智能环境信息采集系统设计

陈新锐

在21 世纪信息高速化的背景下，我国科技在世界领域的不断创新，社会经济发展随之加快，各式各样的智能设备越来越多地出现在我们工作和生活中。智能移动互联是一种以互联网技术为核心，通过不断地扩展与延伸而产生的新兴智能化技术产业，通过与类型丰富的传感器设备连接，进而实现在任何时间、任何地点，机器与物体能够互相连接。

在移动互联领域的开发与使用中， ESP32?Wi?Fi模块由于使用简易、功能强大、性价比高等优良特性而备受开发者的青睐[1] 。具备无线通信功能核心控制器的出现，让更多的开发者得以接触移动互联领域，进行智能互联项目研究与开发，使传感器在人们生活中发光发亮。得益于大量的传感器数据交互，人们的出行、工作、生活等变得更加便捷。本文针对传统环境采集系统工作过程中存在的问题，设计基于MQTT 技术的智能环境监测系统。

1系统组成结构

按照功能作用将系统分为采集层、控制层、传输层和应用层。采集层由温湿度、超声波、气体浓度、人体红外、光照等传感器分散部署，以获取周边环境信息;控制层由ESP32 汇集各种传感器的实时数据信息，并可以对排气、调光、加热、降温、加湿、声光报警等控制单元进行操作;传输层包括有线传输和无线传输两个部分，ESP32 控制中心内部采用有线连接方式，外部通过Wi?Fi 以MQTT 方式与OneNET?中国移动物联网开放平台无缝连接[2] 。

系统上电后，ESP32 控制中心自动获取各传感器的实时数据信息，并上传至云服务中心，通过打开已联网的移动客户端的APP 或者网页，可以跟控制中心建立无线通信连接，实时查看各传感器的参数值。控制中心还会对各传感器采集数据做阈值判断，如果采集数据超过设定的安全值，将会向移动客户端推送报警信息，客户可以通过移动端反向远程控制现场设备。系统组成结构如图1 所示。

该系统采用各种传感器来监测周边环境的参数值，由ESP32 作为控制中心，通过其构建的Wi?Fi 无线网络来传输环境参数，转发数据并反向控制排气、调光、升降温等相关执行单元，最终可在APP 或网页界面实时显示所监测环境的状态。

2硬件电路搭建

（1）核心处理器

ESP32 集成了2.4GHz Wi?Fi 和Bluetooth 双模，具有超高的射频性能、稳定性、通用性和可靠性，以及超低的功耗。可以在Linux 或Windows 平臺下通过ESP?IDF 编程工具进行开发。

（2）传感器模块

各传感器与ESP32 主控之间的电路连接关系如图2 所示，传感器实质上是一种智能检测反馈装置，可以实现电信号、温度、热量、降雨量、气体浓度、噪声分贝量等信息的传输与处理。随着传感器技术的快速发展，传感器被广泛应用在各行各业的智能设备中。

3软件系统设计

监控显示界面的开发主要在OneNET?中国移动物联网平台上完成。通过APP 或网页端访问OneNET 平台，网页版的平台内容可以同步显示到APP 或网页端，即可实时查看系统各个传感器当前所测的数据值，也可查看到当前值与过去值之间相对变化趋势的折线图。监控显示界面如图3 所示。

基于MQTT 与OneNET?中国移动物联网平台连接，需要对CONNECT 报文中客户端ID、用户名和密钥等重要信息参数进行设置，在报文数据信息成功发送之后，即可进入OneNET 平台，在产品状态信息栏可看到设备显示在线状态[3] 。

4总结

本文主要阐述了基于ESP32 主控和MQTT 技术的智能环境信息采集系统。该系统可以实时监测周边环境的温湿度、障碍物距离、气体浓度、人体红外、光照、风速等参数，并通过Wi?Fi 将环境参数数据上传至云服务中心，工作人员通过APP 或网页端可以实时、高效地查询环境信息并执行相应反向控制操作。该采集系统具有功能架构齐全、可靠性强、实时性高、节能环保、维护管理便捷等特点，具有良好的市场应用前景。