目（编号：２０１７ＪＤＹ００１）鄂北区域发展研究中心项目资助的部分成果。 ［作者简介］董铮（１９８Ｏ一），男，湖北襄阳人，讲师，研究方向：嵌入式系统。 一７７— 畜牧·水产 农村经济与科技２０１８年第２９卷第０３期（总第４３１期） 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（见图２）。 系统采用基于ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ＩＤＥ的开发环境，直接写入代码 即可，其典型代码如下： ｉｎｔ ｎ＝ａｎａｌｏｇＲｅａｄ（Ａ３）； ｉｎｔ ｍ＝ａｎａｌｏｇＲｅａｄ（Ａ２）； ｉｎｔ ｐ＝ａｎａｌｏｇＲｅａｄ（Ａ０）； ｉｎｔ ｑ＝ａｎａｌｏｇＲｅａｄ（Ａ１）； ｉｆ（（ｎ＜１）ｏｒ（ｑ＜１）） ｆ ｄｉｇｉｔａｌＷｒｉｔｅ（８，ＬＯＷ）； ／／水泵Ａ的制动 ｄｉｇｉｔａｌＷｒｉｔｅ（４，ＨＩＧＨ）； ／／采用全功率输出 ｄｉｇｉｔａｌＷｒｉｔｅ（１５，ＨＩＧＨ）； ／／设置方向为正向 ） ｅｌｓｅ ｛ ｄｉｇｉｔａｌＷｒｉｔｅ（８，ＨＩＧＨ）； ／／电机Ａ的制动 ｄｉｇｉｔａｌＷｒｉｔｅ（４，ＨＩＧＨ）； ／／采用全功率输出 ｄｉｇｉｔａｌＷｒｉｔｅ（１５，ＨＩＧＨ）； ／／设置方向为正向 ｝ ｉｆ（（ｎ＞＝１）ａｎｄ（ｍ＜１）ａｎｄ（ｐ＜１）ａｎｄ（ｑ＜１）） ｛ ｌｃｄ．ｃｌｅａｒ（）； ｌｃｄ．ｐｒｉｎｔ（“Ｄｅｅｌｐ：”）； ｌｃｄ．ｐｒｉｎｔ（“０％”）； ｌｃｄ．ｓｅｔＣｕｒｓｏｒ（０，１）； 一７８一 ｌｃｄ．ｐｒｉｎｔ（“Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ：”）； ｌｃｄ．ｐｒｉｎｔ（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）； ｄｅｌａｙ（９００）； ｌｃｄ．ｃｌｅａｒ（）： ｌｃｄ．ｐｒｉｎｔ（ｖｏｌｔａｇｅ）； ｌｃｄ．ｓｅｔＣｕｒｓｏｒ（０，１）； ｌｃｄ．ｐｒｉｎｔ（“ＰＨ：”）； ｄｅｌａｙ（９００）； ｉｆ（（ｎ＞＝１）ａｎｄ（ｍ＞＝１）ａｎｄ（ｐ＞＝１）ａｎｄ（ｑ＞＝１）） ｛ ｌｃｄ．ｃｌｅａｒ（）； ｌｃｄ．ｐｒｉｎｔ（“Ｄｅｅｌｐ：”）： ｌｃｄ．ｐｒｉｎｔ（“１００％”）； ｌｃｄ．ｓｅｔＣｕｒｓｏｒ（０，１）； ｌｃｄ．ｐｒｉｎｔ（“Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ：”）； ｋｄ．ｐｒｉｎｔ（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）： ｄｅｌａｙ（９００）； ｌｃｄ．ｃｌｅａｒ（）； ｌｃｄ．ｐｒｉｎｔ（“ｃｌｅａｎ：”）： ｌｃｄ．ｐｒｉｎｔ（ｖｏｌｔａｇｅ）； ｌｅｄ．ｓｅｔＣｕｒｓｏｒ（０，１）； ｌｃｄ．ｐｒｉｎｔ（“ＰＨ：”）； ｌｃｄ．ｐｒｉｎｔ（ｐＨＶａｌｕｅ，２）； ｄｅｌａｙ（８００）； ｝ ｅｌｓｅ 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。 【参考文献】 ［１］温宗周，豆朋达，钱佳佳，等．基于ＺｉｇＢｅｅ的智能灌溉系统设计［Ｊ】 ．单片机与嵌入式系统应用，２０１６，１６（１１）：３８—４２． ［２］董铮．一种新型无线测温系统设计［Ｊ】．江苏农业科学，２０１２，４０ （０７）：３７３—３７４． ［３］王义乐．无线通信技术在起重机智能超载器中的应用［Ｊ］．计算 机与数字工程，２０１６，４４（０１）：１７６—１７９．
