基于物聯網的智能環境監控設備

楊運祺 劉庚其 楊一帆 丁婷 劉搏飛

編者按：隨著科技的飛速發展以及經濟實力的提升，人們也越來越注重環境的質量以及保護環境的理念，基于物聯網的智能環境監控設備可以有效監測周圍環境的狀況，能將檢測信息準確傳回終端，提高利用率。主要提升系統的功能組成、硬件設計，依靠多個傳感器對周圍環境狀況進行監控，從而對環境進行有效的保護。

智能環境監控設備的功能

研究意義

現有的智能環境監控裝置因為傳感器安裝過多，比較笨重，這樣也就導致其安裝起來比較麻煩，安裝時需要挖較深的基坑，并現場焊接組裝，出現不便于組裝的問題，為此我們提出一種基于物聯網的智能環境監控設備，該設備不僅在檢測精度上取得了優異成果，還便于安裝，同產品競爭下表現突出，商業潛力巨大，對環境保護、社會環境凈化有著十分重要的意義。

設備的功能

環境監控是環境保護及管理工作的重要基礎，隨著經濟的快速發展，越來越多的人開始關心所處環境質量的好壞，要求環境保護及管理工作效率提高、質量提高、加大透明度。通過信息化技術的應用，改變傳統環境監測手段，運用新的通訊網絡技術對污染源及環境質量實施長期、連續、有效監測，科學準確、全面高效地監測、管理所轄區域的環境狀況，使環保部門的環境管理工作達到監測科學、管理高效、執法公正的新境界，現有的物聯網的智能環境監控裝置越來越發達，安裝有多個種類的傳感器，并將信息傳輸給使用者，供使用者足不出戶也能了解到外部的情況。

智能環境監控設備的硬件設計

設備的總構成

監測設備構成：豎桿、安裝架、顯示裝置、控制柜、太陽能板、氣壓感應裝置、溫濕度傳感器、空氣微顆粒監測裝置、風向感應裝置、風速感應裝置、連接架、抱箍、螺紋套、螺紋柱、卡槽、柱形槽、電機、旋轉蛟龍、滑軌、滑塊、限位塊、軸桿。

基于物聯網的智能環境監控設備具有組裝方便、安裝簡單的優點，其工作原理如下：

使用時，將豎桿下端插在地面上，啟動電機，使得電機帶動旋轉蛟龍旋轉，使得旋轉蛟龍深深地鉆入地面，對豎桿進行固定，再將安裝架安裝在豎桿的上端，顯示裝置和控制柜也安裝在豎桿的外部，再接好導線，即完成了對整個裝置的安裝，操作簡便，無須再深挖基坑，也能夠固定牢固。在另外一個實施例中，安裝架為外壁固定連接有氣壓感應裝置、溫濕度傳感器和空氣微顆粒監測裝置，安裝架的頂部固定連接有風向感應裝置和風速感應裝置。太陽能板用于對整個裝置提供電能，多個傳感器用于檢測環境數據，控制柜內部含有一些信號交互裝置，用于與服務器進行信號交互，顯示裝置上可以顯示多個傳感器所測得的實時信息，且每過一定的時間就會向服務器發送傳感器所測得的信息，其中空氣微顆粒監測裝置采用TSP總懸浮物顆粒傳感器，用于檢測空氣中的微顆粒濃度。

設備的傳感器及網絡的設計

1.傳感器設計

基于物聯網的智能環境監控設備上所使用的傳感器包括氣壓傳感器、溫濕度傳感器、空氣微顆粒傳感器、風向傳感器、風速傳感器;傳感器的類型也是多種多樣的，包括電阻式傳感器、復合型傳感器、智能傳感器等，使得該設備具有較強的抗干擾能力、自補償和計算功能以及自檢、自校、自診斷功能，采集到的數據精度高，能夠適應惡劣環境。

在設計傳感器時，會將傳感器與總控制系統連接到構件，使得信息傳輸速率、效率大大提升。設備上所攜帶的傳感器能夠通過控制終端發出的指令采集周圍環境的參數數據，包括環境氣壓、溫濕度、空氣微顆粒含量、風速風向，進過系統智能化處理后傳送至控制終端。

2.網絡設計

傳感器的組成以及華為的5G通訊芯片為該智能環境監控設備的心臟。在監測到環境參數后，傳感器需要通過傳輸系統將它們傳輸至控，最終通過聯網真正實現管理員對當地環境的實時監測。

設備內部網絡部分采用華為5G芯片，使得終端進行超遠程控制時幾乎沒有延遲，資源的利用率大大提高，信息獲取速率得到一個質的提升;為方便使用，手機移動端也在系統的設計范圍內，借助5G的技術亦能實現手機移動端的超遠程控制，最終完成網絡部分的設計。

結束語

本智能環境監控設備的設計將物聯網技術及最新的5G技術和環境保護及監測聯系起來，對環境保護和對惡劣地區的探索做出了一定的貢獻。

參考文獻：

[1]潘新元，劉志強，張禮麟，等.基于物聯網技術的農業環境監控系統設計[J]無線互聯科技，2020，17（4）：46-47.

[2]陳創業，陳蕊，胡天讓，等.基于物聯網技術的蛋雞飼養環境監測系統[J]國外畜牧學（豬與禽）2021，41（04）：100-102.

第一作者：楊運祺（2000—），男，漢族，福建福州人，在讀本科，單位：福州工商學院工學院電子信息工程專業。