基于Arduino的鱼菜共生控制系统设计
基于Arduino的智能农业系统设计与实现
基于Arduino的智能农业系统设计与实现农业是人类社会的基础产业，随着科技的不断发展，智能农业系统逐渐成为农业生产的新趋势。
Arduino作为一种开源电子原型平台，具有简单易用、灵活性高等特点，被广泛应用于智能农业领域。
本文将介绍基于Arduino的智能农业系统设计与实现。
一、智能农业系统概述智能农业系统是利用先进的信息技术、传感技术和自动控制技术，对农业生产过程进行监测、控制和管理，以提高农业生产效率、降低生产成本、保障粮食安全和实现可持续发展的一种现代化农业生产方式。
智能农业系统通常包括环境监测、灌溉控制、施肥控制、病虫害监测等功能模块。
二、基于Arduino的智能农业系统设计1. 硬件设计在基于Arduino的智能农业系统中，常用的传感器包括温湿度传感器、光照传感器、土壤湿度传感器等，用于监测环境参数。
执行器包括水泵、喷灌器等，用于控制灌溉和施肥。
Arduino主控板负责数据采集和控制执行器。
2. 软件设计软件设计包括传感器数据采集模块、数据处理模块和执行器控制模块。
传感器数据采集模块负责读取传感器数据；数据处理模块对采集到的数据进行处理分析；执行器控制模块根据数据分析结果对执行器进行控制。
三、智能灌溉系统实现智能灌溉系统是智能农业系统中的重要组成部分。
通过监测土壤湿度和环境温湿度，智能灌溉系统可以根据作物需水量自动调节灌溉量，实现精准灌溉，提高水资源利用效率。
四、智能施肥系统实现智能施肥系统通过监测土壤养分含量和作物生长情况，可以根据作物需求量自动调节施肥量，实现精准施肥，提高施肥效果，减少化肥用量。
五、智能监测与预警系统实现智能监测与预警系统通过监测环境参数和作物生长情况，可以及时发现病虫害等异常情况，并通过手机App等方式向用户发送预警信息，帮助用户及时采取措施防范风险。
六、总结与展望基于Arduino的智能农业系统具有成本低、易扩展等优势，在提高农业生产效率、降低生产成本方面具有重要意义。
鱼菜共生智能监控系统设计与实现
物联网技术 2023年 / 第7期40 引 言养鱼和种菜是一种学问，需要一定的养殖经验，并进行人工观测调控，控制的自动化程度较低，会耗费人力和时 间[1-4]。
为了控制人工成本，运用物联网技术和人工智能技术，让生产更加信息化和智能化[5-6]。
本文设计一种鱼菜共生智能监控系统，将ZigBee 智能家居成熟技术应用于环境监控，借助Home Assistant 平台实现本地服务器管理，通过阿里云和萤石摄像头实现远程视频监控，结合模糊算法推算出当前最佳养殖方案供用户参考，提高鱼菜共生系统远程监控能力，降低人工观测的依赖度，解决集团总部无法远程视频监控各地鱼菜共生系统的问题。
1 系统总体设计鱼菜共生系统由感知层、网络层、平台层和应用层组 成[7]，感知层是安防、种菜和养鱼ZigBee 终端，网络层是以太网网络和ZigBee 网络，平台层是阿里云和萤石云，应用层是APP 软件，总体框图如图1所示。
在安防方面，使用门窗传感器和人体移动传感器实现安防监测。
在种菜方面，使用温湿度传感器测量气温、空气湿度和气压，使用插座控制水泵灌溉、加湿、加热、降温等功能，使用灯实现日常照明和种菜补光[8]。
在养鱼方面，使用溶解氧传感器和水温传感器监测，使用插座控制增氧泵和水泵等。
使用萤石摄像头观看本地安防、种菜和养鱼实景。
这些ZigBee 终端设备通过ZigBee 网关连接到本地服务器Home Assistant ，利用HomeAssistant 实现本地监控。
物联网云网关将本地监控数据连接到阿里云，用户使用APP 实现远程视频监控。
图1 系统总体架构2 系统硬件设计2.1 感知层设备感知层设备选用ZigBee 智能家居设备。
这是因为智能家居技术较成熟，其终端设备具有自组网、体积小、功耗低、功能多等优点。
鱼菜种植面积大，空间空旷，感知层设备分布分散，采用ZigBee 自组网是一种很好的方案。
对于门窗传感器、人体移动传感器和温湿度传感器，一节电池可以使用 1年以上，安装方便，能够快速形成产品。
基于Arduino的智能水循环控制系统设计与实现
基于Arduino的智能水循环控制系统设计与实现作者：杨淳马延霞刘思彤刘功喜齐广宇冯佳旭张帅来源：《黑龙江水产》2024年第04期摘要：针对传统家居观赏鱼类养殖过程中智能化水平不足的问题，该研究提出了一种基于Arduino的物联网技术的智能水循环控制系统。
该系统利用Arduino Due和Esp 8266开发板作为核心，集成多传感器设备，实时采集养殖水环境内的水位、浑浊度、水温、pH值及光照强度等关键养殖数据，并通过物联网技术实现远程数据传输和移动端Blinker组件的实时显示。
通过物联网终端设备的接入，系统支持语音控制功能，允许养殖者通过智能音箱或手机应用进行远程操控。
系统不仅具备自动补光、换水、滤水和增氧等自动化操作，还提供了基础按键的手动控制模式，以满足不同养殖场景下的需求。
该研究的实施显著提升了鱼类养殖的智能化水平，为提升养殖效率、降低管理成本提供了有效的技术支撑。
关键词：Arduino；物联网技术；智能水循环；远程控制；语音控制中图分类号：S965.89文献标志码：A文章编号：1674-2419（2024）04-0439-06基金项目：黑龙江省教育科学“十四五”规划2022年度重点课题“线上线下混合式教学模式下高职学生自主学习与自我评价研究成果（ZJB1422147）”。
作者简介：杨淳（1989.5- ），女，汉族，黑龙江农业工程职业学院讲师，硕士研究生，研究方向：计算机应用，物联网应用技术。
E-mail：***************。
通讯作者：马延霞（1976.3- ），女，汉族，工学硕士。
黑龙江农业工程职业学院副教授。
研究方向：计算机科学技术与应用。
E-mail：****************。
随着科技的飞速发展，智能化技术已逐渐渗透到人们生活的各个领域，显著提升了人们的生活品质。
特别是在物联网技术的推动下，智能家居系统正逐步成为现代家庭不可或缺的一部分。
在智能家居的广阔前景和市场需求中，鱼类养殖水循环系统作为家庭装饰和休闲养生的重要元素，其智能化控制与管理逐渐成为行业研究和发展的新热点。
基于Arduino的智能农业监测系统设计与优化
基于Arduino的智能农业监测系统设计与优化农业是人类社会的基础产业，而随着科技的不断发展，智能农业作为一种新型的农业生产方式逐渐受到人们的关注。
基于Arduino的智能农业监测系统，通过传感器、执行器等硬件设备和程序控制实现对农田环境参数的实时监测和控制，为农民提供科学、精准的农业生产管理方案。
本文将从设计原理、硬件搭建、软件编程以及系统优化等方面进行详细介绍。
设计原理基于Arduino的智能农业监测系统主要包括传感器模块、执行器模块、数据采集模块、数据处理模块和用户界面模块。
传感器模块用于采集土壤湿度、温度、光照强度等环境参数；执行器模块用于控制灌溉系统、通风系统等设备；数据采集模块负责将传感器采集到的数据传输给Arduino控制板；数据处理模块对采集到的数据进行处理分析，并根据预设条件进行相应的控制；用户界面模块则提供给用户友好的操作界面，方便用户实时监测和远程控制。
硬件搭建在硬件搭建方面，首先需要准备Arduino控制板、各类传感器（如土壤湿度传感器、温度传感器、光照传感器等）、执行器（如水泵、风扇等）、继电器模块、LCD显示屏等硬件设备。
将这些硬件设备按照设计要求连接到Arduino控制板上，并通过相应的引脚进行连接。
在搭建过程中需要注意硬件连接的稳固性和正确性，确保各个模块之间能够正常通信和工作。
软件编程软件编程是整个智能农业监测系统的核心部分，通过编写程序实现数据采集、数据处理和控制执行器等功能。
在Arduino平台上可以使用Arduino IDE进行编程，结合各类传感器和执行器的库函数，编写相应的程序代码。
程序代码需要实现对传感器数据的读取和处理，根据预设条件进行相应的控制操作，并通过串口或者网络等方式与用户界面模块进行通信。
系统优化为了提高智能农业监测系统的性能和稳定性，需要对系统进行优化。
首先是对硬件设备进行优化，选择性能更好、功耗更低的传感器和执行器；其次是对软件程序进行优化，简化程序逻辑、提高代码效率；同时还可以考虑引入机器学习算法对数据进行分析和预测，进一步提高系统的智能化水平。
鱼菜共生技术详谈—系统设计4.3
鱼菜共生技术详谈—系统设计4.3就鱼菜系统而言，矿化指的是固体**被细菌经过加工和代谢转变为植物营养物质的过程。
被机械过滤器捕获的固体**含有营养物质; 尽管处理这些**与生物过滤不同并且需要单独考虑。
将固体保留在整个系统内将为植物增加更多营养物质。
机械过滤器，生物过滤器内或生长床内残留的任何**都会受到一定的矿化作用影响。
将**长时间放置允许更多的矿化; **在过滤器中的较长停留时间将导致更多的矿化和更多的养分保留在系统中。
然而，同样的固体**，如果管理不善，会阻塞水流，消耗氧气并导致缺氧条件，进而导致危险的硫化氢气体产生和反硝化作用。
因此，一些大型系统刻意将固体**留在过滤器内，确保充足的水流量和充氧，从而释放最多的营养物质。
但是，这种方法对于小规模的NFT和DWC系统是不切实际的。
如果执意使这些固体矿化，有简单的方法来促进单独容器中的细菌分解，只需使用气石将这些**储存在这个单独的容器中充分充氧即可。
经过不限期的时间后，固体**将被异养细菌消耗，代谢和转化。
此时，可以将水倒出并重新加入到水培养体系中，剩余的体积减少的**可以添加到土壤中。
或者，这些固体**可以分离，添加到任何花园或堆肥箱中作为有价值的肥料。
然而，失去这些营养素可能会导致植物缺乏营养素（见第6章）。
使用介质床进行机械和生物过滤的组合也可以使用介质床作为NFT和DWC装置的机械和生物过滤（图4.31和4.32）。
当无法获得单独生物过滤器所需的材料时，这可能很重要。
每当200克鱼饲料就需要300升的生物过滤器就足够了，可为大约20公斤的鱼提供足够的生物过滤。
尽管这种介质床将为NFT或DWC装置提供足够的生物过滤以及捕获和保留固体**，但有时还推荐将另外的固体捕集装置放入床中以防止介质床被鱼类**堵塞。
床将需要定期冲洗以去除固体**。
总之，某些水平的过滤对于所有的鱼菜系统都是必不可少的，尽管鱼的放养密度和系统设计决定了需要多少过滤。
【清华大学出版社】《信息科技》五年级上册第7课《搭建鱼菜共生开源系统-把反馈引入控制系统》课件
03
新知讲解
我使用了检测土壤湿度的传感 器进行实时监测，当农作物缺 水时，打开水泵;当农作物不
缺水时，关闭水泵。
图 2.3.4 鱼菜共生开源系统给农作物浇水功能的逻辑流程图
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新知讲解
了解硬件编程环境
编程环境包括硬件环境和软件环境两大部分。在制作项目中需要的硬件环境有主 控板、各类传感器与执行器、硬件连接计算机的驱动程序和端口号;在制作项目中需 要的软件环境有编程语言环境、在主控板上运行的程序。我们使用的软件编程语言 环境要与硬件的编程语言环境相同，这样写的程序才能够输入硬件设备中，从而控 制设备运行。开源硬件主控板的硬件环境大多由多种编程语言组成，寻找对应的软 件编程环境极其重要。我们可以使用Python 这种“胶水语言”的软件编程环境，将 各个不同的编程语言环境连接在一起，以便控制不同类型的硬件设备。鱼菜共生开 源系统的编程环境如图 2.3.5 所示。
图 2.3.3 听到“起立”时，站起来
03
新知讲解
课堂活动
根据本节课所学内容，请同学们想一想你们要制作的鱼菜共生开源系统想 要实现什么功能，并上网查找资料看看需要哪些输入模块和输出模块，把想法
记录在表 2.3.1中。
表 2.3.1 想法记录表
功能描述
输入模块
输出模块
水循环功能，将鱼缸的水 输送到种植区
03
新知讲解
土壤湿度
乐动掌控
水泵
输入
控制
输出
图2.3.8 鱼菜共生开源系统农作物自动浇灌中的“输入-控制-输出”系统
03
新知讲解
➢ 硬件引脚连接 要实现项目的“输入一控制一输出”硬件系统的搭建，还需要将各
个输入的传感器、输出的执行器与主控板连接起来。在开源硬件项目 中，主控板与传感器和执行器的连接主要通过输入、输出引脚实现。 一些主控板内有已定义好的引脚，这些引脚与主芯片连接，传感器和 执行器一旦通过输入、输出引脚与主控板连接，就能实现数据传输。
基于Arduino的蔬菜大棚环境监控系统设计
• 169•近年来，我国的蔬菜大棚得到了快速的发展，已经成为了农业生产过程中关键的部分。
大棚内的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等条件都在不同程度地影响着蔬菜的生长，管理好蔬菜大棚的环境是一件非常繁琐却重要的工作。
农户除了需要有种植技术以外，还需要随时了解大棚内的环境状况，是否适合蔬菜的生长，这样会导致人力资源的浪费。
因此针对以上的情况，设计了一个以为Arduino UNO为控制核心，利用温湿度传感器、C02传感器、光照度传感器等来实时收集大棚的环境数据，并通过网页的形式实时展示大棚的环境数据。
1 系统设计蔬菜大棚环境监控系统主要由三个部分组成，环境数据采集模块、环境数据存储模块和数据实时展示模块组成。
1.1 环境数据采集设计Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，包括硬件（各种型号的Arduino板）和软件（Arduino IDE）。
Arduino UNO是Arduino中易于使用，相对比较灵活的一款。
Arduino UNO 是基于ATmega 328p微控制器，并且还有具有ATmega16U为控制器，能够在单个时钟周期内执行功能强大的指令。
它拥有14个数字引脚（6个PWM）和6个模拟引脚，拥有足够多的IO口，而且还具有超级便捷的电源管理和内置电压调节功能。
温湿度传感器DHT11是一款有已校准数字信号输出的温湿度传感器。
其精度湿度+-5%RH，温度+-2℃，量程湿度20-90%RH，温度0-50℃。
其供电电压为3.3-5V DC，输出为单总线数字信号。
DHT11包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。
因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。
光照度传感器GY-302 BH1750内置16bitAD转换器，直接数字输出，省略复杂的计算，省略标定。
其供电电压为3-5V，测量范围为0-65535lx，拥有接近视觉灵敏度的分光特性，不区分环境光源，可以对广泛亮度进行1lx的高精度测定。
设计一套家庭简易的“鱼菜共生”系统，无需虹吸，操作简单
设计一套家庭简易的“鱼菜共生”系统，无需虹吸，操作简单
家庭用“鱼菜共生”系统，大多是利用虹吸系统，但是钟式虹吸系统很多人会觉得很麻烦。
小农爸爸虽然也是采用虹吸系统制作“鱼菜共生”，但也在思考是否有一些更加简单的水循环方法，能让人们只要用几样简单的材料就可以DIY一套简易“鱼菜共生”系统，而无需购买和安装相对复杂的虹吸装置？
下面就是小农爸爸初步设计的一套家庭用简易“鱼菜共生”系统，无需虹吸，只需要利用大气压力，其实这个原理有点像大自然中的“地下河”，为了维持水面的水平，水会在大气压力的作用下，从水位高的地方流向水位低的地方。
初步设计图，欢迎有识之士提出修改意见。
简易“鱼菜共生”系统说明
1.水泵与种植床之间应该用一张网或者一张有小孔的板隔开，预防陶粒或者其他杂质进入水泵。
2.棉花垫那个位置左边的凸起可以做高一点，建议是植床的一般，这样鱼粪便容易留在垫上。
3.种植床有两种方法种植，一种是放入陶粒（固定作用），一种是用筏式（浮板）。
4.水位线就是两个箱体最高水面，因此植床这边要注意，因为植床不需要太深的，可以在箱体底部用架子垫起来，务必使鱼池和种植床的最高水位在同一水平面上。
简易“鱼菜共生”系统优点
1.水循環噪音小，適合家庭使用。
2.操作简易，实际操作性强。
3.种植区和养殖区可以分离，有利于不规则的布局，也是适合较大型的规模化鱼菜共生系统使用。
基于Arduino的智能农业监控系统设计与实施
基于Arduino的智能农业监控系统设计与实施农业是人类社会的基础产业之一，随着科技的不断发展，智能农业逐渐成为农业现代化的重要方向。
基于Arduino的智能农业监控系统，结合了物联网、传感技术和数据分析等先进技术，可以实现对农田环境、作物生长情况等多方面信息的实时监测和远程控制，为农民提供科学决策支持，提高农业生产效率和质量。
本文将介绍基于Arduino的智能农业监控系统的设计与实施过程。
一、智能农业监控系统概述智能农业监控系统是利用现代信息技术手段，对农田环境、作物生长情况等进行实时监测和管理的系统。
通过传感器采集环境参数数据，传输到中央控制器进行处理分析，并通过执行器实现对灌溉、施肥、通风等操作的自动控制，从而实现对农田的精准管理。
二、基于Arduino的智能农业监控系统设计1. 系统硬件设计基于Arduino的智能农业监控系统主要包括传感器模块、执行器模块、中央控制器模块和通信模块。
传感器模块用于采集土壤湿度、温度、光照强度等环境参数数据；执行器模块用于控制灌溉系统、施肥系统等设备；中央控制器模块负责数据处理和决策逻辑；通信模块用于与互联网进行数据交互。
2. 系统软件设计在软件设计方面，可以利用Arduino IDE进行编程开发。
通过编写相应的程序代码，实现传感器数据采集、数据处理分析、决策逻辑控制以及与互联网的通信功能。
同时，可以结合云平台技术，实现对数据的远程存储和管理，方便用户随时随地查看监测数据并进行远程控制。
三、智能农业监控系统实施1. 传感器部署与调试在实际应用中，需要根据具体的农田情况，合理部署土壤湿度传感器、温度传感器、光照传感器等设备，并进行调试验证。
确保传感器正常工作，并能够准确地采集环境参数数据。
2. 执行器设备连接与测试将执行器设备与中央控制器连接，并进行功能测试。
通过发送指令控制执行器设备的开关状态，验证其是否能够正常工作。
同时，需要注意执行器设备与中央控制器之间的通信协议和接口设置。
使用Arduino的智能农业监测与控制系统开发
使用Arduino的智能农业监测与控制系统开发农业是人类社会的基础产业之一，随着科技的不断发展，智能农业逐渐成为农业领域的热门话题。
使用Arduino等开源硬件平台，结合传感器、执行器等设备，可以开发出智能农业监测与控制系统，实现对农作物生长环境的实时监测和精准控制，提高农业生产效率和质量。
本文将介绍如何利用Arduino开发智能农业监测与控制系统。
1. 智能农业监测系统的设计智能农业监测系统主要包括传感器模块、数据采集模块、数据传输模块和数据处理模块。
传感器模块用于监测土壤湿度、温度、光照等环境参数，数据采集模块负责采集传感器模块获取的数据，数据传输模块将采集到的数据传输到云端或本地服务器，数据处理模块对数据进行处理分析并生成相应的控制指令。
2. Arduino在智能农业监测系统中的应用Arduino是一种简单易用的开源硬件平台，具有丰富的扩展模块和库函数支持，非常适合用于智能农业监测系统的开发。
通过Arduino 板载的模拟输入输出引脚和数字输入输出引脚，可以方便地连接各种传感器和执行器，并通过编程实现数据采集和控制功能。
3. 传感器选择与布置在智能农业监测系统中，选择合适的传感器对于准确监测环境参数至关重要。
常用的传感器包括土壤湿度传感器、温度传感器、光照传感器等。
在布置传感器时，需要考虑到不同作物对环境参数的需求差异，合理设置传感器位置以确保监测数据的准确性。
4. 数据采集与处理Arduino通过编程实现对传感器数据的采集和处理。
利用Arduino的模拟输入输出功能读取传感器采集到的模拟信号，并通过串口或Wi-Fi模块将数据发送至云端或本地服务器。
在服务器端利用相应的算法对数据进行处理分析，生成相应的报表和图表展示。
5. 远程监控与控制智能农业监测系统可以实现远程监控与控制功能，农民可以通过手机App或Web页面实时查看作物生长环境参数，并进行远程控制。
比如调节灌溉系统、温室通风系统等，以满足作物生长需求，提高产量和质量。
基于Arduino的智能农业监测系统设计与实现
基于Arduino的智能农业监测系统设计与实现农业是人类社会的基础产业之一，随着科技的不断发展，智能农业逐渐成为农业发展的新趋势。
基于Arduino的智能农业监测系统通过传感器、数据采集、数据分析等技术手段，可以实现对农田环境的实时监测和精准管理，提高农作物产量和质量，降低生产成本，助力农业现代化进程。
一、智能农业监测系统概述智能农业监测系统是利用物联网技术、传感器技术、数据处理技术等手段，对农田环境参数进行实时监测和数据采集，通过数据分析和算法模型，为农民提供科学的种植管理建议，实现精准农业。
基于Arduino的智能农业监测系统具有成本低、易操作、灵活性强等特点，逐渐受到广泛关注和应用。
二、智能农业监测系统设计1. 传感器选择与布局在智能农业监测系统中，传感器是获取环境参数信息的关键设备。
根据监测需求，可以选择土壤湿度传感器、温湿度传感器、光照传感器等多种传感器，并合理布局在农田中，实现对不同参数的监测。
2. 数据采集与传输Arduino作为控制核心，通过与各类传感器连接，实现数据的采集和处理。
同时，通过WiFi模块或GSM模块等方式，将采集到的数据上传至云平台或手机App，方便用户实时查看。
3. 数据分析与算法模型采集到的数据需要经过数据分析和算法模型处理，提取有用信息并生成相应报告。
比如根据土壤湿度、温度等参数预测作物生长情况，提供灌溉和施肥建议。
三、智能农业监测系统实现1. 硬件搭建搭建基于Arduino的智能农业监测系统需要准备Arduino主控板、各类传感器、执行器（如水泵）、WiFi模块等硬件设备，并进行连接和固定安装。
2. 软件开发编写Arduino程序，实现与传感器的数据交互、数据处理和上传功能。
同时开发云平台或手机App端程序，实现远程监控和管理功能。
3. 系统测试与优化搭建完成后进行系统测试，验证各功能是否正常运行。
根据测试结果进行系统优化，提高系统稳定性和准确性。
四、智能农业监测系统应用前景基于Arduino的智能农业监测系统在提高农作物产量和质量、节约资源、减少劳动强度等方面具有巨大潜力。
基于arduino的鱼花共生系统设计
基于arduino的鱼花共生系统设计
洪梓榕;杜福鹏
【期刊名称】《工业设计》
【年(卷),期】2017(000)011
【摘要】本文以arduino开发板作为控制核心设计一款鱼花共生系统,通过实时监测鱼花共生环境的温湿度与PH值,实现自动浇花与喂鱼.该系统具有方案简单、功能齐全、性能稳定等优点,可广泛应用家庭、社区、城市景观等场所,有较高的实际应用价值.
【总页数】2页(P126-127)
【作者】洪梓榕;杜福鹏
【作者单位】兰州石化职业技术学院电子电气工程学院;兰州石化职业技术学院电子电气工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.基于Arduino的鱼菜共生控制系统设计 [J], 康辉; 庞佳; 李建军; 王钏鹏; 王臻; 姜永成
2.基于Arduino的目标跟踪系统设计 [J], 杨传琪;杨树蔚;刘咏梅;闫克丁
3.基于Arduino的智能家居控制系统设计 [J], 李宗峰
4.基于Arduino和NB-IoT的棉田环境监测系统设计 [J], 娄晓康;张立新;张雪媛;李春志;范锦杰
5.基于Arduino的磁编码器轴角解算系统设计 [J], 赵磊;曹广忠;梁芳萍;孙俊缔;胡勇;王芸
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2.3 搭建鱼菜共生开源系统——把反馈引入控制系统 课件
厘清了项目实现功能的逻辑流程图， 了解了硬件编程环境后，进人项目制 作的环节。 ➢ 制作内容:鱼菜作过程:程序设计、硬件设备系统
的搭建、项目测试和结构设计。
2-3 搭建鱼菜共生开源系统
三、项目制作——实现控制逻辑
2-3 搭建鱼菜共生开源系统
一、过程与控制——系统中的反馈机制
2-3 搭建鱼菜共生开源系统
二、项目准备——用流程图表示控制实现的过程
项目作品的每个功能有输人、输出、 完整的逻辑线，而流程图能够让我们 清晰地了解作品的功能和逻辑。例如， 鱼菜共生开源系统项目中给农作物浇 水的功能就可以用逻辑流程图来描述， 如下图所示。
2-3 搭建鱼菜共生开源系统
三、项目制作——实现控制逻辑
➢ 硬件引脚连接 将各个输入的传感器、输出的执行器与主控板连 接起来。在开源硬件项目中，主控板与传感器和 执行器的连接主要通过输入、输出引脚实现。一 些主控板内有已定义好的引脚，这些引脚与主芯 片连接，传感器和执行器一旦通过输入、输出引 脚与主控板连接，就能实现数据传输。一般的数 据传输时由三条线进行控制，分别是接地的地线 (G)， 数据传输线(AO、AI、DO、DI)和电源线 (V)。
2-3
搭建鱼菜共生开源系统
学习目标
1.理解过程与控制系统。 2.能够用流程图表示控制实现的过程 3.能够设计程序并搭建硬件环境实现 鱼菜共生开源系统
2-3 搭建鱼菜共生开源系统
一、思考
同学们，想一想，你们认为制作鱼菜 共生开源系统项目需要哪些环节呢。 快和组内的小伙伴们一-起讨论交流一 下吧!
2-3 搭建鱼菜共生开源系统
2-3 搭建鱼菜共生开源系统
本节课的项目你 完成了多少呢？
采用Arduino实现的智能农业物联网系统设计与应用研究
采用Arduino实现的智能农业物联网系统设计与应用研究智能农业物联网系统是利用物联网技术，结合传感器、执行器、通信技术等设备，实现对农业生产环境进行实时监测、数据采集和远程控制的系统。
Arduino作为一种开源硬件平台，被广泛运用于智能农业领域，其简单易用、成本低廉的特点受到了农业从业者的青睐。
本文将探讨采用Arduino实现的智能农业物联网系统的设计原理、关键技术和应用场景。
1. 智能农业物联网系统的设计原理智能农业物联网系统主要由传感器、执行器、数据传输模块、数据处理模块和用户界面组成。
传感器负责采集环境参数数据，如土壤湿度、温度、光照强度等；执行器则根据数据采集结果进行相应的控制操作，比如自动灌溉、温室通风等；数据传输模块负责将采集到的数据传输至数据处理模块，进行数据分析和处理；用户界面则提供给用户实时监测和远程控制的功能。
Arduino作为智能农业物联网系统的核心控制单元，通过编程实现传感器数据采集、执行器控制以及数据传输等功能。
其开放的硬件平台和丰富的库函数使得开发者可以快速搭建起一个完整的智能农业物联网系统。
2. 智能农业物联网系统关键技术2.1 传感技术在智能农业物联网系统中，各种类型的传感器起着至关重要的作用。
比如土壤湿度传感器可以实时监测土壤湿度情况，帮助农民科学浇水；温度传感器可以监测大棚内部温度变化，保证作物生长环境稳定。
Arduino通过各种接口支持多种类型传感器的连接，为智能农业提供了强大的数据支持。
2.2 通信技术智能农业物联网系统需要将采集到的数据传输至云端或用户终端，因此通信技术也是其关键技术之一。
Arduino可以通过WiFi模块、蓝牙模块、LoRa模块等与外部设备进行通信，实现数据的远程传输和控制。
2.3 数据处理技术采集到的大量数据需要进行处理和分析，以便为农民提供科学合理的决策支持。
Arduino可以通过编程实现简单的数据处理算法，也可以与云端服务器结合，利用云计算资源进行更加复杂的数据分析。
智能农业物联网系统的设计与实现基于Arduino和Python
智能农业物联网系统的设计与实现基于Arduino和Python一、引言随着科技的不断发展，智能农业作为一种新型的农业生产方式，受到了越来越多人的关注。
智能农业物联网系统的设计与实现成为了当前研究的热点之一。
本文将介绍基于Arduino和Python的智能农业物联网系统的设计与实现过程。
二、智能农业物联网系统概述智能农业物联网系统是利用物联网技术，将传感器、执行器、通信设备等设备连接到互联网上，实现对农业生产环境进行实时监测、控制和管理的系统。
通过智能农业物联网系统，农民可以远程监控农田的温度、湿度、光照等环境参数，及时调整灌溉、施肥等措施，提高农作物的产量和质量。
三、硬件设计1. 传感器模块在智能农业物联网系统中，传感器模块起着收集环境参数数据的重要作用。
我们可以选择适合农业环境的温湿度传感器、光照传感器等传感器，并通过Arduino将这些传感器连接到系统中。
2. 执行器模块执行器模块用于根据采集到的数据进行相应的控制操作，比如控制灌溉系统、温室通风系统等。
通过Arduino可以实现对执行器模块的控制。
3. 通信模块通信模块用于将采集到的数据上传到云端服务器，并接收远程指令进行控制。
我们可以选择WiFi模块或者LoRa模块等通信模块，实现智能农业物联网系统与互联网的连接。
四、软件设计1. Arduino程序设计在Arduino中编写程序，实现对传感器数据的采集和对执行器的控制。
通过Arduino IDE编写程序，并将程序上传到Arduino板上运行。
示例代码star：编程语言：arduino// Arduino程序示例void setup() {// 初始化传感器模块}void loop() {// 读取传感器数据// 处理数据// 控制执行器}示例代码end2. Python程序设计在云端服务器上编写Python程序，用于接收Arduino上传的数据并进行存储和分析。
同时，Python程序也可以向Arduino发送控制指令，实现远程控制功能。
基于arduino的鱼花共生系统设计
ＭＥ ＣＨＡＮＩ ＳＭ ＤＥ ＳＩ ＧＮ ＯＦ Ａ ＰＥ ＣＴ ＯＲＡＬ — Ｆ Ｉ Ｎ ＰＲＯＰ ＥＬ Ｌ Ｅ Ｄ Ｂｌ ＯＮＩ Ｃ ＲＯＢ ＯＴｌ Ｃ Ｆ Ｉ ＳＨ
兰州石化职业技术学院电子电气工程学院
摘
洪梓榕
培 技 术摆 脱植 物对 土 地 的依 赖 ，建 立鱼 类 、植 物和 水 中微 生 物 的 生 态 平衡 。相 比于 传 统 人工 养殖 系 统 ，其 循环 路径 短 ，有 助 于鱼
与花 的 更快 生长 ， 水资 源循 环利 用 比传统 种植 方式 节约 ８ ５ ％ 以上 。
２ 控制系统总体设计
水 分与 空气 的 环境 下 ，自动 化养 殖 设备 由此 应 运 而生 ，但 目前大 工 程 师开 发 流 程研 发 了 ａ ｒ ｄ ｕ ｉ ｎ ｏ开 发 平 台 ，该 款 开发 板 基 于 开 放 部分 设备 功 能单一 、 可靠 性低 ，尚不能 满 足养 殖需 求。 统， 本文 以 ａ ｒ ｄ ｕ ｉ ｎ ｏ 开 发板 作为控 制 核心 设计 一款 鱼花 共 生系 统 ，
杜福鹏
与 喂鱼 ，保证 鱼与 花在 最佳 环境 下生 长 ，可 广 泛应用 家 庭、社 区 、 城 市景 观等 场所 ” 】 ，有较 高的 实际 应用 价值 。
要 ：本文 以 ａ ｒ ｄ ｕ ｉ ｎ ｏ开发板作 为控制核 心设计一 款鱼花共生 系统 ，通过 实
日 寸 监测鱼花 共生环境的温 湿度与 Ｐ Ｈ值 ，实现 自动浇花与 喂鱼 。该系统具 有方
案简单、功能齐全、 性能稳定等优点 ， 可广泛应用家庭、 社 区、 城市景观等场所 ， 有较高的实际应用价值。
１鱼花共生系统
鱼 花 共生 系统 实 际 上是 一 个 小型 人 工 生 态 系统 ，通 过 水
智能鱼菜共生装置的设计与试验研究——基于物联网远程控制
国内实施“鱼菜共生”概念比夏威夷还要早，只是 并 未 形 成 专 门 的 理 论 学 说，如 过 去 的 水 稻 田 养 鱼、桑 基鱼塘等，这些都 是 鱼 菜 共 生 的 实 施 形 式。 国 内 专 注 于 鱼 菜 共 生 领 域 的 研 究 并 不 多，种 类 也 比 较 单 一，主 要是由于目前人们对室内的鱼菜共生装置的概念还
１ 国内外研究现状
鱼菜共生系统概念最早有颇多争议。１９７０年，澳 大利亚的园艺爱好者们借助互联网最早提出了鱼菜 共生的概念；１９９７年，维 尔 京 群 岛 大 学 的 詹 姆 斯 博 士 及同事们研发了一种基于深水栽培的大型鱼菜共生 系统。联合国粮农组织也把小型鱼菜共生系统作为 可 持续 农业模式 向 全 球 推 荐，一 些 发 达 国 家 室 内 鱼 菜 共 生 装 置 相 对 而 言 更 加 普 遍，种 类 比 较 多，但 有 的 功 能仍需完善。
目前，对于该 技 术 的 成 熟 应 用 实 例 很 少，大 多 只
收稿日期：２０２０－０３－０６ 基金 项 目： 重 庆 文 理 学 院 校 级 人 才 引 进 项 目 （Ｒ２０１９ＦＪ００５，
Ｒ２０２０ＦＹＸ０６）；重 庆 市 教 育 委 员 会 科 学 技 术 研 究 项 目 （ＫＪＱＮ２０１９０１３１３，ＫＪＱＮ２０２００１３４８）；重 庆市大 学 生创 新 创业训练计划项目（２０１９１０６４２０３０，２０１９１０６４２０３２） 作者简介：赵立军 （１９８０－），男，黑 龙 江 克 山 人，正 高 级 工 程 师，博 士 后，（Ｅ－ｍａｉｌ）２０１９０００５＠ｃｑｗｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。 通 讯 作 者 ： 李 强 （１９８９－），男 ，黑 龙 江 庆 安 人 ，讲 师 ，博 士 ，（Ｅ－ｍａｉｌ） ｌｑ４３２５３５６＠１６３．ｃｏｍ。
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康 辉1 李建军1 王钏鹏
1.佳木斯大学机械工程学院；
2.佳木斯大学信息电子技术学院
康辉，（1997－）男，黑龙江大兴安岭人，本科生，现主要从事农业电气化研究
成（1976－）男，黑龙江牡丹江人，教授，研究生导师，现主要从事智能农业装备研究工作。
电阻，R是电导电极的电阻，R10
数。
当电导电极插入溶液，即有与溶液电导率相关电阻值，
图2 电导率模块放大电路
图3 主程序流程图图4 控制端人机屏界面
板搭建鱼菜共生控制箱并进行远程数据响应速度试验，如图9所示，20株生菜苗坐于无土栽培架之上，栽培密度为25cm 2/株，根系深入水面2cm，下面为10L 水的养鱼空间，放入10尾5.5cm 鲫鱼苗，系统经过30天运行，记录育苗和生菜的生长情况和远程数据传输时间。
每相隔5天记录一次生菜生长变化，如图10可知，生菜长势良好，未出现烂叶、烂根等现象，在第25天时，生菜进入成熟期，对比土壤种植的生菜，二者大小、品相无较大差异。
鲫鱼在生长过程良好，未出现死亡情况，通过检测水质，电导率EC 值范围为1880～1920s/m 之间，PH 值稳定在6.96～7.85，符合鱼类和蔬菜生长环境要求。
系统在30天的运行过程中，对其远程数据传输速度进行测试，远程数据分为两类，设备动作开关量数据和环境参数模拟量数据；测试方法：开关量数据，远程手机端手动启停喷淋阀、通风、补光灯等设备，到设备出现响应，中间间隔时间越短表示远程设备响应速度越快；同样的，模拟量数据，现场人机触摸屏内环境参数出现变化，到远程手机端显示环境参数变化，中间时间衡量其数据传输速度。
试验结果
所示，设备响应时间为0.7～1.5s，参数传输时间
1.7s，二者响应速度均能满足实际需求。
设备响应曲线整体高于参数传输曲线，原因是开关量数据相比模拟量数据占用储存空间小，模拟量数据需要控制器内部计算和转换，所以二者传输速度存在差异。
Arduino 搭建鱼菜共生小环境控制系统，传感器检测环境数据，Arduino 芯片作为核心控制器根据环境参数设定值按照逻辑程序进行调温、调湿、补光等行为；利Analog EC Meter 和Analog PH Meter 传感营养液浓度和PH 值；由循环水泵对养鱼用水和蔬菜用水
进行循环使其养分达到平衡状态；本地触摸屏人机交互；ESP8266无线网络模块实现物联网信息共享，基于易安卓图11 数据传输测试结果
图10 生菜生长情况
图9 鱼菜共生控制箱
图8 光照度曲线图5 自动模式图6 任务状态
图7 温湿度曲线。