环境监测的物联网软件设计

气象环境监测的物联网软件设计

石海威

，China

Abstract: According to the situation of the meteorological environment monitoring and networking integration, discusses the design and implementation of meteorological environment monitoring system based on Internet of things, the system hardware is composed of two parts, divided into upper and lower machine. The host computer is the monitoring center of the whole system. It is composed of a microcomputer and connected with the lower computer through R32. It can realize the simple analysis and processing of the temperature, humidity and light intensity monitoring data in the meteorological environment. The core components of the lower machine is STM32 MCU and DHT22 temperature and humidity sensor complex, and light sensor BH1750, which complete the parameters of temperature and humidity and light intensity parameters of the collection, processing, display and other tasks, and realize the communication between the host computer and information. System software is also composed of two parts. The upper computer part is developed by C#. It consists of three parts, serial communication, dynamic display and data reception. Each part implements their own functions and is independent of each other. The lower computer software is implemented in C language, which are the main program, the receiving service program, the sending service program and the data acquisition program part. The system has only completed the monitoring of temperature, humidity and light intensity, and has not realized the control of temperature and light intensity, but the system is easy to use, versatile, and has a good application prospect.

Key words: meteorological environment monitoring; Internet of things; C#; host computer; STM32

1. 绪论
   1. 研究背景

随着现在二十一世纪的到来，各种各样的信息处在高速传播的阶段。现在科技在不断的进步，获取信息以及处理信息的技术在不断的发展中，一个国家是否繁荣富强，也与此息息相关。现在信息无处不在，时刻影响着各个领域的发展。而现在随着环境方面的不断变化，人们对气象信息的关注与日俱增。气象信息不仅对我国的农业发展有着不可替代的作用，同时也在工业、航空等方面有着巨大的影响，现在气象信息的数据是否能及时的传递过来，对各个方面的发展都十分的重要。

目前，对于气象数据的收集，采用的还是传统的方式——人工值守观测记录，但是传统的方式有着明显的缺点，例如：不能及时地将数据进行发布等。受到的局限性很大，已经不能满足当前需求。所以需要使用新技术。随着现在科学技术的进步，计算机出现在人们的视野中。计算机不断的发展以及大规模的集成电路的出现，为气象的发展提供了便利，自动化的气象检测系统出现在人们的视野中。自动化的气象监测系统是一种新型的获取气象数据的手段，它能够自动的对气象数据进行收集与处理，将处理完成的数据转变成气象电报与气象报表，从而完成气象数据的收集[3]。在将数据进行收集的时候，获取的数据准确、及时、可靠[4]，而且提高了效率，节约了成本，在一定程度上弥补了传统方法的缺点。

二十一世纪是高速发展的阶段，在这个世纪中各项技术都在迅速发展，各个领域之间都在进行互相融合，因此出现了很多的新技术，而物联网就是其中的一个。它主要就是将由电脑组成的网络进行扩展，将各个物体加入到这个网络中。利用这个概念，将气象网络与Internet 进行连接之后，形成所需要的物联网，那么用户可以自己通过网络去实时的监测气象。当然在气象系统中还存在着很多的不足，因此将身份识别功能加入到系统中，还在其中加入了无线通信协议 Zig Bee。

• 1. 研究意义

物联网的出现就意味着现实世界可以与网络虚拟世界进行融合。主要的过程包括以下两个方面：第一，要利用现在的传感器技术、嵌入式技等计算机技术将所收集的数据进行信息化的处理，处理完成后，将数据通过数据库技术等进行传播，在最后实现“从物到人”；第二，用户在进行检测网络中的各个节点的数据的时候，可以通过网络对进行信息识别的传感器等设备进行控制，从而实现 “从人到物”。

在本课题中，主要是在物联网的基础上进行系统的设计的，在这设计的是一种新型的无线环境监测系统。在对于硬件的设计上，主要使用的是带有传感器的设备，将数据进行收集，然后在进行数据通信的时候，使用的是Zig Bee 无线网络通信，在对物体识别的时候使用的技术是RFID，利用其串口通信以及网络通信的传递方式将数据进行传递，在软件行的设计是使用的开发平台是Java EE。

物联网的出现，为 “物与物”、“人与物”之间的信息的传递、共享提供了捷径，当然在实际的应用中也取得了不错的效果。现在各个领域的发展都在使用它，相信随着社会的不断发展，它的前景是十分广泛的。

• 1. 论文主要工作安排

本文的主要研究工作如下：

（1）系统中的主要由用温度传感器 DHT22、光照传感器BH1750以及单片机 STM32 和上位机管理系统组成。通过它们可以进行气象环境内多点数据采集、系统通讯和监控。

（2）完成上位机系统软件编程及界面设计。上位机管理系统软件采用 C#来开发，设计出较好的界面，利于用户进行人机交互。最后实现了对数据的监测与处理功能。

（3）完成 R32 接口设计方案，实现远距离多节点的数据通信，从而完成对气象环境内多个地点的温湿度以及光照强度的监控。

（4）完成下位机温湿度以及光照强度的采集系统。下位机完成对气象环境的温湿度、光照强度采集，它用 STM32单片机作为核心，完成温湿度与光照强度的采集与显示功能。

1. 系统总体设计方案
   1. 系统功能设计

在本系统中，主要的设计如下：

在对数据进行实时采集的时候，选择的采取地点不同，那么所采取的温湿度的数据就不同，所以需要在不同的地方进行采集。因为温室或者设备存在的需求不同，所以在对温湿度采集的时候，要将关键点或者比较敏感地方的数据进行采集，例如：温室的门口部分等，然后将采取的数据输送到单片机中进行处理，这样就完成了对温室中的多个节点进行数据采集任务。

在进行设计的时候会设定一个标准值，当收集的数据超过时，就要出现报警提示。

对监测设备的要求也是比较高的，其的抗干扰的能力要强，安全性要高，稳定性要高，还能进行远程通信以及存储数据。

在进行数据通信方式的选择中，选用的是R32的串行通信方式，在与上位机进行通信的时候，能达到实时通信的要求，并且传输的距离很远，达到了1 公里以上。

在本系统中，对于数据的记录时间的间隔有一定的要求的，而这个要求来自于用户，根据用户的需求自己进行手动的控制，并将数据的结果记录下来，将其存储起来。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：18051字

相关图片展示：