基于TLink平台的温湿度监测系统

卞祥++王惠姣

摘 要：随着人民生活水平的提高，人们对家居生活提出了更高的要求，家庭环境的控制也越来越受到人们的重视。文中设计了一种基于TLink物联平台的温湿度监测系统。该系统的监测节点利用温湿度传感器来收集环境数据，并利用TLink物联平台分析存储数据。用户关注微信公众号后，可远程实时查看家居环境的温度、湿度等，并通过图表数据进行趋势预测，进而对环境数据设置合理的触发报警值。该系统成本低，安装维护方便，用户操作简便。

关键词：TLink；温湿度；物联网；微信

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2015）11-00-02

0 引 言

如今，人们对生活品质有着更高的要求，更加关注家居环境对个人健康的影响。在物联网技术的发展下，智能家居应运而生，家庭环境监测系统作为智能家居的重要组成部分，可为用户提供安全、舒适、便捷的生活方式。将物联网技术运用到家居环境检测中，对构建智能家居系统和提高人们生活环境质量具有重要意义。人们对家居生活环境中的温湿度尤为敏感，这时就需要实时实地监测生活环境中的温湿度。利用物联网技术和微信公众平台建立了家庭环境温湿度监测系统，能有效检测家庭环境中温度和湿度的变化，监测数据由节点收集并进行有效预测。微信用户关注系统微信公众账号，可以接入监控点的家庭环境，收集温湿度数据。基于TLink平台的家居环境监测系统可以实时监测家居环境温湿度，甚至每分钟都会给出用户家居环境的温湿度数值，使用户完全掌握家中温湿度的变化情况并做出恰当的反应。

1 系统总体设计

本系统的总体设计如图1所示，开源硬件Arduino控制器作为系统控制的核心使用，配合W5200以太网控制器模块以及DHT22温湿度传感器模块实现整个硬件系统的搭建。整个硬件系统和TLink平台提供东西传感器平台网络通过以太网通信，环境温度、湿度的实时显示，并实现报警事件触发的推送。

2 系统硬件设计

2.1 Arduino核心控制器

Arduino是一款容易学习上手的开源电子原型平台，主要包括硬件和软件两部分[1]。其硬件系统是高度模块化的，通过USB接口与计算机连接，包括14通道数字I/O，其中包括6通道PWM输出，6通道10位ADC模拟I/O，可用USB提供5 V工作电源[2]。Arduino的硬件与软件都遵守开源许可，任何一个人无需授权即可无限制地获得软件代码、电路原理设计图。根据开源设计，任何人都可以定制裁剪出符合需求的设计[3]。

图1 系统设计总体框图

2.2 以太网控制器模块

相对传统的温湿度检测装置，本设计的重点数据已网络化，即可以在线查看生活环境的温度、湿度。以太网控制器采用W5200以太网控制器，它是一种多功能网络接口芯片，拥有10个10/100 Mb/s以太网控制器，可用于高集成、高稳定、高性能和低成本的嵌入式系统[4，5]。系统中使用 W5200，其可以在没有嵌入式操作系统支持的情况下与互联网连接。在内部集成了全硬件的TCP/IP 协议栈、以太网介质传输层（MAC）和物理层（PHY）协议[6，7]。使用W5200模块不需明白以太网控制的具体细节，只需要知道如何使用给出的编程接口即可。

2.3 温湿度采集模块

为了获得更精确的温度和湿度，系统设计采用数字信号输出温度、湿度已校准的DHT22数字温湿度传感器。它采用专用的数字采集技术和温度、湿度传感器技术，保障产品拥有高可靠性以及优秀的稳定性[8]。湿度测量范围0～100%RH，精度±2%RH；温度测量范围-40～125 ℃，精度±0.5 ℃。单线制串行接口，系统集成简易快捷[9，10]。DHT22具备小体积、低功耗、快响应、高性价比等特点，可进行长距离信号传输，非常适合分布式应用。

3 具体实现

3.1 系统工作流程

本系统主要包括监控节点、服务器、客户端，三者之间通过无线路由器连接。系统工作流程如图2所示。

图 2 系统工作流程图

3.2 监测节点工作流程

监测节点采用 Arduino UNO R3 开发板，接有W5200以太网扩展模块，DHT22温湿度传感器。可实现监测节点从DHT22传感器中读取当前环境温湿度的数据，并将数据发送到TLink物联网应用平台的功能。

监测节点对温湿度传感器采集到的数据进行处理，进一步判断，在参照家庭环境适宜温湿度情况下，从而获得家庭环境温湿度描述和评估，根据相应的结果做出相应的判断和估计（如开空调等），监测节点的工作流程如图3所示。

图3 监测节点工作流程图

3.3 服务器端工作流程

服务器端为TLink物联平台服务器，TLink平台将监测节点传感器所采集到的数据进行分析处理和存储，实现对温度、湿度远程实时监测。这样，无论是在家里、办公室还是出差，用户都可轻松了解家里的温湿度条件，其工作流程如图4所示。

3.4 微信与TLink

TLink物联网开放平台支持多种连接协议，轻松连接工业、农业、环境等各类传感器，搭建实时远程监控系统。支持通用API接口，提供一个迅速实现物联网应用的平台。

图4 服务器端工作流程

微信公众号平台是为微信用户提供资讯和服务的平台，开发者在公众号平台中建立公众号、获得接口权限，通过平台提供的开发接口进行微信与TLink平台对接服务[11]。

TLink物联平台服务器保存着从本地上传的数据，等待微信公众平台访问。微信温湿度显示如图5所示。

图5 微信温湿度显示

4 结 语

本系统采用物联网和微信公众号平台结合的模式，实现了家居环境中温湿度的监测，授权用户可以通过微信远程访问。用户操作简单，整个系统的成本低，安装和维护简单，用户可以监测房间内各区域的温度和湿度。同时也可方便地为其它有需求的家庭用户提供数据参考。

参考文献

[1]杨继志，郭敬.Arduino的互动产品平台创新设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2012（4）：39-41.

[2]蔡睿妍.Arduino的原理及应用[J].电子设计工程，2012，20（16）：155-157.

[3]凯姆·卡尔文，泰勒·卡尔文，庞明珠.Arduino与电子制作[J].电子制作，2012（8）：68-73.

[4]王保进，徐太忠，刘恒禹.嵌入式系统以太网控制器驱动程序的设计与实现[J].电子技术，2002（4）：22-25.

[5]胡锦.工业以太网与网络控制器[D].杭州：浙江大学，2004.

[6]邹连英.嵌入式TCP/IP以太网控制器芯片研究与设计[D].武汉：华中科技大学，2006.

[7]夏文，冯国伟，夏武.基于W5200的电能质量远程监控系统设计[J].电气技术，2012（8）：88-91.

[8]刘海成.单总线分布式温湿度监测系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2012（6）：72-73，78.

[9]冯显英，葛荣雨.基于数字温湿度传感器SHT11的温湿度测控系统[J].自动化仪表，2006，27（1）：59-61.

[10]刘路路，张棚，杨牧，等.模拟大气湍流装置中温湿度气压监测[J].电子科技，2013，26（12）：89-92.

[11]谢远超.微信公众号信息服务平台的设计与实现[D].广州：中山大学，2014.