日期 随着科技的进步，渔业的发展越来越科技化，养殖户的工作环境也有了很大的改善。但从现在的渔业发展来看，养殖户需要管理更多的鱼塘，根据不同种类的鱼类控制不同的生长环境，传统养殖方式已经不能满足鱼类的养殖管理需求，渔业急需一种更加先进、智能化的管理方式。例如由于现在的环境污染给地球气候的带来一定的影响，鱼塘温度不能快速得到控制，给养殖户的经济利益带来不必要的损失。七八月中旬，由于水温较高，利于鱼类摄食，是鱼类的主要生长阶段，而8月中下旬温差较大，需要通过外界刺激实现鱼种的脂肪积累，养殖户需要注重每日投饵量，工作繁琐，效率较低。本文就专门为养殖户设计了一款智能鱼塘管理系统，主要针对养殖户的工作提供了智能的服务。本文以阿里云作为控制器件，分为手动模式与自动模式，通过主控板接收温度传感器所测量的鱼塘温度并向继电器发送信息。当检测温度低于二十四度，手动模式时养殖户打开手机APP点“加热器开关”，继电器控制加热器开始工作，养殖户还可以在手机APP上远程观察鱼塘温度，发现手机页面显示鱼塘温度达到二十七度就可以再点“加热开关”，继电器控制加热器停止工作，自动模式时主控板直接向继电器发送高电平信号，继电器自动控制加热器工作，一旦温度传感器检测鱼塘温度达到二十七度主控板就向继电器发送低电平信号，继电器自动控制加热器停止工作。有了这款智能管理系统养殖户的工作越来越方便，鱼类也能时刻生活在适应的水温下。
目录
一、引言 1
（一）课题研究意义 1
（二）国内与国外智能鱼塘的发展现状 1
二、智能鱼塘的硬件系统 1
（一）系统的硬件设计与实现功能 1
（二）主控板选择 2
（三）温度传感器的选择 3
（四）加热器的选择 4
（五）继电器的选择 4
三、智能鱼塘的软件系统 6
（一）编程语言的选择 6
（二）ESP32 arduino IDE 1.8.5 的搭建 6
（三）系统主程序 8
（四）WiFi配置程序 9
（五） 温度传感器的程序 9
（六）继电器的
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程序 10
四、阿里云物联网平台介绍 11
（一）阿里云物联网简介 11
（二）移动应用简介 12
（三）移动应用开发过程 12
五、系统的软硬件调试 19
（一）硬件调试 19
（二）软件调试 19
总结 24
致谢 25
参考文献 26
附录一 实物图 27
附录二原理图 28
附录三源程序 29
一、引言
（一）课题研究意义
本文基于阿里云的智能鱼塘管理系统，它主要是帮助养殖人员远程监控并远程调节鱼塘温度。现如今越来越多的养殖户对鱼塘的水温有着严格的要求，最佳的水温不仅对鱼类的繁殖、觅食有一定帮助，还可以加快鱼类的生长，但因为季节的变化，鱼塘的水温会相应的发生变化，例如北方的天气寒冷，鱼塘水温都保持在低温下，所以导致鱼塘中鱼类的生活存在一定的影响。有些传统的养殖人员会看鱼类的浮头现象来采取措施，但这不是最好的办法。所以设计一款智能鱼塘管理系统是十分有必要的，这样养殖人员就可以远程监控鱼塘温度并及时调节鱼塘温度，为鱼类提供适应的生长环境。
（二）国内与国外智能鱼塘的发展现状
1、国外智能鱼塘发展
当今世界的渔业在高科技与经济密切结合、全球经济走向一体化的形势下即将迈向二十一世纪。日新月异的科学技术正深刻影响着世界渔业发展进程，例如欧美、以色列等先进的水产养殖国家，他们广泛采用渔业物联网设备开展智能监控养殖，不仅可以节约大量的人力成本，也可以有效地降低养殖风险，提升养殖效率与效益。
2、国内智能鱼塘发展
我国池塘养鱼历史悠久，远在公元475年，我国范蠡就根据当时所积累的经验写成《养鱼经》，书中记载了养殖的环境条件。 但因现在环境污染给地球气候带来了一些问题，所以导致现在的池塘养鱼并没有像过去一样方便，养殖户需要每天二十四小时看管鱼塘，时刻监测鱼塘温度，但依靠这样的传统方式来养鱼，不仅工作效率低还具有一定的风险。据调查2017年6月，高温热浪侵袭山东，枣庄一个养鱼场的鱼自6月1日起陆续暴毙，至6月4日已有3万公斤鱼死亡。所以在复杂而又多变的渔业面前，没有精准的智能监控，单纯依靠“天命”就像是在赌博。然而随着我国智慧渔业的快速发展，渔业智能化越来越普遍，例如在湖南株洲的一个生态水产合作社，这里的鱼塘看起来与别的鱼塘并无两样，但是其养殖效率、成鱼存活率却大大高于一般鱼塘，养殖户的工作量也减少很多。
二、智能鱼塘的硬件系统
（一）系统的硬件设计与实现功能
本设计由Arduino 主控模块、温度传感器、加热器和继电器组成。Firebeetle ESP32是核心的控制部分，负责接收温度传感器的信息并向继电器发送信息，完成后使用WIFI电路进行数据的传输。WIFI电路将数据信息发送到阿里云平台，手机APP与Firebeetle ESP32通过阿里云平台进行交互，继电器控制加热器工作。本设计的系统框图如图1所示。
图1 系统的总体框图
（二）主控板选择
本设计使用了集成ESP32芯片的Arduino主控板，因此可以使用WiFi网络连接阿里云平台与手机APP端进行通信，实现远程控制。此主控板体积小巧、功耗低、接口方便、操作简单，接口类型大致包括I2C接口、SPI接口、USART接口等。主控器既可以通过USB又可以通过外接3.7V锂电池进行供电，当USB接口供电时开发板3.7V的引脚进行向外输出，当USB接口不进行供电时可以通过开发板3.7V的引脚进行供电。其输入电压为3.3V5V，在处于深度睡眠模式下时功率损耗为10uA，可以直接用在物联网低功耗项目上。Firebeetle ESP32的使用现阶段已经较为普及，成熟稳定，可靠性也较高，而且相对来说性价比较高，使用起来方便，实物如图2所示。
图2 FireBeetle Board ESP32主控板
FireBeetle Board ESP32主板在硬件上做了特殊的arduino IDE兼容，不用手动切换boot模式，实现一键下载。在编程方面支持Arduino、idf（linux）、micropython等多种方式，并且对于Arduino IDE做了引脚映射，就可以直接传递Dx来配置引脚，使用方式上兼容UNO，从而降低了使用的门槛。这款FireBeetle板集成了双核芯片，处理器所使用的核心是Tensilica LX6双核处理器，主频频率为240MHz，片上时钟频率为40MHz。
（三）温度传感器的选择
本设计选用的是由美国dallas半导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器，是款防水型温度传感器。这款温度传感器焊接技术十分精湛，即使使用很长的时间，测量的温度也是准确的。其工作电源电压为3V～5V，测温分辨率为+0.06%，工作温度范围为50℃~ +125℃。测量数据传送方式时9～12位数字量串行传送，可把温度信号直接转换成串行数字信号供微机处理。其三线连接白色接DATA信号、黑色接GND、灰色接VDD。温度探头采用的是美国美信公司原装进口的DS18B20芯片，因DS18B20温度传感器外层采用优质304不锈钢管，内部采用进口传感器专用环，所以具有强防水、防潮、防性能腐蚀、高导热，高防水性能。重要的是其线材采用的是国标24#线芯护线，线的长度常规是一米，还防水防潮防生锈。实物如图3所示。

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