基于物联网的户外环境监测系统设计

王梦寻，戴家兴，褚清清，刘林，李涛

摘要:随着无线局域网技术的快速发展，无线终端已经融入了我们的生活无论是智能手机还是笔记本 ， WiFi 功能几乎是必不可少的^[1]。 根据市场调查，虽然市场上有很多关于环境监测系统测试仪，但大多数是应用于空气，湖泊，海洋，河流等大型检测系统，关于检测环境的小型简单方便使用的检测系统。本文开发并实现基于一种嵌入式开发平台的 STM32 的 WiFi 模块，结合以上物联网新型概念，实现用户通过网络对环境的实时监控。该系统可以使用户能够对想要知道的情况进行实时的掌握以及控制。通过各种传感器获取家庭内信息（温湿度信息、光照信息、PM2.5），用户在Android界面上可以对这些信息进行掌控。

关键词：环境监测 STM32 传感器Android 物联网

1 引言

在日常生活中，温度，湿度，光照强度，PM2.5关乎我们的生活质量，也在农业大棚中关乎大棚的产量，合适的温度，湿度，光照强度，PM2.5，会极大地提高产量。合适的温度，湿度，光照强度，PM2.5也会极大地提高我们的生活质量。但是。传统的监控系统监控温度，湿度，光照强度，PM2.5耗时间极长，效率挤满，而且需要人工不间断的监控，费事，费力，才能达到每时每刻监控的目的。本文采用stm32对外界环境的抗干绕能力也强，可以应用在各种各样场合,并且配合Android可以有效的采集多个传感器和信息分析，分析温度，湿度，光照强度，PM2.5等信息，并置设报响声的系统，数据超过设定的数值，就可以利用响声系统来提醒操作人员进行调控。该系统对温度，湿度，光照强度，PM2.5可以系统的监控和控制，有不错的效果。

2 系统总体设计方案

图1 系统总体设计方案/系统结构图

2.1 系统硬件结构

1.硬件系统搭建

本系统的硬件平台如下图所示：

图2 硬件平台图

该系统主要由STM32通过DMA采集多通道的ADC接口来连接光照强度、PM2.5模块、空气质量模块，采集到传感器的模拟量后，通过算法，进而得到光照强度、PM2.5和空气质量的值；并通过I2C和BMP180通信得到大气压的数值;通过单总线和DHT11通过得到温湿度的数值；采集的环境数据在LCD5110液晶上显示；并通过串口来与WIFI模块进行通信，通过串口配置与WIFI模块一样的波特率，然后发送特定的AT指令，可以对WIFI模块进行配置及控制，使得可以与手机进行通信，最后通过串口将采集传感器的数值经过WIFI模块发送到手机APP上，进而就可以实现在Android平台上，手机对环境数据的检测；最后，本作品还可通过手机或者按键对温湿度、光照强度、PM2.5的阀值做了设定，当数值超出这个界限的时候，语音播放模块将会发送语音信息来警告此时的数值已经超过了所设定的界限。

2.2 系统软件设计

本系统的软件设计结构如下图所示：

图3 总体程序流程图

其主要步骤如下：

1. 初始化系统设置，包括初始化系统的时钟，设设置中断的优先级，初始化各模块,初始化串口1和串口3（设置通信的波特率位115200），初始化定时器3的频率为100HZ；

2. STM32发送相关的AT指令，控制WIFI模块创造一个局域网；

3. 如果手机连接成功，就将STM32平台采集到的环境数据每30秒通过WIFI发送给手机，并且在手机端显示出当前的环境数值；

4. 用户可以根据自己的需求通过手机端按键设置报警的阀值，当环境数值超过设定的阈值是，主控制器就会控制语音模块播放出相应的报警信息。

3结论

在信息高度发展的今日社会，人们对环境的要求比过去有了大幅度的提高，期望能够拥有更安全的环境。^[2]本文先介绍了物联网在国内外的发展状况、目前存在的问题和未来的发展方向。在此基础上设计了整体架构，并最终完成环境检测系统。经过实际测试，主控制器能够准确地测量环境变量。整个系统工作稳定、准确。

4 参考文献

1^[?] 尹育新,戎宏娜.浅谈一种全新的网络技术一物联网[J]．信息系统工程,2OlO(2)：105-106

2^[?] 徐涛.物联网发展现状及问题研究[A].中国市场,2010年第32期。

作者简介：

王梦寻，2002.12，男，汉，安徽淮北，绍兴文理学院机械与电气工程学院电气自动化系，学生。

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