基于物联网的智能环境监控设备

杨运祺 刘庚其 杨一帆 丁婷 刘搏飞

编者按：随着科技的飞速发展以及经济实力的提升，人们也越来越注重环境的质量以及保护环境的理念，基于物联网的智能环境监控设备可以有效监测周围环境的状况，能将检测信息准确传回终端，提高利用率。主要提升系统的功能组成、硬件设计，依靠多个传感器对周围环境状况进行监控，从而对环境进行有效的保护。

智能环境监控设备的功能

研究意义

现有的智能环境监控装置因为传感器安装过多，比较笨重，这样也就导致其安装起来比较麻烦，安装时需要挖较深的基坑，并现场焊接组装，出现不便于组装的问题，为此我们提出一种基于物联网的智能环境监控设备，该设备不仅在检测精度上取得了优异成果，还便于安装，同产品竞争下表现突出，商业潜力巨大，对环境保护、社会环境净化有着十分重要的意义。

设备的功能

环境监控是环境保护及管理工作的重要基础，随着经济的快速发展，越来越多的人开始关心所处环境质量的好坏，要求环境保护及管理工作效率提高、质量提高、加大透明度。通过信息化技术的应用，改变传统环境监测手段，运用新的通讯网络技术对污染源及环境质量实施长期、连续、有效监测，科学准确、全面高效地监测、管理所辖区域的环境状况，使环保部门的环境管理工作达到监测科学、管理高效、执法公正的新境界，现有的物联网的智能环境监控装置越来越发达，安装有多个种类的传感器，并将信息传输给使用者，供使用者足不出户也能了解到外部的情况。

智能环境监控设备的硬件设计

设备的总构成

监测设备构成：竖杆、安装架、显示装置、控制柜、太阳能板、气压感应装置、温湿度传感器、空气微颗粒监测装置、风向感应装置、风速感应装置、连接架、抱箍、螺纹套、螺纹柱、卡槽、柱形槽、电机、旋转蛟龙、滑轨、滑块、限位块、轴杆。

基于物联网的智能环境监控设备具有组装方便、安装简单的优点，其工作原理如下：

使用时，将竖杆下端插在地面上，启动电机，使得电机带动旋转蛟龙旋转，使得旋转蛟龙深深地钻入地面，对竖杆进行固定，再将安装架安装在竖杆的上端，显示装置和控制柜也安装在竖杆的外部，再接好导线，即完成了对整个装置的安装，操作简便，无须再深挖基坑，也能够固定牢固。在另外一个实施例中，安装架为外壁固定连接有气压感应装置、温湿度传感器和空气微颗粒监测装置，安装架的顶部固定连接有风向感应装置和风速感应装置。太阳能板用于对整个装置提供电能，多个传感器用于检测环境数据，控制柜内部含有一些信号交互装置，用于与服务器进行信号交互，显示装置上可以显示多个传感器所测得的实时信息，且每过一定的时间就会向服务器发送传感器所测得的信息，其中空气微颗粒监测装置采用TSP总悬浮物颗粒传感器，用于检测空气中的微颗粒浓度。

设备的传感器及网络的设计

1.传感器设计

基于物联网的智能环境监控设备上所使用的传感器包括气压传感器、温湿度传感器、空气微颗粒传感器、风向传感器、风速传感器;传感器的类型也是多种多样的，包括电阻式传感器、复合型传感器、智能传感器等，使得该设备具有较强的抗干扰能力、自补偿和计算功能以及自检、自校、自诊断功能，采集到的数据精度高，能够适应恶劣环境。

在设计传感器时，会将传感器与总控制系统连接到构件，使得信息傳输速率、效率大大提升。设备上所携带的传感器能够通过控制终端发出的指令采集周围环境的参数数据，包括环境气压、温湿度、空气微颗粒含量、风速风向，进过系统智能化处理后传送至控制终端。

2.网络设计

传感器的组成以及华为的5G通讯芯片为该智能环境监控设备的心脏。在监测到环境参数后，传感器需要通过传输系统将它们传输至控，最终通过联网真正实现管理员对当地环境的实时监测。

设备内部网络部分采用华为5G芯片，使得终端进行超远程控制时几乎没有延迟，资源的利用率大大提高，信息获取速率得到一个质的提升;为方便使用，手机移动端也在系统的设计范围内，借助5G的技术亦能实现手机移动端的超远程控制，最终完成网络部分的设计。

结束语

本智能环境监控设备的设计将物联网技术及最新的5G技术和环境保护及监测联系起来，对环境保护和对恶劣地区的探索做出了一定的贡献。

参考文献：

[1]潘新元，刘志强，张礼麟，等.基于物联网技术的农业环境监控系统设计[J]无线互联科技，2020，17（4）：46-47.

[2]陈创业，陈蕊，胡天让，等.基于物联网技术的蛋鸡饲养环境监测系统[J]国外畜牧学（猪与禽）2021，41（04）：100-102.

第一作者：杨运祺（2000—），男，汉族，福建福州人，在读本科，单位：福州工商学院工学院电子信息工程专业。