基于物聯網的室內環境監控系統

河北大學電子信息工程學院 田糧川 趙曉軍 孫文博

基于物聯網的室內環境監控系統

河北大學電子信息工程學院 田糧川 趙曉軍 孫文博

針對一些公司對室內的環境要求嚴格,同時也為了節約公司的人力,合理利用資源并做到實時檢測室內環境,設計了這個環境監測系統.它通過WIFI模塊、溫濕度傳感器、語音模塊、GSM/GPRS模塊相結合的方式,實現對室內基本情況進行采集,并將采集的結果通過傳到物聯網上,方便查看.實驗證明,該設備運行穩定,可以實現實時和可靠對室內基本情況的采集.

WIFI;物聯網;環境監測;室內

1 引言

隨著物聯網的興起,其應用已經涉及到生活的方方面面,我國現在還處在總體發展水平低,隨著云計算網絡服務中心的增多,它們對中國的云計算產業也會起到很好的帶動效應,同時這些公司提供的方案會更加成熟,云計算所涵蓋的領域也會越來越廣泛未來幾年內將會是物聯網發展的黃金時期.因此,趕上物聯網發展的潮流,實現對室內情況實時監控很有必要.

2 系統總體設計

本次設計主要是針對一些對室內環境要求的場合,這個系統主要分為兩部分,一部分主要包括溫濕度傳感器、WIFI模塊等,它通過溫濕度傳感器系統負責對各個室內的環境進行監控,并把室內情況實時傳送到物聯網平臺上,可以通過手機或者PC對其采集的信息進行實時查看;另一部分包括語音部分、GSM/GPRS部分等,它負責對上傳到物聯網平臺的數據進行實時的監控、分析,本文對傳送到物聯網平臺的信息范圍設定了一定的閥值,如果檢測到采集的信息超過了這個閥值,一方面語音模塊會發出聲響;另一方面GSM/GPRS模塊發送短信和撥打電話,提醒相關負責人注意保護措施.

圖1 系統總體設計框圖

3 系統軟件設計

3.1 ESP8266通信程序設計

ESP8266模塊主要負責將各個室內采集的溫濕度信息傳送到物聯網上.程序通過發送AT指令,判斷串口2串口接收到的數據可以判斷工作模式,在設置ESP8266模塊連接TCP模式之前,需要先復位一下,ESP8266有三種模式,這里將WIFI模塊設置為STA模式,然后將路由器信息設置好,這樣ESP8266便搜索附近的無線連接.再進一步連接系統到物聯網平臺,這樣ESP8266就可以通過TCP協議連接到云平臺服務器了.本次設計采用的是 HTTP 網絡通信協議,用 POST 打包傳感器采集的數據,用 GET 方法查看云端的控制命令數據.首先當溫濕度傳感器采集完數據后會被處理器讀取,處理器將需要發送的數據按照基于HTTP協議報頭的格式編輯,其中包括在云端申請的虛擬設備ID和APIKEY, 然后在應用層通過JSON格式將數據打包,最后通過 HTTP協議的POST方法將數據上傳到云平臺,可以通過PC端或者手機對上傳的數據進行查看.程序流程圖如圖2所示:

圖2 ESP8266通信程序框圖

3.2 XFS5152語音程序設計

各個室內的溫濕度數據被實時的傳送到物聯網上,XFS5152模塊主要負責對物聯網上的數據進行檢測,我們可以按照自己的需求調控室內的溫濕度,如果檢測到溫濕度超過了預期,語音模塊便會發出聲響,具體工作流程如圖3所示.處理器在程序執行時,會一直檢測室內溫濕度情況,如果室內溫濕度超過了其設置的閾值,程序會發送指令數據,發送包頭、數據區長度和數據區的數據包格式,語音模塊會對發送的數據格式進行解析,判斷執行的數據包格式是否是合成語音,語音的內容也會根據超過閥值的不同而有不同的設置,通過這些設置可以方便我們對室內環境的監控與檢測.

圖3 SYN6288語音程序框圖

4 系統實驗與結論

為了檢測系統的準確性,將溫濕度傳感器的閥值設置的范圍小一些,通過改變室內環境的溫濕度去監控系統的準確性與穩定性.通過實驗本次檢測溫濕度環境的監測準確率為100%.

圖4 室內環境監控系統

本文以物聯網平臺為核心,利用WIFI模塊與檢測傳感器技術,對室內情況進行檢測、分析、保存,實現了對室內環境的遠程監控.整個系統結構簡單、成本較低、運行穩定、有較高的實用價值.

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田糧川(1990-),男,碩士研究生,現就讀于河北大學.

趙曉軍(1967-),男,博士,教授,主要研究方向:物聯網、嵌入式技術.