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一粒金砂(中级)

基于WiFi的环境信息物联网云平台监测系统设计 [复制链接]

摘要: 针对智能家居、智能建筑、森林防火监测、生态环境监测等领域的环境信息监测问题,设计了一款基于esp8266 WiFi模块的环境信息监测系统。利用DHT11温湿度传感器监测周围环境的温湿度信息,利用MQ-2传感器监测烟雾浓度,利用光敏电阻的光电导效应监测环境的光照强度。
 

 

同时,设计了云端监测应用和手机APP软件,可将监测的环境信息通过WiFi上传到云端,之后传输至手机APP,便于用户远程监测。经过电路设计与制作、编程开发、软硬件调试,本系统实现了数据采集、数据显示、数据上报、手机APP查看环境数据等功能。
 
在智能家居、智能建筑、森林防火监测、生态环境监测等领域,温湿度、光照强度、烟雾浓度等环境信息的监测,对智慧生活、防火防灾有重要的影响[1-3]。因此,精准监测并记录环境温度、湿度、光照强度、烟雾浓度等信息,并及时做出有效反馈,对人们的生产生活具有重要意义。

 

为此,本文设计了一款基于ESP8266 WiFi模块的空气质量监测模块,用于监测当前环境的温度、湿度、光照以及烟雾等,并通过OLED显示相关环境信息。同时,设计了云端监测应用和手机APP软件,可将监测的环境信息通过WiFi上传到云端,并通过Internet将数据传输至手机APP,便于用户远程监测,为具体应用领域的监控和预防奠定基础。
 

 

1 系统设计方案
 

 

1.1 总体方案

 

系统功能框架如图1所示。系统主要分为如下模块:

 

(1)ESP8266模块为程序控制和WiFi无线通信主控模块,主要功能包括控制传感模块进行环境信息的采集,并将采集的信息通过WiFi模块经路由器传送到云平台[4-6];
 
(2)(1)ESP8266模块为程序控制和WiFi无线通信主控模块,主要功能包括控制传感模块进行环境信息的采集,并将采集的信息通过WiFi模块经路由器传送到云平台[4-6];
 
(3)云平台模块主要用于检测数据的云存储和网页端显示[7-8];
 
(4)手机APP主要用于远程监控,云平台通过Internet将用户信息和检测数据传送到手机APP;
 
(5)OLED模块用于显示本地检测信息。


 

 

图1 系统功能框架
 

 

1.2 主控模块ESP8266
 

 

ESP8266是面向物联网应用的高性价比、高度集成的WiFiMCU,可以独立运行或从属于从机搭载于其他主机MCU。ESP8266集成了增强版本的Tensilica L106 Diamond系列32位核心处理器和片上SRAM。同时,ESP8266具有完整的独立WiFi网络功能,可通过WiFi路由器连接到Internet,实现本地和云端的数据交互[9]。ESP8266的I/O可以作为传感器的输入通道,驱动LED或OLED等。
 

 

1.3 温湿度传感模块

 

选用的温湿度传感模块是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器DHT11,使用单总线双向串行通信协议。数据采集时,单片机发起开始信号,DHT11向单片机发送响应并传输40位数据,具体格式为:8位湿度整数+8位湿度小数+8位温度整数+8位温度小数+8位校验。
 

 

1.4 光敏模块

 

采用光敏电阻的光电导效应进行环境光照强度检测。光敏电阻与光强度直接相关,随着光强度的增加,电阻减小;反之,光强度减小,电阻增加。通过电阻器分压将电阻变化转换为电压信号。采用ADC0832进行模数转换,将光照信息传输到ESP8266,然后上传到云端。
 

 

1.5 烟雾传感模块MQ-2

 

烟雾传感模块MQ-2使用气敏材料二氧化锡(SnO2),其在清洁空气中具有较低的电导率。如果传感器所处环境存在可燃气体,则传感器的电导率将随空气中可燃气体浓度的增加而增大,通过内部电路将电导率的变化转换成对应气体浓度的输出信号。MQ-2直流输出信号会随着烟雾浓度的变化,通过ADC0832进行转换得到烟雾浓度。
 

 

1.6 OLED模块

 

本文采用0.96英寸有机发光二极管OLED(Organic Light Emitting Diode,OLED)屏幕,由I2C总线驱动,用于显示检测的温湿度、光照、烟雾等环境信息。OLED具有超快的响应速度和超薄等优势,被广泛用于移动设备。
 

 

2    硬件原理

 

图2所示为系统硬件原理,本文采用ESP8266 D1 Mini模块。

 

AVR代码初始生成的软件.rar (389.45 KB, 下载次数: )

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