基于物联网平台的温度实时监测系统设计.docx

--专业文档-可编辑-- -- 基于物联网平台的温度实时监测系统设计 摘要：利用开源硬件 Arduino 和 YeeLink物联网平台设 计了环境温度实时监测系统。系统通过温度传感器 DS18B20 实时捕获环境温度，传送至 YeeLink物联网云平台，使用智能手机为操作终端，远程实时查看温度，实现通过网络实时监控环境温度功能。 关键词：传感器；网络监控；温度监控； Arduino ；物联 网 DOIDOI： 10.11907/rjdk.1511572 中图分类号： TP319 文献标识码： A 文章编号： 1672-7800（ 2016）005-0085-02 引言 物联网技术和产业的发展将引发新一轮信息技术革命 和产业革命，是信息产业领域未来竞争的制高点和产业升级 的核心驱动力。 互联网公司 3 巨头百度、 阿里巴巴和腾讯， 2014 年物联网和智能硬件布局迅速提速： 2014 年 3 月，阿里巴巴与美的 合作，共建基于阿里云的物联网开放平台，实现对家用电器 的连接对话和远程控制，美的也发布了首款基于阿里云的智 能空调；而百度也正式开放了名为“ BaiduInside ”的创新智 能硬件合作计划。腾讯在 2014 年 10 月启动了 QQ 物联智能硬件开放平台，将 QQ 账号体系和关系链开放给智能家居、可穿戴设备、智能车载等合作伙伴，实现用户与设备、设备与设备之间的互联互通。目前微信是离用户最近的移动入口 之一， 2015 微信开放硬件接口， 广泛吸纳第三方智能硬件团队进驻，将加速微信 App 打造的物联网进程。 温度是和生活环境密切相关的物理量，温度的变化会给 我们的工作、 生活带来重大影响， 温度测量及控制至关重要。 传统远程监控基于 PC技术，系统的部署和研究成本高，稳定性、可扩展性受到限制，搭建服务器周期长、费用高、技术难度大。通过运用物联网云服务平台，设计出一种基于物联网云服务的温度远程监控系统，使用智能手机为操作终 端，通过移动网络与物联网云服务平台实时互连， 移动性好、方便快捷，能远程实时查看和控制温度，自动更新远程监控 系统，具可扩展性、移动性。 系统总体架构 本系统由 Arduino UNO 微控制器、网络传输模块 W5100、 YEELINK云服务器等部分组成。系统主要实现温度数据的采 集、分析、显示和上传功能。通过 DS18B20传感器获取数据 传至 Arduino UNO 板，再经过 W5100 网络扩展模块， 上传至 yeelink 物联网平台。使用智能手机为操作终端，通过移动网 络与物联网云服务平台互连，远程实时查看温度，实现对温 度的远程监测和处理。 系统硬件设计 2.1 Arduino UNO Arduino 是开源软硬件开发平台，包含各种型号的硬件 板和 IDE 软件。此开源硬件通过连接各种传感器检测环境参 数，通过运行软件控制舵机、步进电机等输出装置来控制外 界环境。硬件板上的微控制器通过 Arduino 的专用编程语言 来编写程序，这种语言是建立在 C/C++基础上的，把 AVR 单 片机（微控制器）相关参数设置都函数化。 2.2 W5100 网络扩展板 Arduino W5100 网络扩展模块， 可以使 Arduino 成为简单 的 Web 服务器， 或者通过网络控制读写 Arduino 的数字和模 拟接口等网络应用，可直接使用 IDE 中的 Ethernet 库文件便 可实现一个简单 Web 服务器。该版本支持 mini SD 卡（ TF卡） 读写，该扩展板采用了可堆叠的设计，可直接插到 Arduino 上，其它扩展板也可插上去。 Arduino W5100 网络扩展模块支持全硬件 TCP/IP协议： TCP、 UDP、 ICMP、 IPv4 ARP、 IGMP、 PPPoE、 Ethernet 。 内嵌 10BaseT/100BaseTX以太网物理层。支持自动应答（全 双工 / 半双工模式），支持自动 MDI/MDIX ，支持 ADSL连接（支 PPPoE协议，带 PAP/CHAP验证），支持 4 个独立端口。内部 16K 字节存储器进行 TX/RX缓存。 3.3V 工作电压， I/O 口 可承受 5v 电压。有 6 个 IO 口可以控制： SPI 4个口， 1 个复 位口， 1 个中断口。 2.3 温度信号采集单元 传统的温度检测设计使用热敏电阻器件，利用温度对其 阻值的影响，将温度变化的电流或电压采集，进行 A/D 转换后将温度显示出来。这种 A/D 转换测量温度的电路，感温电路复杂，测量精度较低。 本系统采用的温度采集单元是 DS18B20 温度传感器， 体积小、硬件开销低、抗干扰能力强、精度高、耐磨耐碰、使 用方便、封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温