生命在于折腾 篇二：Homeassistant智能家居全自动化养鱼养花攻略（硬件部分）

身为懒人，想在家里养鱼养花又不想被换水浇水喂鱼等琐事烦恼的人来说，把这些都交给Homeassistant智能家居和自动化设备去做那真是再合适不过了。

目前可以实现的自动化有：

1. 自动注水

2. 自动排水

3. 自动控制鱼缸的照明开启时间

4. 自动根据设定的换水量进行换水

5. 自动根据设定的温度值加热

6. 自动根据设定的土壤含水率灌溉

7. 实时监控土壤中氮、磷、钾的含量以及PH值

所有以上的功能都可以根据程序自动控制，也可以手动控制。而且只有程序检测到我在家的时候才会进行注水排水灌溉，以防止万一哪个部件抽风了导致的漏水情况。

先啰嗦一下目前鱼缸的配置：

我的鱼缸尺寸为1200*450*1100mm，容量600L，装满600L水时重量大概700kg左右。以前的鱼缸底柜是由生态板做成的，因为折腾鱼缸的时候会发生漏水的情况。因此底柜因为经常会接触到水而导致板材变形，强度下降。为了防止鱼缸因为底柜变形失效而跌落，我打算重新自制鱼缸的顶柜和底柜，并采用和机柜同样的形式。内部用4040铝合金框架，外部挂木板的方式。既解决了强度安全问题，又可以保证美观。

设计图：

整体结构

顶柜内部结构

底柜内部结构

实物图：

实物图

内部：

接线图：

接线图

控制箱：

控制箱

先说养鱼

养鱼的自动化控制可以分为：

• 向鱼缸内注水的控制

• 鱼缸换水时的排水控制

• 鱼缸水温的控制

• 鱼缸的过滤循环的控制

• 鱼缸水位高度读取

• 定时喂鱼

• 鱼缸照明的控制

鱼缸的上下水

由于装修的时候已经设计了鱼缸的位置，因此也预留了上下水。注水和排水都可以通过电磁阀控制。电磁阀建议采用220V电源常闭型电磁阀，通电打开，断电关闭。同时由于普通型电磁阀线圈通电会发热，同时有最长通电时长的限制。因此推荐采用节能型电磁阀，可长时间通电，同时发热量也不高。电磁阀的安装应该采用水平方式，垂直安装会影响寿命。

上水电磁阀

排水电磁阀

灌溉电磁阀

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鱼缸水温的读取

关于水温的读取可以采用热敏电阻PT100，同时接入专用的温度变送器就可以把读取到的电阻值转换为模拟量采集模块所能识别的电流值或电压值。

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导轨式温度变送器SBWZ-2280模块热电阻PT100隔离变送器输出4-20MA30元淘宝精选去购买

鱼缸水位高度的读取

想要实现换水的自动化控制就必须知道鱼缸当前的水位是多少，只有这样才可以设定换多少水，什么时候水已满需要停止注水。此时就需要液位高度变送器了。它的基本原理是不同水位高度下的水压是不同的，因此可以通过同一位置水压的变化来知道水位增加或减少了多少。我的鱼缸水位高度最高1米，因此液位变送器量程选择0~100cm即可，精度可以达到1mm左右，因此可以精确控制水位高度。它的输出同样可以是模拟量采集模块所能识别的电压或电流信号，同样也可以是485总线modbus协议。

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控制模块

控制模块起到控制各个部分开关的功能，同时也需要采集各个传感器读取出来的水温，水位等信息。

我自己采用的是IO控制和模拟量采集一体式的模块，同样还可以兼任网络转RS485的转换器，一机多能。

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电源

电源作为整个控制系统的能量来源稳定性和可靠性是很重要的。我自用的明纬电源用着一直很稳定，也推荐给大家。控制模块，温度变送器，液位计需要的是24VDC电源，鱼缸顶灯通常是12VDC，因此需要这两种模块。12VDC模块可根据用电器的功率选择，24VDC模块如无其他用电设备的话15w即可。

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其它

除了以上几个关键部件以外还可以加入其他一些辅助部件，比如，接线端子排，管型端子，Y型端子，电缆固定接头，漏电保护开关，电能表，基业箱，导轨等。

下图的这种三层互连端子排比普通单层端子排多出了3倍的接线位，因此可以大大的节省基业箱的空间，推荐使用。不过这种弹簧端子需要使用1.8或2.5mm的一字螺丝刀安装或拆卸端子。

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所有的这些设备都装到基业箱内的导轨上，安装较为方便，同时看起来也会比较整洁。

水路系统

由于由于鱼缸整体较大，因此整个的水路循环系统也需要更高效的循环过滤系统。我这里用的过滤桶是在淘宝上购买的一款不锈钢过滤桶。整体做工用料非常不错，带反冲洗功能，可以一定程度上减少手动冲洗过滤桶的次数。

循环泵推荐使用的这款直流变频泵，因为第一次装上启动的时候很让人惊喜，很静音，同时流量也很不错，还可以完美接入UPVC的管路，不用再麻烦的去寻找转接头。水泵启动后只可以隐约听见管路里流水的声音，鱼缸改造前循环泵的噪音一度让我头痛了很久。

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管路系统推荐使用台湾三厘的UPVC水管以及管件，但个别三厘的管件尺寸较大，不利于小空间下的布管，比如活接，阀门等。因此这类管件可以用使用联塑的产品替代，质量也很不错。

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软管部分除了可以使用1216或1620的胶皮管以外还可以使用4分或是6分的波纹管。波纹管的长度也可以自己裁剪，同时也可以自己制作接头，但是这需要专用工具，一般卖散装波纹管的店家都有工具赠送。

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灌溉系统

灌溉系统就比较简单了，直接把水泵出口的水管分出一路来加上电磁阀接上滴灌的管路就可以了。滴灌采用的是zeego的管路系统。他家的东西做工都不错，安装也方便，都是免工具的。他家的主管采用的是1216的PE管，质量不错，但是价格偏贵，距离较远的话可以考虑采用UPVC的硬管代替，与主管转接的地方直接采用不锈钢或是UPVC的12mm宝塔接头就可以了。毛管，也就是从主管中分出来接滴灌头的软管可以通过他家专门的一分四分水器与主管连接，直接插到分水器就可以了，但还是比较费力的，推荐用开水泡一下再插入分水器就省力多了。滴灌头与毛管相连，直接插入植物的土壤就可以了，这个比较简单。

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为了实时监控植物土壤的状态，一些土壤的传感器是必不可少的，否则也无法判断土壤是否缺水然后自动进行灌溉。土壤传感器大体可分为两种，一种是小米家的那种蓝牙花花草草传感器，可以通过小米的多模网关或ESP32刷ESPHome接入homeassistant。另一种就是农业物联网上用的专业的土壤传感器了，可以监测的项目很多，有温湿度，氮磷钾，PH，盐度，电导率等，但是测量的项目越多也就越贵。这种传感器同样也是采用RS485总线的Modbus协议，可以直接接入到上文提到的模块中，也可以用转换器转接为网线或是wifi与homeassistant连接。

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以上就是鱼缸与养植的硬件部分，如果有介绍的不清楚的地方还请留言评论。敬请期待下期的软件部分。