摘 要：当前，物联网技术、智能家居飞速发展，与此相关的行业市场前景广阔，本文结合了传感器技术、GPRS技术等设计了一个家用鱼缸智能远程控制系统。本文首先介绍了智能鱼缸控制系统的国内外研究成果，并对其结构及工作原理分别进行了说明。但是，目前国内外市场上的几款智能鱼缸控制系统产品，均存在较大的缺陷，在智能鱼缸控制系统产品方面，市场上还存在着很大的空白。接着，说明了智能鱼缸控制系统渉及的关键技术，对云平台技术、GPRS技术及Android技术进行具体阐述，并说明其在智能鱼缸系统中的应用，为接下来将对智能鱼缸控制系统的总体巧计、硬件设计、软件设计、Android应用程序设计以及系统的调试等研究奠定了基础。
关键词：智能鱼缸；传感器技术；GPRS技术；Android技术
引言
鱼缸是大众家庭中比较常见的一种饲养鱼类的容器，但它的意义并不仅仅是一个容器、一种装饰物，更是家庭中的一道风景,鱼缸虽美，但养护起来却不容易[1]。首先水质的保持就是一个难题,水质的保持也对鱼的生长有着至关重要的影响。除了水质，还有喂食问题，市场上也陆续出现了一些可控制的喂食功能的设备，比如可定时喂食的投食器等设备[2]。但是这些设备大多都是非智能化的产品，仅仅只能达到单一的控制作用[3]。如需配置一套完整的自动换水、自动喂食功能于一体的鱼缸控制系统，往往需要购买数个不同功能的设备分别进行安装，组合成一个系统。然而不同的设备之间并不统一，单纯的机械化的拼装会造成设备之间功能的重叠，不但不能达到智能化的控制功能，甚至还会互相产化影响[4]。
该研究利用传感器对鱼缸内的水质进行实时监测，通过微控制器的控制处理做出相应的处理，并实现移动终端的远程实时控制[5]。不仅仅是对于家用鱼缸的功能开发与改进，还对于类似的智能家居产品的研究与生产有较高的价值。同时，对利用高新技术改造原有的家庭水族以及传统规模化水产养殖产业的自动化发展也具有较大的实际意义和研究价值。
2 研究现状
课题国内外研究成果
2.1.1国外相关研究成果
国外的一个研究团队在2016年3月推出了一款名为FishBit的智能水族箱生态监控系统，该系统由一个监控器、一个插座控制器以及配套手机端app组成，如图1所示[6]。监控器主要是对鱼缸中的水温等进行实时监测，控制器的作用则类似于一个智能插座，通过手机端app来控制插在插座上对应的加热、供氧设备的开关。该系统并没有把控制系统与相应的控制设备集成起来，导致用户在使用之前需要进行二次配置，包括外部连接各种控制设备以及app端的各个对应控制端口的设置，过程较为繁琐且容易出现配置错误。此外，整套FishBit的价格为395美元（约合人民币2582元），售价过高，不易进行推广[7][8]。
图1 FishBit智能系统
2.1.2国内相关研究成果
为了满足人们的需求，国内一些企业团队对自动化的鱼缸设备展开了研究。但就目前来说，效果并不理想[9]。市场上现有的鱼缸控制设备都只能完成简单的自动控制。例如鱼缸自动喂食控制器，上海海洋大学的孔祥洪等人设计了一个以小型步进电机驱动的自动喂食装置，通过对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲，使得步进电机左右旋转，控制食槽打开或关闭[10]。对于食物的投放量以及连续的投食问题并不能很好地解决，往往还是需要人为的手动调节。直到最近一段时间，才开始有企业团队推出集合性的多功能鱼缸控制系统[11]。此外，对家用鱼缸的智能控制还停留现场控制部分，对远程控制的设计研究较少[12]。陈杰、郑纯军等人提出了基于ARM的智能化鱼缸控制系统的设汁，主要包括Web服务器，Qt端界面和Sqlite数据库，通过将Boa服务器移植到ARM中为CGI构成的网页提供服务，Qt端主要以Sqlite数据共享的方式为浏览器对鱼缸的间接控制提供支持[13]。使用该系统可以在电脑浏览器中对鱼缸内的各项功能进行控制，而对于手机端的控制还缺少软件的支持[14]。
国内目前只有一家名为森森的水族器材生产研发企业推出了两款智能鱼缸控制系统相关的产品[15]。其中一款售价300多元的产品是利用类似智能插座的控制器，需要用户自行另外购置加热棒、供氧泵等设备插在控制器插座上，并由一台与手机大小差不多的遥控器来进行控制，控制的距离范围较小，只能在同一室内完成控制[16]。另外一款售价约为1000元左右的智能控制系统则是利用了一个类似于电视数字机顶盒大小的控制设备，包含了插座功能、显示功能以及网络通讯功能，可以与手机app连接进行远程控制，但与设备匹配的app端用户数量有限制，且设备集成度较低，占用空间较多，不够简洁，影响美观[17]，如图2所示。
图2 森森AQ-805水族箱远程智能监控系统
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