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文献综述
(一)、国内外研究现状
1.国内现状
智能家居这一概念在中国引入并发展已将近有十几年的时间,随着我国经济发展越来越繁荣,人民生活水平的日益提升,使得人们在工作之余,对休闲、家居、装饰业等生活息息相关的产业产品质量有了更高的追求,其中不乏有喜爱养鱼但又忙于工作疏于照看的人群,智能鱼缸也赶在飞速增长的新兴经济下迅猛发展,巨大市场的拓展速度吸引着国内更多的企业投资用于研发和生产。而且随着国内外互联网和物联网技术的不断升级, 大部分企业和用户对智能家居的态度早已从最初的陌生转变为熟悉,从误解转变为理解,智能家居的发展道路经过了早期的概念普及期到现在开始进入快速的发展期。物联网智能家居服务以实现“智慧家居”为目标,以不同家庭的多元化需求为导向,重点突出日常家居智能化、安全化和快捷化。让越来越多的人都能体验到智能家居给人们带来的便利,它以住宅为载体,可以实现网络通信、信息家电、设备自动化,将系统、结构、服务、管理融为一体,以提升人们的居住环境体验为目的。目前该类产品主要包括宜居通、关爱通、爱贝通等针对性较强的信息化产品[4]。而针对智能鱼缸的智能家居产品在国内市场上有许多功能不一致的产品,而实时地监测鱼缸水体的溶氧含量、pH值、盐度、温度以及浑浊度等关键环境因子对鱼群生存状态尤为重要。现有的监控系统多采用有线的方式实现监控终端与控制中心计算机的数据通信,而且这些投入市场上的产品大多数是非智能,单一恒温控制、补光照明设备或者是自动投食操作,这些的单一控制的产品自动化不高,而且价格昂贵也会影响其观赏性,还有一部分是单独的可安装拆卸设备,如若将这些设备一一购买安装,便会造成设备之间互相干扰、难以集中管理控制的问题,自动化性能大大降低,缺乏良好的交互性,丧失了智能家居自动化的原本意义。
2.国外现状
智能家居在美国、德国、日本、新加坡、日本已经实现了广泛的应用。美国是家居智能与自动化系统与设备最大的市场,谷歌、苹果、微软这些行业巨头更是在智能家居领域领跑全球。根据相关数据显示,2011年美国智能家居市场规模已经达到34亿美元,2016年这一数据将达到55亿美元。日本也是家居智能化发展较快的区域,除了家庭电器联网自动化,它还通过生物认证技术实现了自动门禁识别系统,即使家庭用户双手提着东西,站在安装于入口处的摄像机前,摄像机仅需要大约1秒钟的时间进行生物认证,如果确定为该户户主,门禁便会立即打开。智能鱼缸养殖系统是利用物联网技术、传感器技术和计算机处理技术发展起来的一种现代科学养殖新模式。国外有许多顶尖的公司研发出新型的智能鱼缸,但普遍价格相对较高,观赏性不强。国外一研究团队在2016年3月份推出了一款智能水族箱生态监控系统,这套系统由一个监控器、一个插座控制器和收集端APP配套组成。监控器的主要功能是对水族箱中的鱼群生活水温水质等进行实时在线监控,控制器是与手机端APP配套来启动加热装备、供氧装备等,但是这套装备并没有将控制系统与其所对应的控制装备连结起来,所以当真正投入市场使用时,用户需要进行外部连结各个端口的重复配置,操作准备过程麻烦而且容易出错,而且售价过高,所以导致其推广性没有很乐观。
(二)研究主要成果
1.基于ZigBee无线通信技术构建传感器网络[5]
基于ZigBee技术的养殖池水质实时监测系统包含养殖水质监测区和远程监控区组成。节点可以分为两种类型:传感器节点和协调器节点。传感器节点负责采集养殖池水质参数变量,并将数据传输到协调器节点,协调器节点将其他节点汇聚来的数据通过GPRS网络上传到数据中心。数据中心计算机将数据处理后按照规定的格式保存在数据库服务器,并将数据以图形界面的方式呈现给用户。
2. 基于无线传感器网络的参数智能监测
无线传感网络WSN (wireless sensor network) 是一种由数目不等的静态或动态的传感器以自组织和多跳的方式构成的网络, 能够实时监测、感知、采集所在位置的各种信息 (如温度、含氧量、各种气体浓度、盐度等) , 在对所采集的信息进行必要的处理后以无线传输的方式发送给接收方, 实现数据的交换,构建水产养殖水质参数的无线采集与远程控制智能监控系统。通过神经网络和模糊控制相结合的算法对数据分析,来达到实现闭环控制的精度设计。系统内数据通信通畅, 温度误差在plusmn;0.5℃范围内, 溶氧量误差在plusmn;0.3 mg/L范围内, pH值误差在plusmn;0.3范围内[6]。
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