目前国内普遍的水产养殖水域水质检测方法大多利用多个固定水质检测点或者浮标构建监测网络,或者依靠人力携带各种检测设备进行现场测量,存在着价格昂贵、监测范围较窄、监测不便捷、应急情况安全系数低等问题。针对这一现象,我们做了自供能的远程低功耗水质监测系统,本次项目的设计谋求从传统监测向智慧监测转型升级,解决人力监测以及运营维护成本,监测不便,数据传输不稳定等问题。
整个装置主要由亚克力箱体、亚克力盒、开孔圆盘、开孔U型架、太阳能板、舵机、传感器、风扇、水泵、增氧机、电池、单片机以及通讯模块组成。亚克力箱体内部用于装载单片机、通讯模块和多种传感器的连接电路、电池以及风扇;箱体上方开孔并通过舵机和开孔圆盘以及开孔U型架的连接来稳定太阳能板的转动;箱体侧边开孔,用于安装风扇。开孔亚克力盒用于模拟水产环境,安装水泵与增氧机。
该装置具有低功耗和远程定时开关、太阳能追踪调控、水质监测、散热除湿、自动调控水质等功能。
1.低功耗与远程定时开关,利用NUCLEO-L4R5ZIT6和广和通ADP-L610的休眠和数据传输功能,实现远程无线开关设备或者定时休眠;
2.太阳能追踪调控,利用舵机、太阳能板和光敏传感器,系统得到四个方位的光感强度数据进行定位计算分析,得出光照最强方位,舵机转动太阳能板用于追踪太阳能实现追踪式自供能;
3.水质监测,包括pH传感器,TDS传感器,温度传感器以及溶解氧传感器,用于采集水质指标数据,包括pH值、固体溶解物含量、水温、氧含量;
4.自动调控水质,包括增氧机和水泵,用于水质调控,当主系统监测到水质出现异常时,如果是监测到缺氧,主系统发送指令让辅助系统进行缺氧调节,如果是监测到水质污染,主系统发送指令让辅助系统进行水质更换处理,确保鱼类生态安全;
5.数据的重传重连;当信号不稳定或者异常断电,则通过通讯模组进行数据重连或者保存数据,恢复供电后重新上传数据;
6.散热除湿,包括TEC1-7104半导体制冷片,温湿度模块,风扇、蜂鸣器以及指示灯,当设备监测到箱体内部温湿度异常时,散热设备介入工作,用于散热或者除湿,若一定时间设备仍然异常,则指示灯和蜂鸣器进行报警,数据上传云平台,云台下发消息告知设备负责人介入操作,通过手机是否强制关闭系统。