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

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

針對一些公司對室內(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)檢測室內(nèi)環(huán)境,設(shè)計(jì)了這個(gè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng).它通過WIFI模塊、溫濕度傳感器、語音模塊、GSM/GPRS模塊相結(jié)合的方式,實(shí)現(xiàn)對室內(nèi)基本情況進(jìn)行采集,并將采集的結(jié)果通過傳到物聯(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)和可靠對室內(nèi)基本情況的采集.

WIFI;物聯(lián)網(wǎng);環(huán)境監(jiān)測;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,它們對中國的云計(jì)算產(chǎn)業(yè)也會起到很好的帶動效應(yīng),同時(shí)這些公司提供的方案會更加成熟,云計(jì)算所涵蓋的領(lǐng)域也會越來越廣泛未來幾年內(nèi)將會是物聯(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)主要是針對一些對室內(nèi)環(huán)境要求的場合,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,它通過溫濕度傳感器系統(tǒng)負(fù)責(zé)對各個(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)平臺上,可以通過手機(jī)或者PC對其采集的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)查看;另一部分包括語音部分、GSM/GPRS部分等,它負(fù)責(zé)對上傳到物聯(lián)網(wǎng)平臺的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控、分析,本文對傳送到物聯(lián)網(wǎng)平臺的信息范圍設(shè)定了一定的閥值,如果檢測到采集的信息超過了這個(gè)閥值,一方面語音模塊會發(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便搜索附近的無線連接.再進(jìn)一步連接系統(tǒng)到物聯(lián)網(wǎng)平臺,這樣ESP8266就可以通過TCP協(xié)議連接到云平臺服務(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的虛擬設(shè)備ID和APIKEY, 然后在應(yīng)用層通過JSON格式將數(shù)據(jù)打包,最后通過 HTTP協(xié)議的POST方法將數(shù)據(jù)上傳到云平臺,可以通過PC端或者手機(jī)對上傳的數(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)對物聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測,我們可以按照自己的需求調(diào)控室內(nèi)的溫濕度,如果檢測到溫濕度超過了預(yù)期,語音模塊便會發(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),會一直檢測室內(nèi)溫濕度情況,如果室內(nèi)溫濕度超過了其設(shè)置的閾值,程序會發(fā)送指令數(shù)據(jù),發(fā)送包頭、數(shù)據(jù)區(qū)長度和數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)包格式,語音模塊會對發(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音,語音的內(nèi)容也會根據(jù)超過閥值的不同而有不同的設(shè)置,通過這些設(shè)置可以方便我們對室內(nèi)環(huán)境的監(jiān)控與檢測.

圖3 SYN6288語音程序框圖

4 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與結(jié)論

為了檢測系統(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.通過實(shí)驗(yàn)本次檢測溫濕度環(huán)境的監(jiān)測準(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)平臺為核心,利用WIFI模塊與檢測傳感器技術(shù),對室內(nèi)情況進(jìn)行檢測、分析、保存,實(shí)現(xiàn)了對室內(nèi)環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控.整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、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).