一种基于NB-IoT技术的水族鱼缸智能监控保护系统的制作方法

本实用新型涉及智能控制技术领域，特别涉及一种基于nb-iot技术的水族鱼缸智能监控保护系统。

背景技术：

目前随着经济水平的突飞猛进，人们对工作、生活、居家品味追求愈来愈盛，观赏水族生态鱼缸越来越多的进入了家庭、宾馆、商场、办公室等场所，鱼缸控制系统也有最初的人工操作升级为为现代化智能自动控制。

现在市面上的鱼缸自动控制功能包括温度、照明、灯光、过滤等、加氧等。通过单片机来集采鱼缸信息，内置程序或者按钮显示屏来实现自动控制。高级一点的大型鱼缸可通过遥控器通过红外发送于接收实现无接触式控制。但是这些控制系统有致命的弱点就是一旦停电系统停止运行，如果鱼缸内鱼密度比较大可短时间内导致大量鱼死亡，由于断电导致贵重观赏鱼死亡案例比比皆是。尤其是现代社会人们对居家外出旅游，提高生活品质的出更为看中，当家里长时间无人一旦断电会造成严重后果。

技术实现要素：

本实用新型提供一种基于nb-iot技术的水族鱼缸智能监控保护系统，用以解决鱼缸断电，如果鱼缸内鱼密度比较大可短时间内导致大量鱼死亡的情况。

一种基于nb-iot技术的水族鱼缸智能监控保护系统，其特征在于，包括：系统主控装置和系统分控装置，所述系统主控装置和系统分控装置通过rs485通信线电连接；

所述系统主控装置包括第一单片机和控制设备，所述第一单片机和控制设备电连接，所述控制设备用于调节鱼缸内的环境状态，所述第一单片机用于控制所述控制设备；

所述系统分控模块包括第一单片机、nb-iot模块和分控设备，所述第一单片机与所述nb-iot模块和分控设备连接，所述nb-iot模块用于外接终端设备，所述分控设备用于检测断电和投食，所述第一单片机用于控制所述nb-iot模块进行数据交换和报警。

作为本实用新型的一种实施例：所述控制设备包括：温度调控设备、亮度控制设备、控制继电器、水浸传感器、oled显示屏和水泵；其中，

所述第一单片机分别与所述温度调控设备、亮度控制设备、控制继电器、水浸传感器电连接；

所述控制继电器和水泵电连接；

所述oled显示屏通过软性电路板与所述第一单片机连接。

作为本实用新型的一种实施例：所述温度调控设备包括温度传感器和加热棒，所述温度传感器的型号为ds18b20；其中，

所述温度传感器与加热棒和所述第一单片机电连接；所述加热棒与所述第一单片机电连接，所述加热棒根据所述第一单片机的控制信号控制鱼缸内恒温。

作为本实用新型的一种实施例：所述亮度控制设备由光电耦合器、光敏电阻、led灯和a/d转换芯片组成；其中，

所述光电耦合器与所述led灯和第一单片机电连接；

所述光敏电阻与光电耦合器电连接；

所述光敏电阻还通过a/d转换芯片连接第一单片机。

作为本实用新型的一种实施例：所述光电耦合器的型号为moc3021；

所述光电耦合器用于接收所述第一单片机的pwm信号调节所述led灯的亮度。

作为本实用新型的一种实施例：所述分控设备包括nb-iot模块、碱性电池、投食装置和整流桥；其中，

所述第二单片机分别与所述nb-iot模块、碱性电池、投食装置和整流桥电连接。

作为本实用新型的一种实施例：所述nb-iot模块的型号为bc95，所述nb-iot模块支持900mhz、850mhz或800mhz频段；

所述nb-iot模块用于将所述鱼缸内的状态信息发送到终端设备。

作为本实用新型的一种实施例：所述投食装置包括投食箱和投食电机；

所述投食电机设置于所述投食箱内；

所述投食电机连接有电机驱动芯片，所述电机驱动芯片和所述第二单片机电连接；

所述电机驱动芯片的型号为drv8837cdsgr。

作为本实用新型的进一步说明：所述整流桥与外接电源连接；

所述整流桥z还连接有光耦检测电路；其中

所述光耦检测电路包括：三极管、第一电阻、第二电阻、第一电容、变压器和光耦合器；其中，

外接电源与所述整流桥的两个输入端电连接；

所述整流桥的一个输出端与所述三极管的基极电连接；

所述三极管的集电极与所述碱性电池电连接，所述三极管的发射极与所述第一电阻的正极电连接；

所述第一电阻的负极与所述光耦合器一个输入端电连接，所述光耦合器的另一个输入端与所述整流桥的另一个输入端电连接；

所述光耦合器的一个输出端与所述碱性电池电连接；所述光耦合器的另一个输出端输出报警信号；其中，

所述光耦合器的另一个输出端还与所述第二电阻电连接，且所述第二电阻r2接地；

所述变压器的输入端和整流桥电连接，所述变压器的输出端和所述碱性电池电连接；

所述变压器的输出端和所述碱性电池h还并联有第一电容。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的系统内部分两大部分，一部分为鱼缸自动控制系统配有温度、照明、水位监控、循环水、加氧等功能，另一部分为nb-iot网络实现手机app监控、报警、保护功能，两部分之间通过rs485通讯，整体系统实现水族鱼缸自动监测、断电保护功能。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型实施例中一种基于nb-iot技术的水族鱼缸智能监控保护系统的系统组成图。

图2为本实用新型实施例中一种基于nb-iot技术的水族鱼缸智能监控保护系统的系统功能图。

图3为实用新型实施例中一种基于nb-iot技术的水族鱼缸智能监控保护系统的断电检测电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1：

如附图1所示，一种基于nb-iot技术的水族鱼缸智能监控保护系统，包括：系统主控装置和系统分控装置，所述系统主控装置和系统分控装置通过rs485通信线电连接；本实用新型的rs485通信线用于保持所述系统主控装置和系统分控装置之间的数据传输。

所述系统主控装置包括第一单片机和控制设备，所述第一单片机和控制设备电连接，所述控制设备用于调节鱼缸内的环境状态，所述第一单片机用于控制所述控制设备；本实用新型的控制设备用于保持鱼缸内的环境状态，包括对鱼缸内的状态进行采集，并对鱼缸内的温度、光照亮度、水位进行调节。

所述系统分控装置包括第二单片机、nb-iot模块和分控设备，所述第一单片机与所述nb-iot模块和分控设备连接，所述nb-iot模块用于外接终端设备，所述分控设备用于检测断电和投食，所述第一单片机用于控制所述nb-iot模块进行数据交换和报警。分控装置主要用于连接外接电源，并通过nb-iot模块和终端设备连接，终端设备为能人机交互的设备。

本实用新型的第一单片机和第二单片机采用stm32f103c8t6单片机，为本系统的核心主控芯片，stm32f103c8t6单片机是基于armcortexm3架构的高性能单片机，主频最高可达72mhz，内部配有128kbflash以及20kb运行内存，两个i2c接口以及spi接口，并配有3个串口，运行温度-40°～85°对比传统51系列单片机处理速度快、功耗低、性能稳定、封装体积小、性价比高。

本实用新型的第二单片机在平时处于休眠低功耗模式，只对220v市电进行检测，与主控模块采用rs485通信线通讯，可以接收到nb-iot请求数据信息后芯片工作并向主控芯片发送指令。

本实用新型的有益效果在于：如附图2所示，本实用新型的功能结构示意图。本实用新型的系统内部分有两大部分，一部分为鱼缸自动控制系统配有温度、照明、水位监控、循环水、加氧等功能，另一部分为nb-iot网络实现手机app监控、报警、保护功能，两部分之间通过rs485通讯，整体系统实现水族鱼缸自动监测、断电保护功能。

实施例2：

作为本实用新型的一种实施例：所述控制设备包括：温度调控设备、亮度控制设备、控制继电器、水浸传感器、oled显示屏和水泵；其中，

所述第一单片机分别与所述温度调控设备、亮度控制设备、控制继电器、水浸传感器电连接；

所述控制继电器和水泵电连接；第一单片机通过控制器电器控制水泵的启动。

所述oled显示屏通过软性电路板与所述第一单片机连接。

本实用新型的温度调控设备用于保持鱼缸内的温度处于恒温状态。亮度控制设备用于根据外界的亮度调节鱼缸内的亮度。便于光合作用和观赏。水浸传感器用于检测鱼缸内的水位信息，并根据水位信息调节通过第一单片机控制水泵给鱼缸内进行加水。水泵还能通过第一单片机的控制指令给鱼缸换水。oled显示屏用于显示当前鱼缸状态，温度、光照度、时间、设备连接状态等信息。显示屏优选0.96寸。

实施例3：

作为本实用新型的一种实施例：所述温度调控设备包括温度传感器和加热棒，所述温度传感器的型号为ds18b20；其中，

所述温度传感器与加热棒和所述第一单片机电连接；所述加热棒与所述第一单片机电连接，所述加热棒根据所述第一单片机的控制信号控制鱼缸内恒温。本实用新型的温度传感器型号为ds18b20，有自带的温度采集电路，ds18b20功能工作电压3v～5.5v，支持温度测量～55°～125°采用to-92封装，采用单总线协议，精度±0.5，相对之前ds1820sop-8封装方式设计方便、安装简单、采集精度高。系统通过采集温湿度传感器数据与设定数值做比较，进而控制加热棒加热对水温进行恒温调节。

实施例4：

作为本实用新型的一种实施例：所述亮度控制设备由光电耦合器、光敏电阻、led灯和a/d转换芯片组成；其中，

所述光电耦合器与所述led灯和第一单片机电连接；

所述光敏电阻与光电耦合器电连接；

所述光敏电阻还通过a/d转换芯片连接第一单片机。

本实用新型的光照亮度通过光敏电阻进行采集，通过a/d转换芯片根据光敏电阻的电阻变化确定电流的变化，进而通过电流的变化量转换为采集的光照强度。

实施例5：

作为本实用新型的一种实施例：所述光电耦合器的型号为moc3021；

所述光电耦合器用于接收所述第一单片机的pwm信号调节所述led灯的亮度。

本实用新型的照明亮度调节主要通过第一单片机pwm信号控制光电耦合器，控制光电耦合器的可控硅的通断来开关照明以及调节光照亮度。

实施例6：

作为本实用新型的一种实施例：所述分控设备包括nb-iot模块、碱性电池、投食装置和整流桥；其中，

所述第二单片机分别与所述nb-iot模块、碱性电池、投食装置和整流桥电连接。

本实用新型的第二单片机主要用于报警和外接电源检测，通过本系统对鱼缸远程控制、断电报警、自动断电供氧保护。本实用新型采用采用移远bc95nb-it模块进行远程信息采集，bc95是一款高性能、低功耗的nb-iot无线通信模块。其尺寸仅为19.9&times；23.6&times；2.2mm，能最大限度地满足终端设备对小尺寸模块产品的需求,频段bc95-b8：900mhzbc95-b5：850mhzbc95-b20：800mhz供电电压3.1v～4.2v，典型值：3.8v工作温度-40℃～+85℃。nb-iot有五大优势：海量连接、深度覆盖、超低功耗、低成本、稳定可靠。尤其是低功耗可保持电池使用5年以上。

实施例7：

作为本实用新型的一种实施例：所述nb-iot模块的型号为bc95，所述nb-iot模块支持900mhz、850mhz或800mhz频段；

所述nb-iot模块用于将所述鱼缸内的状态信息发送到终端设备。

本实用新型支持三个频段，可以连接不同频段的信息交互设备，使得本实用新型的控制端范围更广。

实施例8：

作为本实用新型的一种实施例：所述投食装置包括投食箱和投食电机；

所述投食电机设置于所述投食箱内；

所述投食电机连接有电机驱动芯片，所述电机驱动芯片和所述第二单片机电连接；

所述电机驱动芯片的型号为drv8837cdsgr。

本实用新型的投。本实用新型的电机驱动芯片为h桥驱动芯片drv8837cdsgr控制电机正反转来进行自动添加增氧颗粒/鱼食。drv8837cdsgr是ti公司针对低电压或者电池供电控制应用研发的电机驱动芯片，通过pwm控制正反转，最高驱动电流可达1a。

实施例9：

作为本实用新型的进一步说明：如附图3所示，所述整流桥z与外接电源连接；

所述整流桥z还连接有光耦检测电路；其中

所述光耦检测电路包括：三极管d、第一电阻r1、第二电阻r2、第一电容c1、变压器q和光耦合器g；其中，

外接电源与所述整流桥z的两个输入端电连接；用于将外接电源的交流电转换为直流电。

所述整流桥z的一个输出端与所述三极管d的基极电连接；

所述三极管d的集电极与所述碱性电池h电连接，所述三极管d的发射极与所述第一电阻r1的正极电连接；所述碱性电池h用于给所述三极管d提供稳压电源。

所述第一电阻r1的负极与所述光耦合器g一个输入端电连接，所述光耦合器g的另一个输入端与所述整流桥z的另一个输入端电连接；第一电阻r1提供了稳压功能，防止光耦合器g的电压电流过大。

所述光耦合器g的一个输出端与所述碱性电池h电连接；所述光耦合器g的另一个输出端输出报警信号；其中，断电时，由所述碱性电池h给本系统供电，同事通过第二单片机发出报警信息。

所述光耦合器g的另一个输出端还与所述第二电阻r2电连接，且所述第二电阻r2接地；

所述变压器q的输入端和整流桥z电连接，所述变压器q的输出端和所述碱性电池h电连接；碱性电池h由所述变压器q进行充电。

所述变压器q的输出端和所述碱性电池h还并联有第一电容c1。

第一电容c1在本实用新型运行时对所述充电电压进行滤波。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。