CN111316951B - 一种智能鱼缸系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能鱼缸系统及方法，涉及智能鱼缸，其中的一种智能鱼缸系统包括智能灯控模块、智能净水模块、语音交互模块、智能温控模块、液晶显示模块、人脸识别模块、主控模块；主控模块，用以控制智能灯控模块、智能净水模块、语音交互模块、智能温控模块、液晶显示模块、人脸识别模块。本发明结合语音识别技术和讯飞机器人，实现人机交互；语音远程控制，方便操作；采用原子镜与显示屏结合，呈现美观镜面显示效果；支持Wifi连接和有线连接，自动更新日期，时间；结合大数据技术，实现科学的，可靠的，专业的，省事的养鱼。
Description
技术领域
本发明涉及智能鱼缸，具体涉及一种智能鱼缸系统及方法。
背景技术
目前，随着经济水平的突飞猛进，装饰业的日趋兴起，人们对家具品味的追求愈加重视。据最新资料显示水族产品日渐丰富，水族市场更加繁荣昌盛。
传统鱼缸需经常换水和补充氧气，常配备两种设备：水泵和空气泵，用以清洁水体和补充氧气。但这些设备的工作时间会因季节、水温及饲养鱼的多少而不同。每天需要多次开停操作，这样连续工作，会缩短设备寿命，更不利于节能。在观赏鱼饲养过程中的实践表明：市场上现有的鱼缸控制系统都是功能较简单的非智能化设备。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种智能鱼缸系统及方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种智能鱼缸系统，包括：
智能灯控模块，用于当红外传感器检测到有人时，控制观赏灯亮起，并且能够根据室内光强，自动调节合适的照度；
智能净水模块，通过PH传感器，浊度传感器，溶解氧传感器，实时监
控鱼缸内部的水质情况，当水质不达标时，树莓派控制净水器运行，进行鱼缸内水的净化操作；
语音交互模块，能够实现语音控制鱼缸各类设备，还能够与主人对话交流，支持进行信息的查询；
智能温控模块，通过温度传感器检测鱼缸温度，树莓派控制加热棒，
对鱼缸进行恒温控制；
液晶显示模块，用于显示智能鱼缸系统的信息；
人脸识别模块，用于识别人脸，当人脸目标被摄像头捕捉并识别后可
由树莓派发出特定问候语；
主控模块，用于控制智能灯控模块、智能净水模块、语音交互模块、
智能温控模块、液晶显示模块、人脸识别模块。
进一步地，所述人脸识别模块包括：
人脸图像提取单元，通过Python程序与摄像头，实现人脸识别功能；
人脸检测定位单元：进行人脸验证，进行肤色对比，确定脸部尺寸；
人脸预处理单元：对人脸图像进行降噪处理，将尺度统一化，灰度归
一化与均衡化；
人脸特征提取单元，根据面部特征的提取结果与待测人脸进行比较，
一定误差内的比较结果视为识别成功；
人脸识别反馈单元，用于将人脸识别结果反馈给主控模块。
更进一步地，所述语音交互模块包括：
特征提取单元，用于提取输入的语音的特征信息；
模型库单元，用于将提取的语音特征信息进行语音模型信息比对，并
输出给模式匹配单元；
模式匹配单元，用于进行语音数据模式匹配，并输出语音识别结果。
更进一步地，所述液晶显示模块包括：
常规显示单元，用于通过联网显示时间、日期、天气，支持有线和 WIFI；
水温显示单元，用于显示通过传感器检测得到的鱼缸水温,
水质显示单元，用于显示鱼缸的含氧量，PH 值，浊度的水质情况；
温湿度显示单元，用于显示传感器检测得到的室内温度，室内湿度；
热点显示单元，用于通过网站新闻源显示最新时下热点新闻；
魔幻显示单元，用于通过原子镜与液晶显示屏实现魔幻显示效果。
更进一步地，所述智能灯控模块包括：
灯控调节模块，用于根据室内的光照强度调节，做到智能补光；
灯控感应模块，用于进行红外感应，检测到有人靠近时，打开灯光，方便观赏鱼缸。
更进一步地，所述智能净水模块包括：
氧含量监测模块，用于检测含氧量，当氧含量不足时，自动充氧；
浊度及PH值检测模块，用于通过浊度传感器检测浊度，通过PH值传感器检测PH值，水质不达标时，自动换水或者进行自动过滤，当过滤净化仍无法改善水质的时候便进行换水；
水位感应模块，用于通过水位感应传感器检测水位，当水位达标时停止供水，水位不足时开始供水。
根据本发明的又一个方面，提供了一种智能鱼缸系统方法，包括：
当红外传感器检测到有人时，主控模块控制观赏灯亮起，并且能够根据室内光强，自动调节合适的照度；
通过温度传感器检测鱼缸温度，主控模块控制加热棒，对鱼缸进行恒温控制。
通过PH传感器，浊度传感器，溶解氧传感器，实时监控鱼缸内部的水质情况，当水质不达标时，树莓派控制净水器运行，进行鱼缸内水的净化操作；
显示内容包括温度，时间，日期，还有时下热点内容，以及对主人的问候语；
智能语音模块不仅能够实现语音控制鱼缸各类设备，还能够与主人对话交流，支持进行信息的查询。
本发明的优点：
本发明结合语音识别技术和讯飞机器人，实现人机交互；语音远程控制，方便操作；采用原子镜与显示屏结合，呈现美观镜面显示效果；支持Wifi连接和有线连接，自动更新日期，时间；结合大数据技术，实现科学的，可靠的，专业的，省事的养鱼。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例的智能鱼缸系统结构框图；
图2是本发明实施例的智能鱼缸系统控制示意图；
图3是本发明实施例的语音识别原理图；
图4是本发明实施例的人脸识别流程图；
图5是本发明实施例的控制模块结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参考图1至图5，如图1至图5所示，一种智能鱼缸系统，包括：
智能灯控模块，用于当红外传感器检测到有人时，控制观赏灯亮起，并且能够根据室内光强，自动调节合适的照度；
智能净水模块，通过PH传感器，浊度传感器，溶解氧传感器，实时监
控鱼缸内部的水质情况，当水质不达标时，树莓派控制净水器运行，进行鱼缸内水的净化操作；
语音交互模块，不仅能够实现语音控制鱼缸各类设备（诸如开关灯，
注水等），还能够与主人对话交流，支持进行信息的查询；
智能温控模块，通过温度传感器检测鱼缸温度，树莓派控制加热棒，
对鱼缸进行恒温控制；
液晶显示模块，用于显示智能鱼缸系统的信息；
人脸识别模块，用于识别人脸，当人脸目标被摄像头捕捉并识别后可
由树莓派发出特定问候语；
主控模块，用于控制智能灯控模块、智能净水模块、语音交互模块、
智能温控模块、液晶显示模块、人脸识别模块；
主控模块代用树莓派控制。
本发明结合语音识别技术和讯飞机器人，实现人机交互；语音远程控制，方便操作；采用原子镜与显示屏结合，呈现美观镜面显示效果；支持Wifi连接和有线连接，自动更新日期，时间；结合大数据技术，实现科学的，可靠的，专业的，省事的养鱼。
所述人脸识别模块包括：
人脸图像提取单元，通过Python程序与摄像头，实现人脸识别功能；
人脸检测定位单元：进行人脸验证，进行肤色对比，确定脸部尺寸；
人脸预处理单元：对人脸图像进行降噪处理，将尺度统一化，灰度归
一化与均衡化；
人脸特征提取单元，根据面部特征的提取结果与待测人脸进行比较，
一定误差内的比较结果视为识别成功；
人脸识别反馈单元，用于将人脸识别结果反馈给主控模块。
所述语音交互模块包括：
特征提取单元，用于提取输入的语音的特征信息；
模型库单元，用于将提取的语音特征信息进行语音模型信息比对，并
输出给模式匹配单元；
模式匹配单元，用于进行语音数据模式匹配，并输出语音识别结果。
所述液晶显示模块包括：
常规显示单元，用于通过联网显示时间、日期、天气，支持有线和 WIFI；
水温显示单元，用于显示通过传感器检测得到的鱼缸水温,
水质显示单元，用于显示鱼缸的含氧量，PH 值，浊度的水质情况；
温湿度显示单元，用于显示传感器检测得到的室内温度，室内湿度；
热点显示单元，用于通过网站新闻源显示最新时下热点新闻；
魔幻显示单元，用于通过原子镜与液晶显示屏实现魔幻显示效果。
该模块显示部分为一个自制的网页，所要显示的信息合理的分布在这个网页上，该网页可以动态地从鱼缸传感器和网站源获得所需要的信息，网页配色很好的与原子镜配合，显示效果惊艳。
所述智能灯控模块包括：
灯控调节模块，用于根据室内的光照强度调节，做到智能补光；
灯控感应模块，用于进行红外感应，检测到有人靠近时，打开灯光，方便观赏鱼缸。
所述智能净水模块包括：
氧含量监测模块，用于检测含氧量，当氧含量不足时，自动充氧；
浊度及PH值检测模块，用于通过浊度传感器检测浊度，通过PH值传感器检测PH值，水质不达标时，自动换水或者进行自动过滤，当过滤净化仍无法改善水质的时候便进行换水；
水位感应模块，用于通过水位感应传感器检测水位，当水位达标时停止供水，水位不足时开始供水。
根据本发明的又一个方面，提供了一种智能鱼缸系统方法，包括：
当红外传感器检测到有人时，主控模块控制观赏灯亮起，并且能够根据室内光强，自动调节合适的照度；
通过温度传感器检测鱼缸温度，主控模块控制加热棒，对鱼缸进行恒温控制。
通过PH传感器，浊度传感器，溶解氧传感器，实时监控鱼缸内部的水质情况，当水质不达标时，树莓派控制净水器运行，进行鱼缸内水的净化操作；
结合原子镜，使得显示部分的外观得到极大的改善，显示内容包括温度，时间，日期，还有时下热点内容，以及对主人的问候语；
智能语音模块：不仅能够实现语音控制鱼缸各类设备（诸如开关灯，注水等），还能够与主人对话交流，支持进行信息的查询。
本发明的硬件：一个鱼缸、一个树莓派、一个10寸液晶屏、一个净水器、一个抽水泵、一组LED灯、一个加热棒、温度传感器、红外传感器、PH值传感器、溶解氧传感器、浊度传感器、共同构成整个系统。
本发明首先建立一个云服务器，用来存放已有的各类观赏鱼种的饲养方法，包括所需要的环境条件，食物类别，喂食数量，灯光强度等。
鱼缸根据这些信息，合理实现自控。同时，这个有关养鱼的方法是可以不断被大家补充和修正的。
同时，养鱼的全过程会被一直记录，利用真实的数据不断优化养鱼方案。采用机器学习算法中的神经网络算法，不断进行自优化，自学习，使养鱼方案不断完善和科学化。
并且综合考虑室外环境参数对鱼类的影响，分时段，分季节。些曾经在经验时代中所得到养鱼方案，必然是有诸多不完整甚至是错误的地方，随着目前大数据技术的迅速发展，数据是最好的参考，根据真实的数据可以得到尽可能完美的结果，并且随着数据量的不断增大，结果会越来越好。并且这种基于大数据来优化方案的速度，是远远要超过部分人通过不断尝试所得的养鱼方案。
本发明支持实时监测鱼缸内部环境，智能自控，节能环保；支持智能动态镜面显示，美观大气，科技感十足；支持动态显示日期，时间，温度以及时下热点；自行设计的友好交互界面，功能多样，美观大气。
本发明基于树莓派对整套系统进行智能控制；组件传感器网络用来实时传输鱼缸内部的各类参数；实现鱼缸的全自动养鱼功能，省心省力。
同时，本发明是基于鱼缸的实时情况，相较传统的那些定时性实现自动控制的鱼缸来说，更贴合节能环保的思想。增设了智能语音交互功能，以及语音控制。使产品具备了一定程度的人工智能属性。
本发明针对持续性工作，浪费能源问题。本发明的产品利用传感器技术，实时监控鱼缸内部，以及鱼缸外部情况。实现功能包括智能温控，智能净水，智能灯控。智能温控及针对不同的需要，使得鱼缸保持在需求温度。智能净水，当相关传感器检测到水质不达标时，便开启净水器，进行净水。智能灯控，利用红外感应技术，当检测到有人靠近时，控制灯光亮起。
针对养鱼难，因为养鱼经验和技术的缺乏所导致的鱼类死亡率高的问题。结合当下最热门的大数据技术，将各类鱼种的科学养殖方法，与本发明的产品相结合。使得智能鱼缸能够是实现自行的，专业的，科学的，可靠的养鱼。有效的帮助养鱼者养鱼，大大的降低鱼类的死亡率。
本发明的鱼缸在实现了能够技术精准养鱼后，鱼类的死亡率大大降低，能有很大几率使得一时的心血来潮变为一个持续性爱好。从而大大增加了鱼类市场的用户人群，刺激了整个养鱼相关行业的发展与前进。甚至带动GDP的增长。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种智能鱼缸系统，其特征在于，包括：
智能灯控模块，用于当红外传感器检测到有人时，控制观赏灯亮起，并且能够根据室内光强，自动调节合适的照度；
智能净水模块，通过PH传感器，浊度传感器，溶解氧传感器，实时监
控鱼缸内部的水质情况，当水质不达标时，树莓派控制净水器运行，进行鱼缸内水的净化操作；
语音交互模块，能够实现语音控制鱼缸各类设备，还能够与主人对话交流，支持进行信息的查询；
智能温控模块，通过温度传感器检测鱼缸温度，树莓派控制加热棒，
对鱼缸进行恒温控制；
液晶显示模块，用于显示智能鱼缸系统的信息；
人脸识别模块，用于识别人脸，当人脸目标被摄像头捕捉并识别后可
由树莓派发出特定问候语；
主控模块，用于控制智能灯控模块、智能净水模块、语音交互模块、
智能温控模块、液晶显示模块、人脸识别模块；
所述人脸识别模块包括：
人脸图像提取单元，通过Python程序与摄像头，实现人脸识别功能；
人脸检测定位单元：进行人脸验证，进行肤色对比，确定脸部尺寸；
人脸预处理单元：对人脸图像进行降噪处理，将尺度统一化，灰度归
一化与均衡化；
人脸特征提取单元，根据面部特征的提取结果与待测人脸进行比较，
一定误差内的比较结果视为识别成功；
人脸识别反馈单元，用于将人脸识别结果反馈给主控模块；
所述语音交互模块包括：
特征提取单元，用于提取输入的语音的特征信息；
模型库单元，用于将提取的语音特征信息进行语音模型信息比对，并
输出给模式匹配单元；
模式匹配单元，用于进行语音数据模式匹配，并输出语音识别结果；
所述液晶显示模块包括：
常规显示单元，用于通过联网显示时间、日期、天气，支持有线和 WIFI；
水温显示单元，用于显示通过传感器检测得到的鱼缸水温,
水质显示单元，用于显示鱼缸的含氧量，PH 值，浊度的水质情况；
温湿度显示单元，用于显示传感器检测得到的室内温度，室内湿度；
热点显示单元，用于通过网站新闻源显示最新时下热点新闻；
魔幻显示单元，用于通过原子镜与液晶显示屏实现魔幻显示效果；
所述智能灯控模块包括：
灯控调节模块，用于根据室内的光照强度调节，做到智能补光；
灯控感应模块，用于进行红外感应，检测到有人靠近时，打开灯光，方便观赏鱼缸；
所述智能净水模块包括：
氧含量监测模块，用于检测含氧量，当氧含量不足时，自动充氧；
浊度及PH值检测模块，用于通过浊度传感器检测浊度，通过PH值传感器检测PH值，水质不达标时，自动换水或者进行自动过滤，当过滤净化仍无法改善水质的时候便进行换水；
水位感应模块，用于通过水位感应传感器检测水位，当水位达标时停止供水，水位不足时开始供水。
2.一种智能鱼缸系统方法，其特征在于，包括：
当红外传感器检测到有人时，主控模块控制观赏灯亮起，并且能够根据室内光强，自动调节合适的照度；
通过温度传感器检测鱼缸温度，主控模块控制加热棒，对鱼缸进行恒温控制；
通过PH传感器，浊度传感器，溶解氧传感器，实时监控鱼缸内部的水质情况，当水质不达标时，树莓派控制净水器运行，进行鱼缸内水的净化操作；
显示内容包括温度，时间，日期，还有时下热点内容，以及对主人的问候语；
智能语音模块不仅能够实现语音控制鱼缸各类设备，还能够与主人对话交流，支持进行信息的查询。
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