物联网-智能水族箱系统平台-定制开发

1.功能概述

随着智能化家居的流行,  超智能（全智能）水族箱也必将走进每个家庭. 超智能水族箱,  顾名思义就是能够让鱼缸达到真正意义上的懒人缸. 减少鱼,  草的死亡, 降低人为的劳动,  让养鱼更简单,  更智能. 

智能水族箱系统主要功能是自动运转, 自动净化,  自动喂食,  远程控制多功能于一体,  同时通过视频来观看水族箱. 

2. 目前痛点

目前的技术视频方面设置过于复杂,  需要有做DDNS及端口映射等操作. 同时还要使用监控的第三方平台,  受制于第三方监控平台的影响,  诸多的不便,  如接口的开放程度,  平台的稳定性,  设备的兼容性等等. 

另外依附于监控系统采集系统与控制系统都受限于监控硬件,  无法自由的添加模块. 不支持监控平台的协议的设备更无法接入系统.

3. 平台先进性

为解决以上痛点,  新平台将彻底推翻以上方案. 提出以下全新的方案. 

1. 硬件部分前端使用开发板,  驻入自主开发的软件,  完成视频,  数据的采集,  同时通过此程序与服务器主动建立连接,  不再需要做DDNS或端口映射等只有专业人员才能完成的操作. 
2. 开发版本身还支持Wi-Fi连接,  这样水族箱与互联网连接不需要再通过RJ45进行连接(也可以选择RS45连接). 这样也大大提高了用户体验
3. 开发版包含蓝牙模块,  更多的设备通过蓝牙进行数据传输,  不需要连接大量的线(有部分数据依然需要有线连接,  如摄像头连接).
4. 可扩展性

由于开发板内置一个完整的OS系统(Android),  可以在里面安装任意的自主开发的程序,  硬件方面也更加灵活,  只要硬件能和电脑连接,  提供相应的接口,  就能与开发板进行连接. 这样系统将来的可扩展性就有无限的想像空间. 

4. 自主性

开发板是开放的,  我们有完全的自主权,  不受任何第三方限制与制约. 

5. 可产品化

开发版非常的小巧,  外壳可定制,  其它周边模块外壳也可定制. 整个流程不需要用户过多参与即能完成安装使用. 把水族箱简单的定制改装即可形成一个成熟的智能水族箱产品.

6. 设计流程示意图：

7. 整个系统主要分为三个部分: 

• 前端开发板采集与控制系统,  硬件开发板; 
• 服务器端数据转发,  管理与存储系统. 阿里云EC服务器,  与直播服务器; 
• 用户端对前端采集的各种数据进行显示,  视频进行播放. 并对前端的设备进行控制. 用户的手机.

8. 水族箱设计详细说明:

• 通过监测和感应到鱼缸的：室内温度,  鱼缸水温,  PH值,  KH值,  溶氧实时数值. 所有的探头, 做到合适的位置隐藏, 探头与智能采集,  变送装置相连, 可以通过WIFI与手机相连, 在手机上可以随时显示, 也同时在本地水族箱体外配有无线的电脑屏来显示或控制. 
• 在鱼缸合适的位置安装微型摄像头, 可以及时观测到鱼缸的实时状态, 鱼的健康情况, 通过手机APP可以直接观看到 . 
• 鱼缸配有自动投饲系统, 可以通过设定投饲的时间,  投饲的量, 达到定时定量定点投喂. 自动喂食器可以采用5号电池来供电, 独立自动控制投饲的时间段,  投饲次数和投饲量. 
• 智能插座上设有应急灯, 打开柜门时自动照亮. 插座上插座配置按淡水鱼缸,  水草缸, 海水鱼缸三种, 分别设如下智能插孔. 
  • 淡水鱼缸：照明灯1,  照明灯2,  加热棒1,  加热棒2, 主泵1,  补水泵2,  增氧泵, 造浪泵, 水质测试仪,  UV杀菌灯, 备用插座；
  • 水草缸：照明灯1,  照明灯2,  加热棒,  过滤泵, CO2,  水质测试仪,  UV杀菌灯, 备用插座；
  • 海水鱼缸：照明灯1,  照明灯2,  加热棒,  制冷机, 主泵1,  补水泵2,  增氧泵, 造浪泵,  蛋白质分离器,  水质测试仪, UV杀菌灯,  备用插座等. 
• 每个插孔都可以通过APP操作达到自动控制开关时间. 
• 无线的显示控制屏和手机APP显示屏, 可以同步同屏显示, 都可以轻松设置或控制鱼缸的智能插座. 显示屏上可以显示：当前年月日时间,  室内温度, 水温,  PH值,  KH值,  溶氧,  氨氮或亚硝酸数值. 
• 水质测试仪可以测试水体的PH,  KH,  溶氧,  氨氮或亚硝酸等. 并与显示屏相连显示实时数值. 
• 灯光的时间可以按现有的电脑板设置一样, 可以是每组灯光插孔可自由设定24小时内的任意时间开关时段. 
• 鱼缸温度的温控系统, 可以根据养殖对象, 通过预先设定的水温, 当水温显示温度,  低于设定温度, 则自动开启加热棒 . 
• 显示屏上有上缸水位提示标识和底滤缸水位标识, 当上缸水位超限时, 提示主人检查清洗过滤系统. 当底滤缸水位线超高时, 提示检查. 当上缸水位正常, 底缸水位超低时, 自动开启补水系统. 自动补水系统可以考虑单独一格, 用补水泵来控制. 
• 当水质的溶氧偏低, 可自动开启增氧泵对缸内充气, 同时开动造浪泵, 进行吹底. 

9. 甲方主要完成工作:

各种探头线的隐藏,  线的铺设隐藏等. 根据不同的大小,  养殖对象设计过滤底缸的结构, 上下水管件设计等. 计划是用一米二的底滤缸做为实验的尺寸, 通过对缸的包边等进行研究设计. 

10. 主要使用技术与开发内容

前端开发板内置Android操作系统,  Java开发主控程序,  与采集模块通讯模式主要通过两种方式,  一是有线,  如与摄像头连接,  二是蓝牙模块连接,  如与开关控制模块通讯. 

前端主控程序与服务器的连接方式主要有三种,  一是视频流通过阿里云的直播平台进行推流,  二是控制信号为将来兼容PC浏览器,  使用Web Socket进行通讯. 第三种常规的数据通过http协议进行通讯,  数据格式为JSON. 后台开发语言为PHP.

用户端分为Android/iOS两端,  Android开发语言JAVA,  iOS开发语言为Object-C.数据通讯方式与前端和服务器通讯方式相同

综上所述,  主要开发的内容为三个大的部分: 前端Android程序,  平台后台管理程序(包含API接口),  用户端Android/iOS程序

11. 主要硬件介绍

1. 权莓派3代开发板

    2. USB摄像头

• 免驱动, 支持1代2代3代树莓派
• 镜头焦距：F6.0MM
• 调焦范围：20MM至极远
• 视像解析度：640*480
• 长约3.8CM, 宽约1.5CM 高约3CM, 
• 线可以自由拉长或缩短,  最长65厘米

    3. 温度传感器/蓝牙温度传感器

USB5V供电,  有效传输距离10米

    5. 蓝牙单路继电器

• 输入电压（模块供电电压）：6-24V
• 蓝牙版本： 蓝牙4.0BLE（苹果,  安卓手机通用）
• 开关路数：2路
• 开关电气参数：10A, 交流直流都可以控制
• 尺寸：61*60mm

    12. 功能列表

    13. 开发人员, 周期