王 丽，王嘉祥

（1.西北工业大学，陕西 西安 710114；2.西北工业大学，陕西 西安 710114）

0 引 言

养鱼是家庭中经常选择的一种休闲方式。然而，家养的宠物鱼成活率不高的问题困扰着很多人。本项目针对这一问题，设计了一套基于Arduino和ELM的智能养鱼系统；并利用ELM神经网络建立数据库，科学分析各种鱼需要的生长环境，通过APP上的指令指导用户科学养鱼、交流养鱼心得，提高养鱼成活率。

1 总体设计

本系统的硬件和软件部分由温度传感器、pH值传感器、TDS浓度传感器、Arduino UNO单片机、HC-05蓝牙模块、手机APP等组成，结构框图如图1所示。

图1 软硬件系统结构

本系统的水质数据化管理主要通过SPSS分析温度、pH值、TDS浓度的相关性关系（Pearson’s相关系数）；利用MATLAB极限学习机神经网络分析温度、pH值与TDS浓度的映射关系，以及各种鱼类的最适宜温度和pH值。数据分析关系如图2所示。

图2 数据管理系统结构

2 系统工作原理

2.1 DS18B20温度传感器

DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数值读数方式。具体工作原理如图3所示。

图3 DS18B20温度传感器的工作原理

2.2 pH值传感器

pH值传感器模块通过BNC接头与PH复合电极进行连接，扩展有DS18B20温度传感器接口，方便进行软件温度补偿设计。调节10 kΩ蓝色电位器的旋钮可以进行放大倍数调节（顺时针调节增大、逆时针调节减小）。

2.3 Pearson’s相关性分析

Pearson’s是最常用的相关系数，又称积差相关系数，取值为-1～1，绝对值越大，说明相关性越强。……