摘 要 針對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法存在人工依賴性強(qiáng)、難以實(shí)時(shí)獲取水質(zhì)環(huán)境參數(shù)等問題，設(shè)計(jì)了一套基于STM32和阿里云IoT平臺(tái)的水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)基于阿里云IoT平臺(tái)開發(fā)了Web應(yīng)用，以STM32芯片為核心設(shè)計(jì)了微控制單元，同時(shí)選用了水溫、pH值、溶解氧濃度和鹽度4個(gè)常用參數(shù)的水質(zhì)檢測(cè)傳感器組成數(shù)據(jù)采集端，成功搭建了試驗(yàn)平臺(tái)并進(jìn)行了一系列測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)水質(zhì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，還能夠?qū)?shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)接脩舳?，并生成歷史數(shù)據(jù)曲線，從而實(shí)現(xiàn)了全面的水質(zhì)監(jiān)測(cè)。此外，系統(tǒng)還能夠主動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù)異常，并觸發(fā)聲光報(bào)警，減少了對(duì)人工干預(yù)的需求，提高了監(jiān)測(cè)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞 水產(chǎn)養(yǎng)殖；水質(zhì)監(jiān)測(cè)；物聯(lián)網(wǎng)；STM32

中圖分類號(hào)：S951.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.07.054

黨的十八大以來(lái)，中國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)取得了顯著進(jìn)展，具備了由農(nóng)業(yè)大國(guó)邁向農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)的基本條件[1]。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，水產(chǎn)養(yǎng)殖作為一個(gè)重要產(chǎn)業(yè)一直呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，其產(chǎn)品產(chǎn)量逐年上升[2]。水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)逐漸呈現(xiàn)出大規(guī)模和工廠化的趨勢(shì)，密集養(yǎng)殖和相對(duì)封閉的水體養(yǎng)殖成為主要特點(diǎn)。這一趨勢(shì)對(duì)于水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)的未來(lái)發(fā)展具有重要意義。

養(yǎng)魚首要考慮的是水質(zhì)[3]，因?yàn)樗|(zhì)對(duì)養(yǎng)殖的影響至關(guān)重要。養(yǎng)殖過程不僅需要確保水體中的養(yǎng)分充足，還需要維持水質(zhì)環(huán)境的穩(wěn)定性[4]。水質(zhì)環(huán)境的大幅度變化可能導(dǎo)致水生物的新陳代謝功能紊亂，并增加水生物疾病的發(fā)生頻率[5]。

水質(zhì)環(huán)境受多種因素的影響，其中包括投喂方式不合理、飼料殘留、過度使用漁藥和激素等問題[6]。這些因素可能導(dǎo)致養(yǎng)殖水體的惡化[7]，增加了養(yǎng)殖水質(zhì)管理的難度，因此，為了成功養(yǎng)魚，必須注重水質(zhì)管理，以確保水質(zhì)環(huán)境的穩(wěn)定性和適宜性。

傳統(tǒng)的水質(zhì)管理方法通常涉及設(shè)置水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)[8]，選擇適當(dāng)?shù)乃w理化指標(biāo)，進(jìn)行定期的采樣檢測(cè)等。這種方法存在著人工依賴性強(qiáng)、難以實(shí)時(shí)獲取水質(zhì)參數(shù)等問題。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，本文設(shè)計(jì)了一套基于STM32和阿里云IoT平臺(tái)的水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)水質(zhì)參數(shù)的采集、傳輸和顯示，為養(yǎng)殖區(qū)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)提供了一種全面的、自動(dòng)化的解決方案。

1 "系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)通常分為3個(gè)主要層次：感知層、傳輸層和應(yīng)用層[9]。水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于這一體系架構(gòu)，主要由3個(gè)部分構(gòu)成：數(shù)據(jù)采集端、微控制單元和用戶端。系統(tǒng)整體構(gòu)架如圖1。

數(shù)據(jù)采集端位于系統(tǒng)最底層，主要負(fù)責(zé)感知養(yǎng)殖現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)的理化指標(biāo)。感應(yīng)器件包含各種水質(zhì)檢測(cè)傳感器及其數(shù)字信號(hào)接口，用于采集水質(zhì)理化指標(biāo)后并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后發(fā)送給微控制單元。

微控制單元位于系統(tǒng)的中間層，為系統(tǒng)的核心。主要功能是協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)采集端和用戶端之間的數(shù)據(jù)傳輸，還包括系統(tǒng)調(diào)試、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示及聲光報(bào)警的控制。系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸采用了混合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，包括RS485總線網(wǎng)絡(luò)和Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。微控制單元的主要組件包括串口屏接口、串口RS485轉(zhuǎn)換模塊、串口USB轉(zhuǎn)換模塊和ESP8266無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模塊。

用戶端位于系統(tǒng)的頂層，主要用于提供用戶與系統(tǒng)的交互界面，以實(shí)現(xiàn)水質(zhì)數(shù)據(jù)的可視化。用戶端設(shè)備包括顯示屏、聲光報(bào)警器及阿里云IoT平臺(tái)的Web應(yīng)用界面。

這一體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有助于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水質(zhì)數(shù)據(jù)的完整監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程傳輸和用戶友好的可視化呈現(xiàn)，同時(shí)還能實(shí)時(shí)響應(yīng)數(shù)據(jù)異常，觸發(fā)聲光報(bào)警。

2 "系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 "微控制單元硬件選型及接口電路設(shè)計(jì)

微控制單元采用STM32F407芯片作為核心。STM32F407芯片具備穩(wěn)定性高、價(jià)格實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)提供了充足的IO引腳、外設(shè)資源和通信接口，可以有效地管理傳感器和其他外部設(shè)備，完全滿足系統(tǒng)開發(fā)的需求。引腳配置如表1。

微控制單元配置了USB接口，用于與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通信，主要用于系統(tǒng)調(diào)試。

在本系統(tǒng)中，將STM32F407芯片的USART1外設(shè)配置為USB通信接口，其中PB7用作USART1_TXD引腳，PB6用作USART1_RXD引腳，并且引入了CH330N轉(zhuǎn)換芯片。CH330N是一款低成本的USB轉(zhuǎn)串口芯片，內(nèi)部集成了晶振。在CH330N芯片中，TXD和RXD分別與STM32F407芯片的USART1_RXD和USART1_TXD引腳相連，而CH330N芯片的UD+和UD-則連接到USB總線的D+和D-，用于USB信號(hào)傳輸。微控制單元USB接口電路如圖2。

數(shù)據(jù)采集端將水質(zhì)理化指標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送至總線網(wǎng)絡(luò)后由RS485接口進(jìn)入微控制單元。

本系統(tǒng)使用STM32F407的USART3外設(shè)作為RS485總線通信的控制器，PB10配置為USART3的接收引腳（USART3_RXD），PB11配置為USART3的發(fā)送引腳（USART3_TXD），接口使用SP3072E芯片。SP3072E是一款雙向RS232轉(zhuǎn)換器芯片，適用于RS485通信，同時(shí)將PH8引腳作為發(fā)送和接收使能的控制線，以確保與STM32接口兼容。上電運(yùn)行后，當(dāng)PH8為高電平時(shí)使能RS485發(fā)送功能，當(dāng)PH8為低電平時(shí)允許接收數(shù)據(jù)，電路設(shè)計(jì)如圖3。電路中R2為終端匹配電阻，R3和R4為兩個(gè)偏置電阻，以保持靜默狀態(tài)時(shí)RS485總線維持邏輯1，將USART3的TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)化成RS485的差分信號(hào)。

系統(tǒng)配置了現(xiàn)場(chǎng)顯示屏，使用STM32F407的USART2外設(shè)作為顯示屏通信接口，PD5配置為USART2的接收引腳（USART2_RXD），PD6配置為USART2的發(fā)送引腳（USART2_TXD）。顯示屏接口包括4個(gè)引腳，HMI_RXD和HMI_TXD用于串口信號(hào)的接收和發(fā)送，而5V和GND用于提供電源。微控制單元顯示屏接口電路設(shè)計(jì)如圖4。

本系統(tǒng)使用安信可（Espressif）ESP8266模塊ESP01版本作為云端通信模塊。ESP01模塊共有8個(gè)引腳，根據(jù)需要為其設(shè)計(jì)了微控制單元接口電路，將各引腳與STM32F407芯片的引腳進(jìn)行對(duì)應(yīng)配置。

本系統(tǒng)采用STM32F407的UART4外設(shè)作為物聯(lián)網(wǎng)通信接口。具體配置如下：PC10作為UART4的接收引腳（UART4_RXD），PC11作為UART4的發(fā)送引腳（UART4_TXD），同時(shí)PC6作為ESP8266模塊的復(fù)位引腳。為了實(shí)現(xiàn)ESP8266模塊的正常工作，我們通過外部電路將ESP8266模塊的CHPD引腳連接到3.3 V電壓，以起到使能引腳的作用。此外，VCC和GND引腳也與3.3 V電源的正負(fù)極相連接，確保ESP8266模塊能夠獲得所需的電源供應(yīng)，從而完成對(duì)ESP8266的完整連接配置。微控制單元云端通信模塊接口電路設(shè)計(jì)如圖5。

2.2 "數(shù)據(jù)采集端硬件選型和通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集端包括多路水質(zhì)檢測(cè)傳感器，用于監(jiān)測(cè)水產(chǎn)養(yǎng)殖的關(guān)鍵水質(zhì)參數(shù)，包括水溫、pH值、溶解氧和鹽度等。水溫作為最基本的水質(zhì)參數(shù)之一，通常情況下，較低的水溫會(huì)導(dǎo)致水生生物體內(nèi)新陳代謝減緩；而適度提升水溫則有助于提高新陳代謝速率，進(jìn)而促進(jìn)生長(zhǎng)；如果水溫過高，可能導(dǎo)致缺氧及增加水生生物感染疾病的風(fēng)險(xiǎn)[10]。

pH值是另一個(gè)關(guān)鍵的水質(zhì)參數(shù)。當(dāng)pH值低于6.5時(shí)，會(huì)導(dǎo)致水生生物的血液pH下降，降低其血液中氧氣的運(yùn)載能力；相反，過高的pH值可能對(duì)魚蝦等生物的鰓部組織造成腐蝕[11]。

此外，鹽度也對(duì)水中的溶解氧濃度產(chǎn)生顯著影響。一般來(lái)說，在高鹽度條件下，水中的溶解氧濃度較低。這一系列參數(shù)的監(jiān)測(cè)對(duì)于水產(chǎn)養(yǎng)殖的成功管理至關(guān)重要，有助于維持水體的適宜條件，確保水生生物的健康生長(zhǎng)。

為進(jìn)行測(cè)試，系統(tǒng)采用了多種水質(zhì)檢測(cè)傳感器作為數(shù)據(jù)采集端的一部分。本系統(tǒng)所選用的水質(zhì)檢測(cè)傳感器的規(guī)格：水溫0 ～ 100 ℃，pH值0 ～ 14，溶解氧0 ～ 1 000 mg·L-1，鹽度0 ～ 50 PPT。

數(shù)據(jù)采集端的傳感器通信網(wǎng)絡(luò)采用了上海清淼公司的水質(zhì)檢測(cè)傳感器解決方案，所有傳感器都采用標(biāo)準(zhǔn)的RS485總線接口，這種通信接口更適合應(yīng)對(duì)系統(tǒng)長(zhǎng)距離和多節(jié)點(diǎn)的需求。數(shù)據(jù)傳輸采用了Modbus-RTU協(xié)議格式。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集端包括多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)都包含了水溫、pH值、溶解氧和鹽度4個(gè)傳感器（圖6和圖7）。

2.3 "用戶端顯示與聲光報(bào)警設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的用戶端配置了現(xiàn)場(chǎng)顯示屏、Web應(yīng)用和聲光報(bào)警器，以實(shí)現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)顯示和報(bào)警功能。顯示屏通過微控制單元的顯示屏接口連接，用于接收來(lái)自微控制單元的水質(zhì)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)顯示。此外，系統(tǒng)還支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)顯示，通過連接到阿里云IoT平臺(tái)的web應(yīng)用，用戶可以遠(yuǎn)程監(jiān)控水質(zhì)數(shù)據(jù)。

聲光報(bào)警器的聲壓設(shè)置為120 dB，額定電壓為DC12 V。其電源開關(guān)由一個(gè)5 V繼電器控制，繼電器的額定電流為300 mA，以及一個(gè)閃動(dòng)頻率為150 次·min-1的燈光。聲光報(bào)警器配置了應(yīng)答消音機(jī)制，當(dāng)水質(zhì)數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)閾值時(shí)觸發(fā)報(bào)警，用戶可以按下應(yīng)答按鈕來(lái)停止聲音報(bào)警，然后報(bào)警器的燈光會(huì)繼續(xù)閃爍。當(dāng)水質(zhì)數(shù)據(jù)恢復(fù)到正常值時(shí)，報(bào)警器的閃爍會(huì)停止，聲光報(bào)警器重新復(fù)位。繼電器模塊用于控制聲光報(bào)警器，其控制引腳連接到微控制單元的通用輸入輸出引腳。這樣，當(dāng)水質(zhì)數(shù)據(jù)超出閾值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)觸發(fā)聲光報(bào)警機(jī)制，確保及時(shí)的報(bào)警和提醒。

3 "系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 "系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境搭建

本系統(tǒng)的微控制單元軟件開發(fā)基于Keil MDK-ARM V5集成開發(fā)環(huán)境，并使用ST公司的HAL庫(kù)來(lái)編寫STM32芯片的程序代碼。HAL庫(kù)全稱Hardware Abstraction Layer，即硬件抽象層，是ST公司近年來(lái)推出的一種開發(fā)方式。由于STM32芯片擁有眾多寄存器，直接對(duì)每個(gè)寄存器進(jìn)行讀寫操作會(huì)降低開發(fā)效率。為了提高開發(fā)效率，ST公司將各寄存器的功能封裝成函數(shù)，并組成了函數(shù)庫(kù)，用戶可以通過調(diào)用這些函數(shù)直接進(jìn)行寄存器的讀寫操作。此外，ST公司還提供了名為STM32CubeMX的可視化開發(fā)軟件。通過STM32CubeMX的可視化界面，開發(fā)者可以輕松配置引腳參數(shù)和外設(shè)功能，而無(wú)需手動(dòng)編寫復(fù)雜的初始化代碼。STM32CubeMX還具備自動(dòng)生成工程和初始化代碼的功能，為系統(tǒng)開發(fā)提供了極大的便利。這一綜合開發(fā)環(huán)境使得在STM32上進(jìn)行軟件開發(fā)更加高效和便捷。

用戶端Web應(yīng)用借助阿里云IoT平臺(tái)開發(fā)。首先，在阿里云網(wǎng)站上注冊(cè)并登錄，然后進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)控制平臺(tái)，創(chuàng)建IoT產(chǎn)品并添加設(shè)備。創(chuàng)建產(chǎn)品過程依次進(jìn)行產(chǎn)品命名、設(shè)置網(wǎng)絡(luò)連接方式、設(shè)置數(shù)據(jù)格式及添加物模型TSL操作。系統(tǒng)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)連接方式為Wi-Fi，設(shè)置數(shù)據(jù)格式為Alink-JSON，添加物模型TSL包括：水溫、pH值、溶解氧和鹽度，完成產(chǎn)品創(chuàng)建。產(chǎn)品創(chuàng)建成功后為其添加設(shè)備，設(shè)備會(huì)繼承產(chǎn)品的屬性和特性，同時(shí)生成MQTT連接參數(shù)，包含clientId、username、passwd、mqttHostUrl及其port，記錄這些參數(shù)，隨后在系統(tǒng)接入IoT平臺(tái)設(shè)備時(shí)使用。最后，在阿里云IoT studio創(chuàng)建Web應(yīng)用，將其與之前創(chuàng)建的產(chǎn)品和設(shè)備關(guān)聯(lián)，并添加對(duì)應(yīng)物模型參數(shù)，完成用戶端Web應(yīng)用開發(fā)。

3.2 "設(shè)置系統(tǒng)初始化流程

系統(tǒng)上電后，首先進(jìn)行微控制單元STM32芯片的初始化。這一過程包括初始化Flash接口和系統(tǒng)滴答定時(shí)器，配置系統(tǒng)時(shí)鐘，初始化串口并設(shè)置串口中斷優(yōu)先級(jí)；同時(shí)，各外設(shè)模塊上電，并完成微控制單元的初始化。

隨后，STM32芯片運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)配置程序，使ESP8266模塊能夠成功連接到Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)并獲取分配的IP地址；接著，系統(tǒng)配置MQTT參數(shù)以連接到阿里云IoT平臺(tái)設(shè)備，并完成設(shè)備屬性設(shè)置。

微控制單元STM32以周期性的方式向數(shù)據(jù)采集端發(fā)送問詢報(bào)文，等待應(yīng)答報(bào)文，并解析其中包含的水質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)隨后被同步到用戶界面，包括Web應(yīng)用和現(xiàn)場(chǎng)顯示屏。如果系統(tǒng)檢測(cè)到水質(zhì)參數(shù)異常，將觸發(fā)異常報(bào)警（見圖8）。

3.3 "讀取數(shù)據(jù)采集端水質(zhì)參數(shù)

數(shù)據(jù)采集端與微控制單元之間采用RS485硬件接口連接方案，并采用Modbus-RTU格式的協(xié)議命令進(jìn)行通信。通信配置：波特率 9 600 bps，數(shù)據(jù)位 8位，停止位 1位，無(wú)校驗(yàn)位。

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水質(zhì)檢測(cè)傳感器會(huì)主動(dòng)采集水質(zhì)數(shù)據(jù)。微控制單元STM32以不間斷的方式向數(shù)據(jù)采集端的水質(zhì)傳感器發(fā)送問詢報(bào)文。數(shù)據(jù)采集端將采集到的水質(zhì)參數(shù)打包成Modbus-RTU數(shù)據(jù)格式。這些數(shù)據(jù)隨后通過RS485總線電路和通信接口傳輸至微控制單元。需要注意的是，實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)需要來(lái)調(diào)整監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量和傳感器的種類，以滿足不同的監(jiān)測(cè)需求。

STM32作為主機(jī)發(fā)送16進(jìn)制問詢報(bào)文，以單個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的pH值傳感器為例，問詢報(bào)文格式如表2。

每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水質(zhì)傳感器必須具有唯一的Modbus地址，以確保在通信過程中能夠準(zhǔn)確地識(shí)別和訪問各傳感器。在每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)中，使用Modbus-RTU協(xié)議的功能碼進(jìn)行傳感器的訪問和數(shù)據(jù)采集。唯一的Modbus地址確保了系統(tǒng)能夠與每個(gè)特定的傳感器進(jìn)行通信，同時(shí)避免了與其他傳感器之間發(fā)生通信沖突。

水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)傳感器作為從機(jī)應(yīng)答回復(fù)16進(jìn)制問詢報(bào)文，以單個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的pH值傳感器為例，應(yīng)答報(bào)文格式如表3。

STM32接收從機(jī)應(yīng)答后需要對(duì)4字節(jié)16進(jìn)制水質(zhì)數(shù)據(jù)解析，例如0x40 0xCA 0xB2 0xEC解析后，將pH參數(shù)賦值為6.334 3。

3.4 "云平臺(tái)服務(wù)器接入程序設(shè)計(jì)

阿里云IoT平臺(tái)支持多種通信協(xié)議，其中MQTT是一種輕量級(jí)、發(fā)布與訂閱型的消息傳遞協(xié)議，適用于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的通信。其優(yōu)點(diǎn)包括代碼量少、開銷低及占用帶寬少，特別適用于低功耗場(chǎng)景。在系統(tǒng)中，微控制單元通過向ESP8266模塊發(fā)送AT指令連接到阿里云IoT平臺(tái)，完成主題發(fā)布與訂閱及數(shù)據(jù)交換的操作。

默認(rèn)情況下，ESP8266模塊處于AT指令模式，通常不支持MQTT通信。要啟用MQTT通信，需要在ESP8266上燒寫MQTT固件。一旦MQTT固件成功燒寫，STM32可以直接通過UART4向ESP8266模塊發(fā)送AT+MQTT格式的指令，以執(zhí)行主題的發(fā)布與訂閱等操作。

連接的過程首先涉及將ESP8266模塊設(shè)置為Station模式，允許其作為一個(gè)透明的Wi-Fi模塊，從而允許STM32通過UART4向ESP8266發(fā)送指令來(lái)連接到Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)并獲取IP地址。一旦成功，STM32會(huì)依次發(fā)送包含設(shè)備ID、密鑰、用戶名、連接域名以及端口號(hào)等信息指令，以建立與阿里云IoT平臺(tái)的MQTT連接。至此，完成了主題的訂閱與發(fā)布設(shè)置，使STM32能夠與阿里云IoT平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

4 "系統(tǒng)測(cè)試與結(jié)論

本文基于阿里云IoT平臺(tái)和STM32設(shè)計(jì)了一套水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)以STM32為核心設(shè)計(jì)了微控制單元，由水溫、pH值、溶解氧和鹽度傳感器組成監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以監(jiān)測(cè)點(diǎn)為單位收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并通過RS485總線將水質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿⒖刂茊卧?，由Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)模塊將水質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送至阿里云IoT平臺(tái)。系統(tǒng)基于阿里云IoT平臺(tái)開發(fā)了Web應(yīng)用，Web應(yīng)用實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖水質(zhì)環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示，從而實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖水質(zhì)環(huán)境參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置或數(shù)量，以便于養(yǎng)殖現(xiàn)場(chǎng)情況發(fā)生變化時(shí)做出調(diào)整。多監(jiān)測(cè)點(diǎn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果互相參照，增加系統(tǒng)監(jiān)測(cè)結(jié)果的可靠性。該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，用戶可以通過現(xiàn)場(chǎng)顯示屏或用戶端Web應(yīng)用實(shí)時(shí)掌握養(yǎng)殖現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)參數(shù)變化趨勢(shì)和合格情況，便于及時(shí)采取必要的措施以維護(hù)水質(zhì)參數(shù)回歸正常值，從而確保養(yǎng)殖水質(zhì)環(huán)境參數(shù)穩(wěn)定可控（見圖9）。系統(tǒng)還可以為水產(chǎn)養(yǎng)殖科學(xué)水質(zhì)管理設(shè)施研究與開發(fā)提供一定借鑒。

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（責(zé)任編輯：敬廷桃）