基于云平台的水产养殖水温实时监测研究

瑚琦 姜敏 卢定凡

摘 要：我国水产养殖规模越来越大，种类越来越多，而传统水产养殖环境下存在水温参数自动监测系统投资大、实时性差等问题。提出基于Android系统、WiFi模块和云平台实现远程实时监测养殖环境水温的系统。系统主控模块ESP8266和智能手机通过云服务器进行数据传输，温度传感器DS18B20实时捕获水温，将参数通过云平台传输协议转發给远程云服务器，使用智能手机作为移动终端实时监测与调节水温。该系统具有搭建成本低、可靠稳定、方便简单易上手等优点。

关键词：Android;ESP8266;云平台;水温远程监测系统;无线网络

DOI：10. 11907/rjdk. 182839 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

中图分类号：TP319文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2019）009-0108-04

Real-time Monitoring of Water Temperature in

Aquaculture Systems Based on Cloud Platform

HU Qi，JIANG Min，LU Ding-fan，CAI Wen-long

（School of Optical-Electrical and Computer Engineering，University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093，China）

Abstract：In view of the current large-scale aquaculture production in China， the types are becoming more and more abundant， and the traditional monitoring system of water temperature parameters in the traditional aquaculture environment has large investment and poor real-time performance. A system for remotely monitoring and regulating the temperature range of the aquaculture environment based on the android platform， WIFI module and cloud is put forward. The main control module ESP8266 and the smart phone in the system transmit data through the cloud server. The temperature sensor DS18B20 captures the water temperature in real time， passes the parameters and forwards it to the remote cloud serve through the cloud platform transmission protocol and the wireless network channel. Finally， the smartphone can be used as a mobile terminal to monitor and adjust the water temperature in real time. The system has the advantages of low construction cost， reliability， stability， convenience and ease of use.

Key Words： Android; ESP8266; cloud platform; remote monitoring system of water temperature; wireless network

0 引言

随着经济的发展，水产食品需求不断攀升，水产养殖业已成为我国当前农业经济的主要增长点之一。资料表明鱼类等水生生物不能像人类那样通过新陈代谢活动保持自身温度的恒定，而只能与水温保持相对稳定（鱼的最佳生理代谢温度是15-25℃，而热带淡水鱼的适宜温度一般为24-28℃）[1-2]。当温度低于4℃或高于35℃时，鱼会产生生理不适甚至死亡。水温的变化还会引起水体环境改变，间接对鱼类产生影响[3-4]，因此水温的合理控制是养殖成功的关键因素之一。

国外早在2012年就将无线传感器网络技术应用于水温监控，建立了水产养殖和销售可追溯系统，该系统可根据水温水质等数据进行预警预报，避免经济损失[5-6]。我国的监测系统综合成本高，应用在小规模养殖区域，无线、ZigBee等传输技术还没有大规模应用，经济效益较差[7]。

本文提出基于物联网技术的水产养殖环境参数监控系统，可以远程实时监测与自动控制水温，技术成本低 [8]。将养殖现场以5m×5m的面积划分为一个节点，硬件系统分布式放置在各个节点中，各设备端将采集到的温度数据通过传输协议汇总至云平台服务器，移动终端或PC平台可远程实时监测，调节各养殖范围的温度，保证水温环境适宜，现场监视屏可直观显示各节点水温。

1 系统总体设计

系统主要由温度传感器模块、云平台传输协议模块、WiFi主控模块、手机端控制模块组成，按功能分为信息采集、信息记录及云端上传、信息实时监测与远程控制3部分 [9]。

（1）信息采集：通过外置的温度传感器像人类器官一样将感受到的温度信息采集起来。

3.2 移动终端软件设计

WiFi模块将采集到的温度数据打包，通过网络传输到机智云平台的远程服务器上，APP终端通过与远程服务器通信获得水温监测数据。云平台服务器需对新建工程进行项目配置，建立数据点，然后绑定APP。下面给出APP端发送数据给云端和APP从云端接收数据的主要函数及解释。

（1）发送数据：给设备发送控制指令，参数data为要发给设备的操作指令，sn为控制指令序号，用于对应控制指令应答数据。

public void write（Concurrent HashMap data， int sn）

（2）接收反馈数据：当 SDK 遇到无法解析的数据时，会作为透传数据处理，此时错误码为GIZ_SDK_SUCCESS[18]。函数中的参数解释如下：device：回复状态的设备对象;result：GIZ_SDK_SUCCESS表示成功，其它为失败;data：设备上报的数据内容;sn：控制指令的应答序号，此应答序号与 APP 发送控制指令序号一致。

public void didReceiveData（GizWifiErrorCode result，GizWifiDevice device，

Concurrent HashMap dataMap， int sn）

將智能设备通过WiFi连接到云端后，就可用生成的APP实时查看水温状态，控制目标设备。图7、图8分别是云后台的数据记录和本监测系统APP开发的界面，图中的temp表示监测到的水温，是只读状态。auto_mode为自动手动切换模式，0表示自动调整，设备端将自动根据环境数据判断是否调高或调低水温;1为手动模式，由用户决定是否调节水温[19]。heating_switch为手动模式下控制水温加热装置的开关。

4 结语

随着机械设施和生产系统的精密化，对物理设备的设计、制造、维护等提出了更高要求[20]。本文温度调控系统可实现水产养殖环境的水温远程精确测量与调节，解决了以往监测水温人力资源浪费、设备维护成本高且性能不稳定、数据传输速度慢等问题，利用无线远程技术极大提高了监测效率[21]。其它指标如水体PH值、光照强度、水中含氧量等数据采集都可通过这种方法实现，该监测系统实用性强。

参考文献：

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