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生活電器

智能生態魚缸方案設計開發


魚缸的發展總體可分為三代。第一代是普通玻璃為載體,是為觀賞用、專門飼養水生動植物的容器,這種魚缸出現水的供氧量不足和經常更換水資源,造成水的大量浪費,經常清理代謝廢物,而且代謝廢物含有許多病菌,污染水資源,造成魚的死亡,有許多不足之處。

第二代是生態魚缸,融合進了水培花盆、臺燈等等功能的生態魚缸。這一代生態魚缸運用了生態學原理,將基本的生態系統融于魚缸內,形成微小的生態系統。但是這個微小的生態系統雖然具備生態系統學的原理,該生態系統自我調節能力差,容易遭到破壞,切無法恢復。缺少人工智能控制和檢測,屬于一種放養型的生態系統。

目前,第三類智能生態功能完善,智能化高,但市面上的價格一般都比較高,嚴重制約了智能生態魚缸的推廣與發展。基于以上種種的背景,本項目設計了一種以STC89C51單片機為基本控制核心,以各種傳感器進行檢測的控制電路為基礎的智能生態魚缸。通過數塊太陽能電池板供電,集成水溫控制、充氧控制、過濾控制、排污系統、水質凈化系統和智能補給系統等相關系統形成一套多個功能為一體的控制系統。

深圳智能魚缸方案

一、智能魚缸系統設計目標與硬件結構框圖

本項目設計的是以STC89C51單片機為控制核心,一種集中多種功能于一體的智能生態魚缸。該魚缸具有人工智能的工作方式;硬件設計部分由單片機控制模塊、LED照明模塊、光敏角度調節模塊、自動供氧氣模塊、太陽能供電模塊、數據轉換模塊、紅外線水質檢測模塊、廢物自動清理模塊等多個部分組成,如圖1所示。

圖 1 智能生態魚缸結構框圖

其中單片機最下系統作為其中的控制核心,太陽能供電系統通過數塊太陽能電池結合電源轉換電路實現,由于太陽能電池板輸出電壓不穩定,通過穩壓電路把輸出電壓轉換為5 V和1 2 V穩定直流電,為了盡可能保證太陽能電池板接收到足夠強的光線,通過光線檢測模塊檢測各方向光線強度,并調節太陽能電池板角度。

控氧量系統通過氧氣傳感器對水質含氧量進行檢測,當水體中氧氣濃度少于8-9 m g/L,啟動供氧泵供氧。一般來說微中国彩票网3d预测含量較多,水體中的氧氣量也就相對減少。所以對含氧量檢測的傳感器也會講檢測的數據傳遞給除雜器。本設計使用的除雜器是一個圓柱形體積的結構,兩端貫通,內部的圓柱體相對于殼體運動,內部圓柱體的內部鑲有盤一周的條形凸起。內部圓柱體轉動使水底層的水流動帶動雜質,其內部有吸附和收集裝置。溫度檢測模塊通過數字溫度傳感器實現,通過與單片機之間的數據通信進行溫度數據的傳送,根據用戶設置的溫度值確定是否進行加熱等操作,若需加熱,啟動加熱棒進行加熱最終是溫度保持在設置值附近。

餌料投放期是通過單片機直接控制的,根據設置時間點,通過單片機對投放器進行直接控制,在固定時間進行固定量的餌料投放。顯示器主要用來顯示和進行設置,如餌料投放時間的設置,時間的設置,顯示投放次數,投放量,溫度值等,以及是否加熱等狀態。圖2是具體的實現流程圖。

圖 2 智能生態魚缸實現流程

二、智能生態魚缸功能實現

2.1環境數據的實時采集,本系統可通過各種傳感器,如數字溫度傳感器,液位傳感器,水濁度傳感器,光強傳感器等傳感模塊,周期性有規律的進行傳感器相關數據的讀取,從而實現傳感數據的實時進行采集,極大的方便了用戶對智能魚缸生態系統中各種環境的實時了解。

2.2數據多角度展示,各種傳感器實時采集來的數據,可通過電路中的液晶顯示器進行各種數據的查看外,還可以通過多種方式展示上述采集到的數據,如采用柱形圖、表格、折線圖等方式進行呈現,同時歷史數據存儲在電路中,可隨時進行查看。

2.3數制設定,用戶可在顯示器中通過按鍵模塊對需要設置或調節的參數進行數制閾值或范圍的設定,如設置溫度的范圍,當通過溫度傳感器采集到的溫度數據超出本設置的范圍,單片機會發出相應指令進行加熱或報警。

2.4信息數據的管理,用戶通過顯示器,數據采集模塊,按鍵控制部分等系統模塊,最終實現了整個系統的智能化管理,便于用戶隨時觀看和切換環境的各種參數值,并以多種方式呈現出來,同時用戶可方便快捷的隨時查看歷史數據。

智能魚缸方案開發

總結

本次設計的是一個微型的人造智能生態環境系統,其中的各種物體,如動植物,燈光環境,水等構成了一個三維的生態式景觀,在這個智能生態環境系統中,可周期性有規律的進行傳感器相關數據的讀取,從而實現傳感數據的實時進行采集,極大的方便了用戶對智能魚缸生態系統中各種環境的實時了解。

此外還可以通過各種傳感器實時采集來的數據,并通過電路中的液晶顯示器進行各種數據的查看外,還可以通過多種方式展示上述采集到的數據,如采用柱形圖、表格、折線圖等方式進行呈現,同時歷史數據存儲在電路中,可隨時進行查看。

再加上用戶可在顯示器中通過按鍵模塊對需要設置或調節的參數進行數制閾值或范圍的設定,當通過溫度傳感器采集到的溫度數據超出設置的范圍,單片機會發出相應指令進行加熱或報警再者,人造智能生態環境系統中的水不僅作為魚生活的環境,也起到了給植物灌溉的,并提供植物養分的物質,其中的植物可凈化水質,并可給其中的動物提供食物,并且不斷的進行著光合作用,不斷地提供新鮮的空氣,所以智能生態魚缸系統不僅僅是一個小魚缸系統,更加是一個實實在在的景觀。

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