物联网环境监测系统的设计与实现.docx

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1、随着时代的变迁和社会的进步，环境保护的问题日益严重，所以环境保护的智能化是未来环境保护行业的必然趋势。环境监测相比从前需要更快信息传递速度和更加准确的数据，实现真正的实现性的信息相互传递，使环境监测行业更加与时俱进。本文对环境中常见的参数进行了一定程度的监测，另外简介的描述了环境监测系统的主要技术。紧接着构建了环境监测设计系统的整体框架，其中包括主控端、数据采集端以及手机应用端。手机应用端采用C语言编写开发APP应用程序，开发的手机APP不仅可以完整的显示监测数据，还能够修改监测数据上限使其具备报警功能。本文还对物联网技术在环境监测行业的真实应用的现状进行分析，再结合环境监测行业的现状提出了解

2、决方案，希望能够为环境监测行业贡献出一份力量。关键词：物联网；监测系统；WiFi网络AbstractWiththechangesofthetimesandtheprogressofSociety5Environmenta1protectionprob1emsaregettingworse.Therefore,themodernizationofenvironmenta1protectionwi11definite1ybecomethedeve1opmentdirectionoftheenvironmenta1protectionindustryinthefuture.Environmenta1

3、monitoringneedsfasterinformationtransmissionspeedandmoreaccuratedatathanbefore,torea1izethetruemutua1transmissionofinformation,andmaketheenvironmenta1monitoringindustrymoreadvancedwiththetimes.Thisartic1emonitorsthecommonparametersintheenvironmenttoacertainextent,andbrief1ydescribesthemaintechno1ogi

4、esoftheenvironmenta1monitoringsystem.Thenthesystemframeworkofenvironmenta1monitoringsystemcontro1,dataacquisitionendandmobi1eapp1icationendisbui1t.Themobi1ephoneapp1icationtermina1usesC1anguagetowriteanddeve1opAPPapp1ications.Thedeve1opedmobi1ephoneAPPcannoton1ydisp1aythemonitoringdatacomp1ete1y,but

5、a1somodifytheupper1imitofthemonitoringdatatohaveana1armfunction.Thispapera1soana1yzessomeexamp1esofusingInternetofthingstechno1ogyinthefie1dofenvironmenta1monitoring,andthenputsforwardso1utionscombinedwiththecurrentsituationofenvironmenta1monitoringindustry,hopingtocontributetotheenvironmenta1monito

6、ringindustry.Keywords：InternetofThingsMonitoringSystemWiFiNetwork摘要IAbstractI1第1章绪论11.1 课题背景11.2 国内外研究现状21.3 目的和意义4第2章系统整体方案设计62.1 系统的目标62.2 系统功能分析62.3 系统功能设计7本章小结8第3章硬件系统设计93.1 系统框架93.2 硬件系统组成93.2.1 STC12C5A60S2简介103221CDI602介绍103.2.3 DHT11介绍113.2.4 蜂鸣器电路123.2.5 粉尘监测系统的设计133.2.6 BMP280气压传感器的特点性能及应用

7、15本章小结17第4章软件系统的设计184.1 应用端框架与功能184.2 BMP280的程序设计214.3 DHT11的程序设计225.4GP2Y1010的程序设计23本章小结24第5章系统测试265.1 系统功能测试265.2 系统可靠性检测27本章小结27结论28致谢29参考文献30附录1原文31附录2英文参考资料32附录3原理图34附录4代码35第1章绪论1.1 课题背景早在上个世纪已经有人提出了物与物之间经网络连接的物联网概念，伴随着信息技术的快速发展，人们获取信息的方式早已不那么单一了，从最初的人工生成到如今的机电一体化自动生成的形式发展。RFID和各种的传感器技术成为了人们自动获

8、取信息的重要方法，帮人们更加准确的的感知和监控环境。物联网技术在现实社会中已经被运用到了很多行业了，最早的时候是把射频识别、传感器等经过网络连接起来，慢慢的发展变为了如今的设备多样化和网络的复杂化，这是这些技术的发展才能把网络信息世界结合到我们日常生活的现实世界中来。当前物联网技术一般都是通过对相关传感器等设备和通信技术进行合理的应用。例如应用全球定位系统、射频识别技术以及传感器等多种先进的技术手段对想要监测的数据及时采集。物联网技术一定是在互联网的前提下进行拓展应用，把人们的现实生活通过网络连接起来从而实现真正的现代化智能世界，物联网技术的使用可以减少日常生活的许多繁琐步骤提高生活效率节省宝

9、贵的时间，而且人与人之间能够更加方便快捷传递信息。目前我们日常生活中常见感知层、网络层以及应用层三种技术应用于各个方面。我们平常常用的采集各种数据的传感器就属于感知层，这类设备一般在在门禁卡、智能家居以及和定位系统中，结合各种技术合理的使用传感器系统能够更加准确的采集想要获取的信息，令人们的工作更加简洁化。物联网技术的特性非常适合应用环境监测这种利用传感器需要采集各种环境数据的行业。我国国土广阔地形波状起伏而且不同地区气候环境差异很大，这种情况就大大提升了环境监测的实际难度。为了能够获取更加准确的数据对环境更好的监控就必须先提升监测设备的性能，如果监测设备不够满足环境监测的需要，那环境监测的结

10、果一定是失败的，采集到的数据就不具备可靠性，不足与代表监测环境的实际情况。传感器网络结合了传感器技术和无线网络等现代化科技技术，可以使用不同类别不同型号的传感器来监测所在环境重要参数数据，使用嵌入式技术来加强对信息的统管，在结合网络通信技术将想要传递的信息通过网络数据传递至客户进行查看，以此达到天涯海角也可即时传递信息的网络理念。传感器网络的市场有着很大的潜力，如今已经潜入到我们日常生活的众多行业，像军事领域、日常交通、生态监测、自然灾害预测、智能医疗等。环境监测针对的是自然环境中的污染情况，利用现代科学技术方法对自然环境中的污染进行监测，对监测出的污染程度进行专业检验，确保监测环境质量。最早

11、的环境监测是因为一些工厂的排泄造成了污染，所以相关部门派遣人员对工厂的排泄污染情况定点监测，通过这种方法准确的让人们了解周围环境的质量好坏，以此来预测未来环境质量的高低，这些数据为未来环境保护提供了了重要的数据支持。其实环境监测就是一种特别的基于无线网络的传感器应用，最早在2002年,美国的一家科技公司就曾建立起了一座基于无线穿传感网的葡萄庄，而且它成功的经营下去并取得了一些成绩。环境监测系统最主要的功能就是可以对所在想要监测的区域可以及时的获取环境数据，当环境参数异常时环境监测系统会及时查看并发出警报提醒管理人员来减少损失。环境监控系统的有点在与节省资源，有了环境监测系统可以减少人了资源并且

12、可以提高工作效率。有线技术是目前环境监测系统采用组建传感器网络的主要方式，其实这种方式并不是特别适用，有线的特点会使环境监测系统更加的局限不利于拓展功能，有线电路容易发生断路等问题。无线网络在这方面优势就比较明显，相比于有线网络无线网络显得更加的灵活，而且还不用担心线路老化等问题，日后想要拓展功能的话也会更加容易，没有那么大的局限性。最近几年，我国的雾霾形式越来越严峻了，雾霾天气会对人们的身体健康造成损伤，长此以往不利于人们的身心健康发展，而且也生态环境造成了恶劣的影响。在物联网技术的不断发展下已经能够应用到日常生活的方方面面了，例如物联网技术在智能家居行业的应用就十分普遍。在家居行业物联网技

13、术使用的就特别频繁，物联网技术不仅可以对环境中的有害气体的进准确检测，而且还能及时的将数据传送至相关部门达到预警的目的，这种工作方式提高了环境监测数据的正确性和及时性。所以建立物联网环境监测系统，使用科学方法监测自然环境中各种数据，通过实时的数据来分析人类对环境产生的影响，通过科学数据分析未来环境质量情况，为保护人类环境提供及时、准确的数据。1.2 国内外研究现状在环境监测领域国外的研究现状，国外一些发达国家上个世纪就已经开始就环境监测领域进行科学实验。相对于美国等发达国家，亚洲国家稍微保守，一般来说只有一个监测点，采集的数据也比较少，大多都是各类气体数据，比起美国还是落后不少。自上世纪70年

14、代，美国已经有一些城市建立了环境监测网络，可以监测空气质量，接着会有专业人士对现在空气质量进测量，以此来比较数据是否准确。美洲已经拥有上千个环境监测网络点，还有相关的工作人员使用环境监测网络对系统前端采集到的环境数据进行对比，还可以合并一些网络点建立次级别的环境监测点，这些监测网络点丰富了环境监测体系，并为环境监测行业发展奉献了巨大的能量。哈佛大学曾和BBN科技公司有过合作，一起开发了无线传感网系统，其可以测量多重数据，例如：温度、湿度、氧气等。无线传感网体系包含了一百多个传感器节点，这些传感器采集的数据能满足对环境情况进行监测的需求。2014年产生了一种新型的无线传感网络节点，他是用传感器采

15、集周围的环境数据来监测所在区域环境情况。2017年戈麦斯使用WiFi和蓝牙传递数据的无线传感器，再基于本地气候的前提下，使用简洁的方案就解决了互联网连通性等传感器再环境监测系统开发中可能遇到的问题。在环境监测行业国内的研究现状，在2009年我国已经建立了超过300个省市污染监控中心，面向全国近3000家企业进行环境监测。并且和北京大学等多家高等院校进行了战略性合作，对自然环境中的重要数据进行监控，这次行动已经部署了超过I1(X)个监测站。海洋环境也是环境监测行业的一大重点，海洋大学曾经开展过一项关于对海洋生态环境的监测活动，为此还特地的开发可一种无线传感网络技术平台，在该平台上也部署了近100

16、个监测点，它可以收集对监测区域的数据信息并加以分析。在2015年，王建荣等人就PM2.5浓度过高的问题开发了使用物联网技术的PM2.5浓度监测系统，主要是同过PM2.5传感器的光散算法来测量浓度，通过WiFi网络连接传感器。此时还是通过PC端监测，黄佳遥在2018设计的基于Android的物联网环境监测系统通过ZigBee建立局域网，传感器采集的数据通过网络传递至手机进行监测。对于我过在环境监测中物联网技术的使用情况分析得知，我们国家的环境监测指标有着不少的问题，对于很多企业来说进行环境监测是十分必要的，我国却没有针对这些企业进行环境监测的部门，另外还有一些不可以令监测人员直接进行监测的情况，比如实际生活中的噪声污染问题，这些问题需要花时间定点进行监测。我国的环境监测行