完全自动化智能水族箱系统设计

摘要

本项目构建了一个“全自动智能水族箱系统”。系统以 oneM2M/Mobius 作为核心 IoT 数据枢纽，通过 ESP32 负责环境数据采集与执行器控制，Raspberry Pi 执行鱼类疾病检测 AI 模型，Python 逻辑服务器进行规则判定与自动化，Android 应用提供用户交互界面。

文中不仅说明系统设计，还在每个模块中内嵌工程源码，形成可复现和可落地的技术文档。

水族箱运行依赖多个外设（加热器、补水泵、过滤器、照明等），但这些设备通常由不同电源、不同开关单独管理；同时，水温、水位、光照等关键环境信息也难以集中查看。

系统目标：

• 集中化供电与控制

• 自动化完成日常维护任务（加热、换水、喂食等）

• 实时监测 + 远程控制 + 手机告警

• 支持鱼类疾病自动检测（AI）

整体架构如图所示（文字化）：

ESP32 定时读取温度、光照、水位等传感器，并向 Mobius 的容器（CNT）写入内容实例（CIN）。

Mobius 的数据格式要求如下：

传感器节点的上传逻辑如下：

ESP32 作为执行器节点，会轮询 Mobius 的控制容器：

• /AE-Actuator/heater

• /AE-Actuator/feed

• /AE-Actuator/LED

并根据 CIN 的内容驱动继电器。

逻辑服务器负责：

• Mobius 订阅管理

• 处理通知（传感器变化）

• 根据阈值控制加热器/LED

• 低水位推送告警

• 自动喂食调度

• AI 结果处理

其中 Worker 解析 CIN：

采用轻量级残差网络：

推理结果写回 Mobius：

应用采用 Retrofit2 访问 Mobius，通过 REST API 拉取数据和下发命令。

全文代码逻辑与系统描述紧密结合：

• ACP 控制“谁能写入/读取哪个 CNT”

• Nginx 提供 HTTPS（TLS）防止中间人攻击

• 外部设备永远不能直连 Mobius，只能访问 Nginx 入口

本项目展示了一个端到端的智能水族箱系统：

• 架构：多 AE + Mobius CSE

• 数据链路：ESP32 → Mobius → Logic Server → Actuator

• 自动化：温控、光照、水位、喂食

• AI：鱼类疾病判别

• App：实时显示与控制

• 全程 HTTPS + ACP 保护