鱼类养殖智能光源系统设计

设计的鱼类养殖智能光源系统，主要包括控制端、蓝牙模块、MCU模块、LED驱动模块、LED灯具和电源模块组成。该系统能够有效改善室内养殖鱼类的生存、生长环境。通过为鱼类养殖提供可智能化调控的LED光源，帮助养殖人员能够在不同鱼类或同种鱼类不同的生长阶段精确化提供其所需的光质、光强、光周期，大大提高人工光对鱼类生长的促进能力。同时可模拟实现自然生长环境下的昼夜光照平稳变化，大大减小人工光对鱼类生长的应激影响。

关键词 鱼类养殖；智能；光源系统

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2015）146-0120-02

、1 鱼类养殖智能光源系统的发展与现状

随着人们生活水平的提升，对生活格调的要求也越来越高。养鱼成了一些人在家中提升生活品位的一种方式。因为大部分鱼缸都放在室内，昼夜光照不规律，就导致养鱼的质量得不到提升。同时不规律的光照也容易给鱼的生长带来不利的影响。目前使用普通灯具给鱼缸增加光照，但普通灯具一般只有开或者关两种状态，在用于室内水产养殖时，光线的强烈变化容易对鱼类造成刺激，严重者会引起鱼类不适甚至厌食，造成的后果可想而知。

本发明的鱼类养殖智能光源系统，可控制LED灯的自动开关、亮度、亮度间渐变。较之于传统的照明系统，这套系统可以定时自动开启或者关闭灯具，即免去了操作上的麻烦也避免了因为忘记关灯造成的能源浪费。另外，该系统的红外探测装置可以检测到饲料投食机的到来并通过增加灯具亮度的方式向鱼类释放信号，在长期的室内养殖过程中使鱼类形成条件反射，每当灯具亮度增加时便准备进食。通过采用LED灯智能控制系统，能够为室内养殖的鱼类提供一个更加舒适的生活环境，避免强烈的外界环境变化造成的刺激，同时在节约能源以及优化室内水产养殖流程上具有很大的意义。

2 鱼类养殖智能光源系统系统设计

鱼类养殖智能光源系统包括控制端、蓝牙模块、MCU模块、LED驱动模块、LED灯具和电源模块组成，是一个对各区域实施相同的控制和信号采样的网络系统。鱼类养殖智能光源系统的主控制器和终端之间通过信息接口等原件来连接，实现控制信息的传输。以下将对各模块进行（控制端、蓝牙模块、MCU模块、LED驱动模块、LED灯具和电源模块）介绍。

控制端设计：控制端为Android系统手机，软件带有“读取设置”、“默认设置”、“写入设置”、“同步手机时间”、“手动开灯”、“手动关灯”的6种不同的指令控制按钮。控制端向控MCU模块发送操作指令，MCU模块响应指令并执行相应操作，返回操作结果，MCU模块和控制端之间的数据通讯，通过规定确定的数据格式，避免产生通讯错误。

图1 智能养鱼光源系统控制系统简图

蓝牙模块设计：所述的蓝牙模块为ATK-HC05主从一体式蓝牙，连接控制端和MCU模块。ATK-HC05是一种高性能的主从一体蓝牙串口模块，可以同各种带蓝牙功能的电脑、蓝牙主机、手机、PDA、PSP等智能终端配对，该模块支持非常宽的波特率范围：4800～1382400，并且模块兼容5V或3.3V单片机系统，可以方便的与控制端进行连接。

MCU模块的设计：所述的MCU模块为ST公司的STM32F103的32位ARM微控制器，STM32F0系列产品基于超低功耗的ARMCortex-M0处理器内核，整合增强的技术和功能，瞄准超低成本预算的应用。该系列微控制器缩短了采用8位和16位微控制器的设备与采用32 位微控制器的设备之间的性能差距，能够在经济型用户终端产品上实现先进且复杂的功能。该模块主要运行系统软件部件，根据设置的参数对系统进行相应的操作；所述LED驱动模块将MCU输出的PWM波信号进行放大并输出给LED灯，MCU通过调整PWM波的占空比调整LED灯的亮度；所述的电源模块采用明纬公司的IP65IP67防水电源，额定功率为60W，能够为MCU模块以及LED灯具等的正常工作提供电压。

LED驱动模块设计：MCU模块具有定时器功能，实现LED灯具亮度变化的渐变，以肉眼不易察觉的方式逐渐改变LED灯具的亮度。MCU模块可自动比对系统时钟与预设开关灯时间，根据设置的参数执行相应操作，实现了LED灯具的自动化控制。

3 系统工作过程及原理

鱼类养殖智能光源系统是一个由控制端、蓝牙模块、MCU模块、LED驱动模块、LED灯具和电源模块组成，是一个对各区域实施相同的控制和信号采样的网络系统。鱼类养殖智能光源系统的主控制器和终端之间通过信息接口等原件来连接，实现控制信息的传输。

图2 鱼类养殖智能光源系统的MCU模块图

鱼类养殖智能光源系统在运行过程中，控制系统通过蓝牙2.0与手机客户端连接，从手机客户端接收一组相关指令，再根据指令通过放大电路控制LED灯具执行相关操作，并向手机客户端返回指令执行结果。其中，手机客户端可以向控制器发送分别为“读取设置”、“默认设置”、“写入设置”、“同步手机时间”、“手动开灯”、“手动关灯”的6种不同的指令。

4 结论

本文讲述的鱼类养殖智能光源系统由控制端、蓝牙模块、MCU模块、LED驱动模块、LED灯具和电源模块组成，可为鱼类养殖提供不同智能化可调控的光源。该系统以安卓系统手机为控制端，发出信息通过蓝牙模块传达到MCU模块，控制整个系统运行，由电源模块提供系统运行所需的能量。

要实现鱼类养殖智能光源系统的智能控制与管理，它需要一个相当复杂的计算机控制系统，它不再是简单地实现灯具的开启和关闭，也不是仅仅调节光源的光通量输出，它需要采集人们活动场所的照度信息、温度湿度信息等，根据人们此时此刻的活动需求以及当前电网电参数等诸多因素来综合分析与计算，得出最优化地调节光源光通量的输出大小，从而满足人们最佳的光环境需求，并通过图形界面或声音等设备提示人们了解自己的周边环境。

参考文献

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