一种基于物联网技术的环境简便监测与远程管理控制系统方法与流程

1.本发明涉及一种基于物联网技术的环境简便监测与远程管理控制系统方法，属于环境检测技术领域。本系统通过传感器技术进行信息感知与采集，以物联网技术进行系统的架构，以数据库技术进行系统数据的存储与管理，在大数据中心进行数据的处理与可视化，在开发出的手机app以及web界面进行信息的监控与管理。技术领域涉及传感器、无线通信、数据库技术、服务器技术、物联网技术、串口通信技术、app移动端技术、相关硬件技术以及互联网技术等。
技术背景
2.近些年来，随着传感器和物联网以及云服务器等技术的飞速发展，以及人们对于环境保护和环境监督提出的更高要求，利用传感器和无线传感网络等物联网技术来实现智能化的远程管理控制方案被得到广泛的应用，越来越多的企业和机构都致力于在环境监测系统中应用无线传感器网络技术的研究。相较于传统的监测手段主要靠人工现场检测，需要耗费大量的人力物力，智能化环境监控也变成了目前的主流趋势。通过在监测区域内布署大量的廉价微型传感器节点，经由无线通信方式形成一个多跳的网络系统，从而实现网络覆盖区域内感知。对象的信息的采集量化、处理融合和传输应用。


技术实现要素：

3.本发明目的在于利用物联网、云服务器等新技术提供一种环境简便监测与远程管理控制系统。通过传感器来检测与采集环境参数并使用终端的cc2530单片机进行数据的打包处理，利用zigbee无线网络实现多节点的无线采集。由基于cc2530单片机zigbee协调器和 simplelink cc3200无线mcu组成的网关节点，在接收到环境参数之后，使用simplelink cc3200无线mcu将检测到的环境参数上传到阿里云服务器，通过手机app来访问服务器，实现远程监测与控制管理；同时，cc2530单片机通过串口与上位机进行通信，上位机将数据存储到本地数据库进行存储。来实现物联网技术下的环境简便检测和远程控制管理。
4.与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
5.本方案的创新点在于，终端检测节点以cc2530单片机作为核心，通过电池模块进行供电，摒弃传统的电源布线，让整个系统更加简洁。通过传感器模组来检测环境的参数，通过更换不同的传感器来实现不同环境参数的采集。终端节点单片机通过对采集到的环境参数进行判断，从而控制继电器实现自动控制。终端检测节点与网关节点之间通过zigbee网络实现通信，zigbee网络具有低功耗、低延时以及网络容量大的特性，通过网络协调器进行组网，整个网络可以支持超过64000 个zigbee网络节点，能够实现多终端节点的数据采集。通过上位机串口进行通信，上位机向协调器发送控制指令以及接收协调器的环境参数，并将环境数据存储在mysql数据库，实现数据的本地存储。在云服务器对数据进行存储和处理，数据的处理效率很高；同时，云服务器可以进行控制指令的转发，用户端向云服务器发
送控制指令，实现远程控制。开发用户手机app和web网页控制端，为用户提供极大便利，随时随地掌握环境参数并实行管理；在用户端手机app 和web网页设置环境控制功能，实现环境控制，依据相关算法，可对环境的信息转化为曲线图、块状图、统计图等直截了当，还可获取系统给出的有效措施和建议。
附图说明
6.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
7.图1是本发明物联网技术的环境简便监测与远程管理控制系统方法整体示意图。
8.图2是本发明物联网技术的环境简便监测与远程管理控制系统方法终端检测节点示意图。
9.图3是本发明物联网技术的环境简便监测与远程管理控制系统方法网关节点示意图。
10.图4是本发明物联网技术的环境简便监测与远程管理控制系统方法上位机示意图。
11.1-继电器模组、2-rf收发器、3-终端节点cc2530单片机、4-8051 mcu、5-电池模组、6-cc2530调试接口、7-cc2530io控制接口、 8-cc2530时钟、9-zigbee通信模块、10-uart串口、11-传感器模组、 12-simplelink cc3200、13-协调器cc2530单片机、14-阿里云服务器、 15-上位机、16-终端节点、17-网关节点、18-用户终端、19-cc3200时钟、20-cc3200 io控制接口、21-cc3200调试接口、22-电源模块、 23-wifi网络处理器、24-arm cortex-m4 mcu、25-串口通信软件、26-mysql数据库。
具体实施方式
12.如图1所示的基于物联网技术的环境简便监测与远程管理控制系统方法，包括终端监测节点(16)、网关节点(17)、云服务器(14)、上位机(15)和用户终端(18)。终端监测节点(16)包括终端检测模块、无线通信模块、电池模块以及调试接口；网关节点(17)包括无线通信模块、远距离通信模块、供电模块以及调试接口。、；云服务器(14)采用阿里云服务器；上位机(15)包括串口通信软件以及 mysql数据库；用户终端(18)包括手机app和web界面。该系统分为硬件系统部分和软件系统部分，终端通过传感器来采集环境参数，利用单片机进行自动控制，利用云平台以及上位机进行数据分析处理，终端用户利用网络进行访问以及下发命令，从而实现实现物联网技术下的环境简便检测和远程控制管理。
13.进一步地，端监测节点(16)以cc2530单片机(3)作为终端的核心，以8051芯片(4)作为核心处理器。检测模块使用传感器模组 (11)来进行环境参数的检测，传感器模组(11)通过io控制接口 (7)与单片机进行连接。所述的无线通信模块使用zigbee无线通信模块(9)来进行数据的采集，通过rf收发器(2)收发器来增大zigbee 网络的通信范围。所述的电池模块使用供电电压在2v-3.6v之间的电池模组(5)进行供电。
14.进一步地，传感器模组(11)包括温湿度传感器dht11、烟雾传感器mq-2，氧气浓度传感器ze03-o2，甲醛浓度传感器甲醛探头+ch20，光照强度传感器opt3001。
15.进一步地，终端节点通过单片机进行自动控制，通过调试接口(6) 进行代码的烧录，通过代码设置环境参数的阈值，当传感器模组(11) 检测到的环境参数与设定的阈值不
符时，单片机自动通过改变继电器模组(1)的电压控制的开关来实现自动调节，继电器模组(1)通过 io控制接口(7)与单片机进行连接。通过时钟模块(8)进行计时，每5s触发一次环境参数的发送函数。
16.进一步地，继电器模组(1)包括湿度调节继电器、消防系统继电器、烟雾报警设备继电器、灯光继电器和风机继电器。
17.进一步地，网关节点由cc2530单片机(13)和simplelink cc3200 (12)两部分组成。通过电池模组(5)进行供电，供电电压在2v
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3.6v之间。网关节点的cc2530单片机(13)以8051芯片(4) 作为核心处理器。通过zigbee通信模块(9)接收来自终端检测节点的环境参数，通过串口(10)实现与上位机(15)之间的数据通信。网关节点的simplelink cc3200(12)采用arm cortex-m4(24)内核进行数据的处理，通过时钟模块(19)来实现发送函数的定时触发。远距离通信模块采用simplelink cc3200无线mcu的wifi网络处理器(23)来实现远距离通信，通过wifi网络将数据上传到云服务器 (14)。
18.进一步地，云服务器(14)采用阿里云服务器，可以接收来自网关节点(14)的环境参数，并将参数在云端进行存储，用户通过网络访问云服务器来实时获取环境参数。云服务器可以接收来自用户端的控制指令，并进行控制指令的转发。
19.进一步地，上位机由串口通信软件(25)和mysql数据库(26) 两部分组成。通过串口通信软件来接受zigbee网络协调器节点的环境参数，将接收到的环境数据通过mysql数据库(26)进行存储，同时上位机软件通过读取mysql数据库(26)的数据，实现数据库数据的可视化操作。
20.进一步地，用户终端(18)主要有手机app与web网页两种方式。用户通过internet来访问云服务器(14)实现环境数据的实时监测，并通过云平台转发控制指令，终端监测节点(16)接收到控制命令之后，通过与io控制接口(7)连接的继电器模组(1)来控制环境调节设备，来实现远程控制。
21.以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于物联网技术的环境简便监测与远程管理控制系统方法，包括终端监测节点(16)、网关节点(17)、云服务器(14)、上位机(15)和用户终端(18)，所述的终端监测节点(16)包括终端检测模块、无线通信模块、电池模块以及调试接口；所述的网关节点(17)包括无线通信模块、远距离通信模块、供电模块以及调试接口；所述的云服务器(14)采用阿里云服务器；所述的上位机(15)包括串口通信软件以及mysql数据库；所述的用户终端(18)包括手机app和web界面。系统针对小型室内场所进行开发，分为硬件系统部分和软件系统部分，终端通过传感器来采集环境参数，利用单片机进行自动控制，利用云平台以及上位机进行数据分析处理，终端用户利用网络进行访问以及下发命令，从而实现实现物联网技术下的环境简便检测和远程控制管理。2.根据权利要求1所述的物联网技术的环境简便监测与远程管理控制系统方法方法，其特征在于，所述终端监测节点(16)以cc2530单片机(3)作为终端的核心，以8051芯片(4)作为核心处理器。检测模块使用传感器模组(11)来进行环境参数的检测，传感器模组(11)通过io控制接口(7)与单片机进行连接。所述的无线通信模块使用zigbee无线通信模块(9)来进行数据的采集，通过rf收发器(2)收发器来增大zigbee网络的通信范围。所述的电池模块使用供电电压在2v-3.6v之间的电池模组(5)进行供电。3.根据权利要求1所述的物联网技术的环境简便监测与远程管理控制系统方法，其特征在于，所述的单片机进行自动控制，通过调试接口(6)进行代码的烧录，通过代码设置环境参数的阈值，当传感器模组(11)检测到的环境参数与设定的阈值不符时，单片机自动通过改变继电器模组(1)的电压控制的开关来实现自动调节，继电器模组(1)通过io控制接口(7)与单片机进行连接。通过时钟模块(8)进行计时，每5s触发一次环境参数的发送函数。4.根据权利要求1所述的物联网技术的环境简便监测与远程管理控制系统方法，其特征在于，所述的网关节点由cc2530单片机(13)和simplelink cc3200(12)两部分组成。通过电池模组(5)进行供电，供电电压在2v-3.6v之间。网关节点的cc2530单片机(13)以8051芯片(4)作为核心处理器。通过zigbee通信模块(9)接收来自终端检测节点的环境参数，通过串口(10)实现与上位机(15)之间的数据通信。网关节点的simplelink cc3200(12)采用arm cortex-m4(24)内核进行数据的处理，通过时钟模块(19)来实现发送函数的定时触发。远距离通信模块采用simplelink cc3200无线mcu的wifi网络处理器(23)来实现远距离通信，通过wifi网络将数据上传到云服务器(14)。5.根据权利要求1所述的物联网技术的环境简便监测与远程管理控制系统，其特征在于，所述的云服务器(14)采用阿里云服务器，可以接收来自网关节点(14)的环境参数，并将参数在云端进行存储，用户通过网络访问云服务器来实时获取环境参数。云服务器可以接收来自用户端的控制指令，并进行控制指令的转发。6.根据权利要求1所述的物联网技术的环境简便监测与远程管理控制系统方法，其特征在于，所述的上位机由串口通信软件(25)和mysql数据库(26)两部分组成。通过串口通信软件来接受zigbee网络协调器节点的环境参数，将接收到的环境数据通过mysql数据库(26)进行存储，同时上位机软件通过读取mysql数据库(26)的数据，实现数据库数据的可视化操作。7.根据权利要求1所述的物联网技术的环境简便监测与远程管理控制系统方法，其特征在于，所述的用户终端(18)主要有手机app与web网页两种方式。用户通过internet来访
问云服务器实现环境数据的实时监测，并通过云平台转发控制指令，终端监测节点接收到控制命令之后，通过与io控制接口(7)连接的继电器模组(1)来控制环境调节设备，来实现远程控制。

技术总结
本发明公开了一种基于物联网技术的环境简便监测与远程管理控制系统方法，包括终端监测节点、网关节点、云服务器、上位机和用户终端，所述的终端监测节点包括终端检测模块、无线通信模块、电池模块以及调试接口；所述的网关节点包括无线通信模块、远距离通信模块、供电模块以及调试接口；所述的云服务器采用阿里云服务器；所述的上位机包括串口通信软件以及MySQL数据库；所述的用户终端包括手机APP和web界面。该系统通过传感器来采集环境参数，传感器搭载在单片机上，使用单片机进行终端控制。网关节点利用无线通信模块实现多节点的采集，通过远距离通信模块将数据发送到云平台，利用云平台实现数据的处理。利用串口通信获取环境参数，将参数存储在本地数据库。用户终端通过网络访问云平台来实时获取监测节点的环境参数，实现环境监测与远程控制。实现环境监测与远程控制。实现环境监测与远程控制。


技术研发人员：杜楠楠 蔡绍硕 蔡同建
受保护的技术使用者：武汉建春科技有限公司 青岛海纹智慧农业科技有限公司
技术研发日：2022.01.11
技术公布日：2023/7/25