物联网智能水族箱系统平台

• 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.

• 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.

• 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. 人性化方面
   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).
2. 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.

1. 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.

1. 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.

• 设计流程示意图：

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.

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.

        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.

• 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

• 主要硬件介绍

1. 权莓派3代开发板

1. 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

1. 温度传感器/蓝牙温度传感器

USB5V供电,  有效传输距离10米

1. 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

• 功能列表

• 开发人员, 周期