基于物联网的温湿度监测系统

黄川

摘 要：本文研究了一种可以实现自动数据采集、处理和传输的物联网温湿度监测系统。数据采集终端設备纳入物联网系统，并且可以直接互联互通，实现自组局域网，相互协作完成特定的业务。此系统具有智能化、远程化等特点，可用于室内监测、大棚蔬菜等领域。

关键词：物联网 Zigbee ARM UDP/TCP Linux

中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）01（b）-0001-02

社会经济和人类活动的发展，对环境监测的需求和意识不断增强。人们对环境监测的指标、范围、领域、频次、质控等方面的要求也逐步得到扩展和提高。本文在充分研究嵌入式开发的基础上进行了综合设计，即通过对ARM开发板串行口的读写操作将Zigbee开发板上的温湿度数据读出并存入数据库，然后将数据库里面的数据读出，利用C/S架构将温湿度数据传输至手机等移动终端上，便于随时接收最新数据。

1 系统设计思路

本设计基于Zigbee开发板和ARM开发板，通过读取DHT11传感器的温湿度数据，将读出来的温湿度数据显示到Zigbee开发板的LCD屏上；然后通过串行口的读写操作将温湿度数据读取到ARM开发板，并将温湿度数据存入中心数据库；最后将温湿度数据利用网络发送到手机移动端或者浏览器上显示。

2 系统总设计方案

本系统所采用的主要硬件是网蜂科技的Zibee开发板以及ARM（A9）开发板。

第一步：利用IAR编程软件将监测温度和湿度的应用程序下载到Zibee底板（该底板采用CC2530芯片，具有一个温湿度传感器），通过无线传输将采集到的温度和湿度等数据传输到核心板。第二步：将核心板通过串行口线插到ARM开发板，通过对ARM串行口的读写操作将得到的数据插入到ARM板的中心数据库（Sqlite）中。第三步：通过对数据库的读操作，将数据库中的最后一条（最新）数据读出来通过C/S架构（即UDP或者TCP协议）把数据显示到手机、平板等移动终端。（注：C/S架构采用的是TCP协议，PC机作为服务器，手机为客户端，通过Eclipse写APK客户端。）

3 系统电路设计

3.1 硬件系统

物联网温湿度监测项目硬件系统主要包括：网蜂科技的Zigbee开发板、ARM（A9）开发板、路由器、手机（移动终端）等。ZigBee主要有CC2530（集成了8051单片机）核心板和传感器底板组成，ZigBee节点所属类别主要分3种，分别是协调器（Coordinator）、路由器（Router）和终端（End Device）。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。

3.2 系统软件

3.2.1 数据采集终端

将大量的环境数据信息采集出来之后，通过串行口通信的读写操作将温湿度数据信息发送至PC机，然后将读出来的数据信息保存到中心数据库（ARM数据库，这里使用的是Sqlite数据库）。

3.2.2 中心服务器

将数据库里面的数据读出来（每次读取最后一条数据即最新数据），建立一个服务器，将读取到的最新数据发送至客户端。

3.2.3 移动客户端

利用Eclipse编写一个apk（建立一个客户，编写好apk后安装到手机上）用于接收服务器发送来的数据，手机等移动终端上能随时查收温湿度数据信息。

4 设计过程

根据系统的设计方案和任务要求，本设计分为三步。首先将温湿度数据采集出来后通过PC机串行口编程将ZigBee模块的数据读出来后存入数据库；然后编写一个服务器，每次读取数据库中的最新数据通过已建好的服务器发送温湿度数据；安装好Eclipse后用Eclipse编写一个客户端，编写好后生成APK安装包安装到手机上，手机和PC机连接同一个局域网，手机可实时查看温湿度数据。

4.1 软件编程调试

本项目主要用VI编辑器在linux操作系统上编写和运行程序；其中利用德州仪器IAR编写ZigBee开发板上的代码和下载代码；利用Eclipse编程软件在window操作系统上编写Android安装包APK。

4.2 软件流程

本项目主要分为三大模块，具体流程图如图1所示。

（1）数据采集终端，此终端能够采集大量的环境信息，比如温度、湿度、光线强弱、烟雾等。然后通过串行口的读写操作传送至基于嵌入式的中心服务器（数据库）。

（2）中心服务器，采用基于ARM CortexA9的三星Exynos4412开发板，此开发板具有接口丰富、性能强大等特点。将数据库里面的数据读出来后建立一个服务器（用于发送数据），然后开启网络服务器与路由器相连。

（3）移动手持终端，普通手机或者平板的设备。开发普通的APP等程序（建立一个客户端，用于连接服务器接收数据信息），能够通过WIFI连接到路由器，并与中心服务器进行数据交换。实时查询掌握当前环境状况。

5 结语

本系统能够通过主数据采集终端设备节点，利用远程数据采集终端的智能软件实现无线传输至中心服务器处理存储；用户可通过手持设备（比如手机、平板电脑等）实时查看当前环境数据。本系统的设计充分考虑了当前物联网的发展趋势，为后续物联网在各个监测行业中的进一步发展提供了一定的可行性依据。

参考文献

[1] 弓雷.Linux典藏大系.ARM嵌入式Linux系统开发详解[M].清华大学出版社，2010.

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