河北大學(xué)電子信息工程學(xué)院 田糧川 趙曉軍 孫文博

基于物聯(lián)網(wǎng)的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

河北大學(xué)電子信息工程學(xué)院 田糧川 趙曉軍 孫文博

針對(duì)一些公司對(duì)室內(nèi)的環(huán)境要求嚴(yán)格,同時(shí)也為了節(jié)約公司的人力,合理利用資源并做到實(shí)時(shí)檢測(cè)室內(nèi)環(huán)境,設(shè)計(jì)了這個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng).它通過(guò)WIFI模塊、溫濕度傳感器、語(yǔ)音模塊、GSM/GPRS模塊相結(jié)合的方式,實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)基本情況進(jìn)行采集,并將采集的結(jié)果通過(guò)傳到物聯(lián)網(wǎng)上,方便查看.實(shí)驗(yàn)證明,該設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定,可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)和可靠對(duì)室內(nèi)基本情況的采集.

WIFI;物聯(lián)網(wǎng);環(huán)境監(jiān)測(cè);室內(nèi)

1 引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起,其應(yīng)用已經(jīng)涉及到生活的方方面面,我國(guó)現(xiàn)在還處在總體發(fā)展水平低,隨著云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中心的增多,它們對(duì)中國(guó)的云計(jì)算產(chǎn)業(yè)也會(huì)起到很好的帶動(dòng)效應(yīng),同時(shí)這些公司提供的方案會(huì)更加成熟,云計(jì)算所涵蓋的領(lǐng)域也會(huì)越來(lái)越廣泛未來(lái)幾年內(nèi)將會(huì)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的黃金時(shí)期.因此,趕上物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的潮流,實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)情況實(shí)時(shí)監(jiān)控很有必要.

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)主要是針對(duì)一些對(duì)室內(nèi)環(huán)境要求的場(chǎng)合,這個(gè)系統(tǒng)主要分為兩部分,一部分主要包括溫濕度傳感器、WIFI模塊等,它通過(guò)溫濕度傳感器系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)各個(gè)室內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控,并把室內(nèi)情況實(shí)時(shí)傳送到物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上,可以通過(guò)手機(jī)或者PC對(duì)其采集的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)查看;另一部分包括語(yǔ)音部分、GSM/GPRS部分等,它負(fù)責(zé)對(duì)上傳到物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控、分析,本文對(duì)傳送到物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的信息范圍設(shè)定了一定的閥值,如果檢測(cè)到采集的信息超過(guò)了這個(gè)閥值,一方面語(yǔ)音模塊會(huì)發(fā)出聲響;另一方面GSM/GPRS模塊發(fā)送短信和撥打電話,提醒相關(guān)負(fù)責(zé)人注意保護(hù)措施.

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 ESP8266通信程序設(shè)計(jì)

ESP8266模塊主要負(fù)責(zé)將各個(gè)室內(nèi)采集的溫濕度信息傳送到物聯(lián)網(wǎng)上.程序通過(guò)發(fā)送AT指令,判斷串口2串口接收到的數(shù)據(jù)可以判斷工作模式,在設(shè)置ESP8266模塊連接TCP模式之前,需要先復(fù)位一下,ESP8266有三種模式,這里將WIFI模塊設(shè)置為STA模式,然后將路由器信息設(shè)置好,這樣ESP8266便搜索附近的無(wú)線連接.再進(jìn)一步連接系統(tǒng)到物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),這樣ESP8266就可以通過(guò)TCP協(xié)議連接到云平臺(tái)服務(wù)器了.本次設(shè)計(jì)采用的是 HTTP 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,用 POST 打包傳感器采集的數(shù)據(jù),用 GET 方法查看云端的控制命令數(shù)據(jù).首先當(dāng)溫濕度傳感器采集完數(shù)據(jù)后會(huì)被處理器讀取,處理器將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)按照基于HTTP協(xié)議報(bào)頭的格式編輯,其中包括在云端申請(qǐng)的虛擬設(shè)備ID和APIKEY, 然后在應(yīng)用層通過(guò)JSON格式將數(shù)據(jù)打包,最后通過(guò) HTTP協(xié)議的POST方法將數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái),可以通過(guò)PC端或者手機(jī)對(duì)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行查看.程序流程圖如圖2所示:

圖2 ESP8266通信程序框圖

3.2 XFS5152語(yǔ)音程序設(shè)計(jì)

各個(gè)室內(nèi)的溫濕度數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)的傳送到物聯(lián)網(wǎng)上,XFS5152模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè),我們可以按照自己的需求調(diào)控室內(nèi)的溫濕度,如果檢測(cè)到溫濕度超過(guò)了預(yù)期,語(yǔ)音模塊便會(huì)發(fā)出聲響,具體工作流程如圖3所示.處理器在程序執(zhí)行時(shí),會(huì)一直檢測(cè)室內(nèi)溫濕度情況,如果室內(nèi)溫濕度超過(guò)了其設(shè)置的閾值,程序會(huì)發(fā)送指令數(shù)據(jù),發(fā)送包頭、數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)包格式,語(yǔ)音模塊會(huì)對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行解析,判斷執(zhí)行的數(shù)據(jù)包格式是否是合成語(yǔ)音,語(yǔ)音的內(nèi)容也會(huì)根據(jù)超過(guò)閥值的不同而有不同的設(shè)置,通過(guò)這些設(shè)置可以方便我們對(duì)室內(nèi)環(huán)境的監(jiān)控與檢測(cè).

圖3 SYN6288語(yǔ)音程序框圖

4 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與結(jié)論

為了檢測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性,將溫濕度傳感器的閥值設(shè)置的范圍小一些,通過(guò)改變室內(nèi)環(huán)境的溫濕度去監(jiān)控系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性.通過(guò)實(shí)驗(yàn)本次檢測(cè)溫濕度環(huán)境的監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確率為100%.

圖4 室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

本文以物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為核心,利用WIFI模塊與檢測(cè)傳感器技術(shù),對(duì)室內(nèi)情況進(jìn)行檢測(cè)、分析、保存,實(shí)現(xiàn)了對(duì)室內(nèi)環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控.整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、運(yùn)行穩(wěn)定、有較高的實(shí)用價(jià)值.

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田糧川(1990-),男,碩士研究生,現(xiàn)就讀于河北大學(xué).

趙曉軍(1967-),男,博士,教授,主要研究方向:物聯(lián)網(wǎng)、嵌入式技術(shù).