根据物联网的环境监测实现研究
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基于物联网的环境监测实现研究
戴礼森
工作完成日期: 2010.4
报告提交日期: 2011.1 -`
摘 要
近年来物联网（The Internet of things）的概念和技术逐渐成为研究的热点，被认为它是继计算机、互联网与移动通信网之后信息产业发展又一次浪潮，开发应用前景巨大。物联网是通信网络的延伸，它能够使我们的社会更加自动化，降低生产成本提高生产效率，借助通信网络随时获取远端的信息。而作为物联网技术基础的无线传感器网络是当前国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。本文研究了物联网技术在环境监测系统的应用，尤其是在严酷环境中对环境参数的检测和采集，对无线传感器网络的几种关键技术，如节点供电、自组织路由，以及和互联网的连接等进行了研究，给出了具体解决方案、硬件和软件路由设计等。
关键词： 物联网、无线传感网、环境监测、ZigBee、TinyOs
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目 录
1 前言 ......................................................................................................................... 3
2 物联网与无线传感网 ............................................................................................. 5
1.1. 环境监测典型应用 ................................................................................... 5
3 物联网环境监测系统设计 ..................................................................................... 7
3.1无线采集节点设计 ........................................................................................... 7
3.1.1节点结构及功能设计 ............................................................................. 7
3.1.2 硬件设计 .............................................................................................. 10
3.2 节点路由协议实现 ....................................................................................... 12
3.3 无线网关设计 ............................................................................................ 16
3.3.1网关与上位机通讯协议 ....................................................................... 17
3.3.2 网关路由协议实现 .......................................................................... 21
3.4 上位机通信与数据分析处理 ........................................................................ 23
3.4.1 上位机通信软件结构 .......................................................................... 23
4 结束语 ................................................................................................................... 27
1 前言
近年来物联网的概念和技术被广泛关注，普遍认为它是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业发展又一次浪潮，开发应用前景巨大。美国研究机构Forrester预测，物联网所带来的产业价值要比互联网大30倍，将形成下一个万亿元级别的通信业务。
所谓物联网是指通过信息传感设备，按约定的协议实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络，其主要特征是通过射频识别、传感器等方式获取物理世界的各种信息，结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互，采用智-`
能计算技术对信息进行分析处理，从而提高对物质世界的感知能力，实现智能化的决策和控制
中国政府和领导人对物联网高度重视，国家主席胡锦涛、国务院总理温家宝等领导在不同场合多次强调要依靠科技创新，引领经济发展；要注重经济结构调整和发展模式转变，重视新兴产业的发展等问题；明确提出了“感知中国”的理念，自此“物联网”提到国家议事日程。为抢占未来信息技术的制高点，我国政府也制定了相应的物联网研究和发展计划，并提出“感知中国”的概念。而且在2010年政府工作报告中更是指出，中国要大力培育战略性新兴产业，并特别提出要加强物联网的研发应用。
物联网研究起步于90年代末期的美国军方，2001年起DARPA每年都投入千万美元进行物联网技术研究。麻省理工学院、加州大学伯克利分校等高校，Intel、HP等IT公司进行了大量物联网的基础理论和关键技术的研究。我国物联网的研究与发达国家同步。2001年中科院成立了微系统研究与发展中心。 2002年至2009年期间，国家自然基金和“863”计划共支持物联网项目144项。中科院上海微系统所和清华、浙大、国防科大等院校较早地开展了物联网的相关研究。
国外大部分物联网产品的研发仍处于理论研究和小规模试验阶段，目前仍处于技术膨胀期，没有形成统一的技术标准，距离成熟实际应用仍需几年时间。Dust Networks、Crossbow Technologies等公司的物联网系列产品已走出实验室，进入应用测试阶段。国内物联网产品的研发与标准化工作还处于起步阶段。
作为物联网技术基础的无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是当前国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。它综合了传感器、RFID技术、嵌入式计算、现代网络及无线通信和分布式信息处理等技术，能够通过各类集成化的微型传感器协同完成对各种环境或监测对象的信息的实时监控、感知和采集，这些信息通过无线方式被发送，并以自组织多跳的网络方式传送到用户终端，从而实现物理世界、计算世界以及人类社会这三元世界的连通。
本文报告了物联网技术在环境监测系统的应用，尤其是在严酷环境中对环境参数的检测和采集，对几种关键技术，如节点供电、自组织路由，以及和互联网的连接等进行了研究，给出了具体解决方案结构设计、路由设计等。 -`
2 物联网与无线传感网
一般来说，传感器网络相当于物联网中的“感知层”，对于物体的运动和所处环境通过传感器网络进行搜集和整理，数据则通过传输网络传输到应用层，进行运算、处理、反馈或者实施等等，有人把物联网等同于传感器网，这是不全面的。以互联网为代表的计算机网络技术是二十世纪计算机科学的一项伟大成果，它给我们的生活带来了深刻的变化，然而在目前，网络功能再强大，网络世界再丰富，也终究是虚拟的，它与我们所生活的现实世界还是相隔的，在网络世界中，很难感知现实世界，很多事情还是不可能的，时代呼唤着新的网络技术。可以预见，在不久的将来，无线传感网络将给我们的生活带来革命性的变化
图1 物联网数据链
1.1. 环境监测典型应用
在某些严酷环境中，如桥梁、水坝、矿山等部署相应的传感器节点，通过自组织路由形成无线传感网，再由网关接入互联网。也同样适用远端无人值守机房、感知家庭、农作物灌溉情况、土壤空气情况、牲畜和家禽的环境状况和大面积的地表监测、气象和地理研究、洪水监测等场所。参数传感器可以是位移传感器、震动传感器、液位传感器、压力传感器、温度传感器等。其典型应用如图2、图3 所示。 -`
图2 矿井环境检测系统
图3 桥梁状态检测
举例来说，目前我国煤矿采用的煤矿支架压力监测系统都是以工业CAN总线为基础，井下监测系统与地面信息中心通过电缆或光纤连接，构成有线信息传输网络，网络结构相对固定，不适合掘进工作面延伸的动态变化要求。将带有压力传感器的节点嵌入到各支架上形成自组织路由传感器，即可有效解决压力等环境参数采集和检测任务，随着工作面的移动而通信不受影响，如图4所示。
CAN 总线
上位机 数据分析与处理 地面 协议转换 -`
图4.矿井环境监测系统
在图4中，各个无线矿压采集节点和无线网关之间形成一个自组织的网络，无线矿压采集节点采用电池供电，无线网关采用稳压电源供电，通过CAN总线实现地面数据监视和处理部分与井下设备通信。
系统可以通过光纤环网、电话线或者电缆实现地面系统与井下压力采集系统的通信和传输。上位机实现数据分析与处理并接入互联网。
3 物联网环境监测系统设计
作为环境参数监测的一个具体应用，在下述描述中以压力参数为例。
3.1无线采集节点设计
3.1.1节点结构及功能设计
无线传感器节点是无线传感网络的组成单元，可以看作是一种非常小型的计算机，一般由以下四个部分组成：传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块。无线传感器网络可以在任何时刻、任何地点不需要任何现有基础网络设施，包括有线和无线设施支持的条件下，快速构建起一个移动通信网络。网络的运行维护管理等完全在网络内部实现，网络还需要一些基站来建立传感器网络与外界的联系，但各传感器节点构成的网络依然是一个自组织的无中心的无线网络。
图 5 无线传感节点结构
基于物联网的智能化环境监测系统研究平台
·网络地带
基于物联网的智能化环境监测系统研究平台
申小艳 张昊辰 张欣玲（河南省电子规划研究院有限责任公司，河南郑州４５００００）
摘 要：本文通过对重点污染源排放状态的自动监控，及时、准确、全面地反映环境质量现状及趋势，为环境管理、污染源控制、环境规划、 环境评价提供客观的科学依据，采用了计算机、通讯和自动化领域最新的产品和技术，从而构建新一代的污染源在线自动监测（监控）系统。 关键词：物联网；环境；检测（监控）；平台
哥本哈根气候峰会在２００９年ｌ２月举行，许多国家希望达成
一份具有约束力的二氧化碳减排协议。与此同时，各国都陆续
将物联网的建设上升到国家战略的层面，旨在通过物联网的应
用实现节能减排，成就低碳经济。物联网作为低碳经济革命的
技术创新之一，是要在能源流的整个过程中提高能源生产率和
降低二氧化碳的排放。低碳经济社会的特点是要建立能源互联
网，使得不同形式、不同时空的能源可以得到聪明的使用。这既
可以大幅度地减少能源消耗和二氧化碳排放，同时又可以大幅
度地提高人们的生活质量和便利性。 １系统总体设计
１．１异构自组织无线传感器网络 拟采用三层架构：底层节点包括信息采集设备等；中间层
由车载设备节点或多跳转发设备构成；上层由位置固定的网关
节点组成。 １．２平面型环境监测气体传感器
气体传感器：一是提高灵敏度和工作性能，降低功耗和成
本，缩小尺寸，简化电路，与应用整机相结合，这也是气体传感
器一直追求的目标。二是增强可靠性，实现元件和应用电路集
成化，多功能化，发展ＭＥＭＳ技术，发展现场适用的变送器和智
能型传感器。 １．３环境与气象监测信息处理中心及通讯终端
监控中心采用标准的Ｂ／Ｓ系统架构，同时采用通用的软、
硬件产品，并规范数据存储格式，使系统具有兼容性强、规模
易扩展的特性。定制移动终端采用ＣＰＵ＋ＤＳＰ核的硬件架构，可
以实现高速的数据处理能力。丰富的外部接口和高亮度大屏
基于物联网技术的环境监测与控制系统设计
基于物联网技术的环境监测与控制系统设计
随着科技的不断进步和发展，物联网技术的应用越来越广泛。物联网技术通过无线传感器网络将物理世界与数字世界连接起来，实现了设备之间的互联互通。基于物联网技术的环境监测与控制系统设计将成为未来智能化城市建设中不可或缺的一环。
一、环境监测与控制系统的意义
1.1 环境保护意义
随着工业化进程的加快和城市化的不断推进，环境污染问题日益突出。基于物联网技术的环境监测与控制系统可以实时监测环境参数，如空气质量、水质、土壤质量等，帮助我们了解环境污染的状况，并及时采取相应的控制措施，以实现环境保护。
1.2 资源节约意义
通过对环境参数进行监测，可以及时发现和解决存在的问题，有效节约资源的消耗。例如，通过对能源使用情况的监测，可以优化能源的使用，提高能源利用效率；对水资源的监测，可以及时发现水资源浪费现象，提高水资源利用效率等。这些措施的实施，可以最大限度地节约资源的消耗，降低社会成本。
二、基于物联网技术的环境监测与控制系统设计策略 2.1 传感器网络布局
设计者需要根据监测对象和监测要求，合理布局传感器。在环境监测中，传感器用于感知环境的物理参数，例如温度、湿度、气压、光照强度等。传感器节点应该根据具体场景需求进行布局，使得监测范围覆盖全面，测量精度高。同时，要考虑传感器节点之间的通信方式，以保证数据的高效传输。
2.2 数据采集与处理
采集到的环境数据需要经过处理才能变得有用。设计者可以使用现代的数据处理技术，对传感器所采集到的原始数据进行滤波、校正和压缩等处理，以提高数据的准确性和可用性。同时，为了保证数据的实时性和有效性，可以使用数据压缩算法和数据缓存技术，避免数据丢失和冗余。
2.3 数据传输与存储
在基于物联网技术的环境监测与控制系统中，数据的传输和存储是关键环节。传感器节点采集到的环境数据需要通过网络传输到云服务器或中心控制器进行存储和分析。设计者需要选择合适的通信协议和网络技术，使数据能够稳定、可靠地传输。同时，为了保证数据的安全性和机密性，还需要使用数据加密技术和身份验证机制。
基于物联网技术的智慧农业大棚监测系统研究
基于物联网技术的智慧农业大棚监测系统研究
一、引言
随着科技的飞速发展，物联网技术已逐渐渗透到各行各
业，为现代社会带来了诸多便利。农业作为国民经济的基础
产业，正面临着资源短缺、生产效率低下等诸多挑战。因此，
将物联网技术应用于农业领域，实现农业生产的智能化、精
细化、高效化，已成为当今世界农业发展的重要趋势。本文
旨在研究基于物联网技术的智慧农业大棚监测系统，以提高
农业生产效率、降低生产成本、优化资源配置，为推动农业
现代化作出贡献。
二、物联网技术及其在农业中的应用
物联网技术通过感知设备对物理世界进行感知和识别，
利用通信网络技术进行数据传输和处理，最终实现人、机、
物之间的智能化互联。在农业领域，物联网技术可实现农业
生产环境的实时监测与调控、农业生产过程的精细化管理、
农产品质量安全溯源等功能，为农业生产提供全方位的技术
支持。
三、智慧农业大棚监测系统的总体设计
智慧农业大棚监测系统的总体设计是实现该系统功能
和性能的关键。首先，进行系统需求分析是不可或缺的一步。通过深入调研农业生产现状和农民的实际需求，明确系统需
要实现的功能，如实时监测大棚内的环境参数、远程控制大
棚设备等。同时，还需要考虑系统的性能需求，如数据传输
的稳定性、实时性，以及数据处理的准确性等。
在明确系统需求后，进行系统架构设计是接下来的重要
任务。架构设计需要考虑系统的整体性和可扩展性，确保系
统能够稳定、高效地运行。本研究采用三层体系结构，即感
知层、网络层和应用层。感知层负责数据的采集，通过各类
传感器实时感知大棚内的环境参数；网络层负责数据的传输，
将感知层采集的数据安全、快速地传输至服务器；应用层则
负责数据的处理和应用，通过对数据的分析为农业生产提供
决策支持。
此外，系统关键技术的研究也是总体设计中的重要环节。
本研究涉及的关键技术主要包括传感器技术、数据传输技术
和数据处理与分析技术。传感器技术需要解决的是如何准确、
稳定地感知大棚内的环境参数；数据传输技术需要确保数据
基于物联网的智能环境监测系统
基于物联网的智能环境监测系统
随着科技的进步和社会的发展，越来越多的智能化产品开始出现在我们的生活中。其中，基于物联网技术的智能环境监测系统受到越来越多的关注。在这篇文章中，我将会对这种系统进行详细的介绍，并且探讨其在未来的发展前景。
一、什么是基于物联网的智能环境监测系统
基于物联网的智能环境监测系统是指由多个传感器、执行器、微控制器等组成的系统，将所有环境参数集成到一起，通过各种交换机制彼此交流并协同工作，以实现对环境的全面监测和管理。该系统可以完成对温度、湿度、气体浓度等环境参数的分析，并予以及时反馈和控制。从而，人们可以根据这些数据进行科学的调整，创造出更加适宜人类生存的环境。
二、该系统的应用场景
基于物联网的智能环境监测系统可以应用于各种场景，其中包括：
1. 家庭
在家庭中，该系统可以监测家庭环境的温度、湿度、二氧化碳、烟雾等参数数据，并且在发现异常时，自动启动警报。此外，该系统还可以控制家庭电器的开关，以实现智能节能。
2. 工地
基于物联网的智能环境监测系统可以在工地上监测空气质量、温度、湿度等参数，以及对工地的人员考勤等工作做出监控和管理。
3. 医院
该系统可以用于医院内的环境监测，控制空气净化器、智能药柜等医疗设备的使用，以提高医院的管控能力。 三、该系统的优势
基于物联网的智能环境监测系统具有以下优势：
1. 自动化
该系统为设备提供了自动化的状态监测和控制，减少了人为介入，提高了工作效率。
2. 减少浪费
通过对环境参数的全面监测，该系统可以更精确地掌握环境变化，进而减少能源等资源的浪费。
3. 提高环境质量
该系统可以对环境参数做出实时反馈，以实现对环境质量的提高。同时，通过控制环境参数，该系统还可以在不需要人为干预的情况下，自动调整室内环境。
四、发展前景
目前，随着物联网技术的不断发展和成熟，基于物联网的智能环境监测系统在全球范围内得到了广泛应用。该系统在不同领域和场景中的应用前景丰富多彩，可谓潜力无限。
基于物联网的危险品仓库环境监测系统的设计与实现
2021年 / 第
12期 物联网技术
全面感知
Comprehensive Perception
430 引 言
随着物联网
、无线通信和人工智能等技术的不断成熟及
商业化
，智能设备也开始在各行业中广泛应用
，同时也为进
一步完善危险品仓库环境监测系统提供了新的解决方案
。在
仓库管理行业中
，智能设备具有机械化工作失误率低和可全
天候工作等特性
，与人工相比拥有巨大优势
。目前很多仓库
都应用了物联网技术
，但大部分只是在存取管理方面做到了
智能化
，而对于仓库的安全性
，特别是危险品仓库的环境监
测仍然存在很大漏洞
。例如
“8
·12
”天津滨海新区爆炸事故
，
“7
·11
”成都化工仓库爆炸事故
，这两起事故本可避免
，但
由于管理者对仓库环境疏于监测
，导致危险因素未及时被发
现
，最终给人们的生命财产带来巨大损失
，甚至对自然环境
造成难以修复的损坏
。
综合以上所述
，危险品仓库环境监测系统需要对目前的
仓库管理技术进行完善
，针对不同的存储物品建设更加个性
化的环境监测系统
，以此来保障危险品仓库的安全
，降低危
险情况的发生率
[1]
。
本设计借助ZigBee技术进行库房内部无线传感网络的
组网
，
以TI公司出品的
CC2530芯片为核心
，搭配Z-Stack
协议栈
，完成无线传感器网络节点的软硬件设计
。通过构建实时监测危险品仓库环境参数和智能反向预警系统
（可根据
用户需求灵活增减传感器
），监测不同环境参数并控制各硬
件实现对应的功能
，使系统更加人性化和智能化[2]
。1 系统总体设计
控制系统主要包括加装了WiFi大功率通信模块的
ZigBee协调器节点
、路由器
、以太网
、ZigBee无线双向通
信以及本地控制端
。监测系统主要包括ZigBee无线双向通信
、
MQ-2烟雾传感器以及DHT11传感器等
。系统框架如图1所示
。
图1 系统框架
检测系统中的路由器是整个仓库环境监测系统中最为重
要的部分
，它负责连接内外两个网络
，不仅需要将内部网络
中ZigBee节点收集的环境数据上传至云端服务器
，还需要
获取外部网络中客户端发送的控制指令
《物联网智能家居环境监测系统的设计与实现》
《物联网智能家居环境监测系统的设计与实现》
一、引言
随着科技的快速发展，物联网技术逐渐渗透到我们生活的方方面面，其中智能家居环境监测系统成为了现代家庭生活的必备品。该系统可以实时监测家庭环境中的温度、湿度、空气质量等关键参数，为居民提供安全、舒适、智能的生活环境。本文将介绍物联网智能家居环境监测系统的设计与实现过程，从需求分析、系统设计、技术选型、实现方式及实际应用等方面进行详细阐述。
二、需求分析
在设计与实现智能家居环境监测系统之前，我们需要对用户需求进行深入分析。首先，系统需要具备实时监测环境参数的功能，如温度、湿度、空气质量等。其次，系统应具备智能调节功能，根据环境参数自动调节家居设备，如空调、加湿器等。此外，系统还需具备报警功能，当环境参数超出正常范围时，及时向用户发送报警信息。最后，系统应具备远程控制功能，用户可通过手机等设备随时随地对家居环境进行控制。
三、系统设计
根据需求分析，我们设计了智能家居环境监测系统。系统主要由传感器模块、数据处理模块、控制执行模块和用户界面模块组成。传感器模块负责实时采集环境参数；数据处理模块负责将传感器数据进行分析处理，并根据分析结果发出控制指令；控制执行模块负责根据控制指令调节家居设备；用户界面模块则提供友好的人机交互界面，方便用户进行操作和控制。
四、技术选型
在技术选型方面，我们选择了物联网技术作为系统的核心技术。具体而言，我们采用了基于云计算的物联网平台，实现了数据采集、传输、处理和存储等功能。传感器模块采用了高精度的环境参数传感器，如温度传感器、湿度传感器和空气质量传感器等。数据处理模块采用了大数据处理技术和人工智能算法，实现了对环境参数的实时分析和处理。控制执行模块则通过与家居设备的接口进行连接和控制。此外，为了方便用户操作和控制，我们还开发了手机App作为用户界面模块，用户可通过手机随时随地对家居环境进行控制和调节。
五、实现方式
在实现方面，我们首先搭建了基于云计算的物联网平台，实现了数据采集、传输、处理和存储等功能。然后，我们开发了传感器模块，将高精度的环境参数传感器与物联网平台进行连接，实现了实时采集环境参数的功能。接着，我们开发了数据处理模块，采用大数据处理技术和人工智能算法对传感器数据进行实时分析和处理，并根据分析结果发出控制指令。控制执行模块则通过与家居设备的接口进行连接和控制，实现了对家居设备的智能调节功能。最后，我们开发了手机App作为用户界面模块，方便用户进行操作和控制。
基于物联网技术的大气环境监测系统研究
２０１３年第８期 （总第１３０期） 信息通信 ＩＮＦ０ＲＭＡＴＩＯＮ＆ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴ１０ＮＳ ２Ｏ１３ （Ｓｕｍ．Ｎｏ １３０） 基于物联网技术的大气环境监测系统研究 李鹏，张瑞霞，王赛超 （兰州交通大学电子与信息土程学院，甘肃兰州７３００７０） 摘要：大气环境监测系统监测的数据在气象预报等服务中具有权威性、法律性，同时保证服务的精细化以及人性化，并将 准确的预报应用到生产生活等各项领域中，实现了社会的可持续发展。为了满足大气环境监测系统实时性、可靠性、实 用性的要求，提出了利用Ｚｉｉｇｂｅｅ技术以及３Ｇ技术实现对大气环境信息实时监测的方案，着重讨论了传感器节点的设 计，处理器选择超低功耗的ＣＣ２５３０芯片，设计了数据采集部分的硬件电路，并介绍了系统的软件实现方法。真正实现 了大气环境监测的智能化、高效化和网络化。 ‘ 关键词：物联网技术；大气环境监测；Ｚｉｇｂｅｅ技术；３Ｇ技术 中图分类号：ＴＰ３９３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—１１３１（２０１３）０８—００５９—０２ 近年来环境问题越来越引发社会的关注，特别是ＰＭ２．５、 有害气体含量、温室效应等更成了大众所关心的话题。为了 满足发展的需要，气象部门的服务内容也由过去单一的天气 预报朝多学科和全方位的气象服务发展，而且有一定的成绩。 以往的技术是通过观察和分析一个区域中污染物的浓度变化 规律，然后进行规定项目的定期监测，然而由于需要传统的网 络布线，往往耗费大量的人力和物力资源，并且操作不便，针 对这种情况，现提出了基于３Ｇ技术的大气环境监测系统。… 大气环境监测系统就是用现代技术手段对大气环境信息 进行实时遥测、传送和处理的专门技术。为实现大气环境监 测系统的监测要求，本文提出基于Ｚｉｇｂｅｅ无线传感器网络的 ３Ｇ通信技术实现对大气环境信息的监测。 ｌ物联网技术简介 物联网 （ＩＯＴ，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）就是将能够被独立寻址 的普通物理对象以互联网、传统电信网等为信息承载体实现 互联互通的网络。它具备普通对象设备化和自治终端互联化 以及普适服务智能化等三个特征。物联网的关键技术包括有： （１）传感器技术。众所周知，目前绝大部分的计算机都是 处理的数字信号。计算机要能正常处理数据必须先经过传感 器把模拟信号转换成数字信号，然后再交给计算机处理，因此 计算机的诞生伴随着传感器一起。 （２）嵌入式系统技术。它是一个复杂的综合技术，包括了 计算机软硬件、集成电路技术、传感器技术和电子应用技术。如 果把物联网比作一个人，则传感器就相当于人的眼睛、鼻子、皮 肤等感官部分，网络则是用来传递信息的神经系统，嵌入式系统 就是人的大脑，接收到信息后要进行分类处理。通过这个例子 我们了解了传感器、嵌入式系统分别在物联网中的位置与作用。 （３）云计算。就是通过网络自动地将庞大的计算处理程 序分拆成为无数个较小的子程序，然后交由多部服务器组成 的庞大处理系统来处理。 Ｚｉｇｂｅｅ是一种无线连接，可工作在２．４ＧＨｚ（全球流行）、 ８６８ＭＨｚ（欧洲流行）和９１５ ＭＨｚ（美国流行）３个频段上，分别 具有最高２５０ｋｂｉｔ／ｓ、２０ｋｂｉｔ／ｓ和４０ｋｂｉｔ／ｓ的传输速率，它的传输 距离在１０—７５ｍ的范围内，且可以继续增加。作为一种无线通 信技术，Ｚｉｇｂｅｅ具有如下特点：低功耗、成本低、时延短、网络容 量大、可靠、安拿。 ３Ｇ技术指的是第三代移动通信技术（３Ｇ，３ｒｄ—ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）， 是一种支持高速数据传输（速率一般在几百ｋｂｐｓ以上）的蜂窝 移动通讯技术，它能够同时传送声音及数据信息。３Ｇ是指将 无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一一代移动通信 系统，目前３Ｇ存在四种标准：ＣＤＭＡ２０００，ＷＣＤＭＡ，ＴＤ— ＳＣＤＭＡ，ＷｉＭＡＸ。 Ｚｉｇｂｅｅ技术与３Ｇ技术具有各自的特点和优势，在大气环 境监测系统应用中具有重要的意义。 ２大气环境监测系统的硬件结构设计 环境监测系统分为 个部分：监控中心、３Ｇ网络和传感器 节点 。其结构框图１。 （１）监控中心：由管理终端、数据库服务器、Ｉｎｔｅｍｅｔ通信网 络以及相应的系统软件组成。通过监控中心实现对监测区域 的大气温度、ＰＭ２．５值、有害气体含量数据的远程管理与显示， —－＋一”—・卜”＋”＋”＋”＋”＋“—＋一“—＋一“—・卜一—卜”——卜”＋“＋一＋“—卜“—卜“—卜”—＋一”—－＋一一—卜”—＋一”＋”＋”＋”＋”—＋一“— 一”— 一“— 一”—卜“—＋一“＋”＋”＋”＋”＋”＋”＋“—＋一 ４结语 在实际的工作过程中，以Ａｃｔｉｖｉｔｉ为核心的工作流管理系 统能弥补电力行业管理中的不足和弊端，促进其业务流程的 规范化和标准化，并拥有以下的优点：（１）可以提高工作效率， 平衡业务工作量，优化业务流程，易于存储相关业务文档；（２） 可以对业务流程的实施步骤进行控制，增强系统的灵活性，提 高系统对于用户的服务质量，方便相关人员了解业务流转状 况；（３）由于用户可对流程进行定义和控制，避免 系统的重 复开发和修改，有利于节约办公成本，降低系统维护费用。 参考文献： ［１】邵刚．工作流技术在电力生产管理中的应用［Ｊ］．科学向导， ２０１２（６）：２７２ 【２】 Ｗｏｒｋｆｌｏｗ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｃｏａｌｔｉｏｎ．Ｗｏｒｋｆｌｏｗ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｍｏｄｅｌ【ＷＦＭＣ一１ ０２５］．２００２，７ ｆ３］ 晁扬扬．特别响、非常近 一ＢＰＭＮ２新规范与Ａｃｔｉｖｉｔｉ５ ［ＥＢ／ＯＬ］．（２０１２—４—２５）［２０ｌ３—５—２９］ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｎｆｏｑ．ｃｏｍ／ｃｎ／ ａｒｔｉｃｌｅｓ／ｂｐｎｍ２一ａｃｔｉｖｉｔｉ５ ［４］董娜，狄浩，张晓篱．Ａｃｔｉｖｉｔｉ一新一代的开源ＢＰＭ弓Ｉ擎［ＥＢ／ ＯＬ］．（２０１２－７—２３）［２０１３－６—１０］ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｂｍ．ｃｏｍ／ｄｅｖｅｌｏｐ— ｅｒｗｏｒｋｓ／ｃｎ／ｊａｖａ／ｊ－－ｌｏ・－ａｃｔｉｖｉｔｉ１／ ［５］荣浩．纵观ｊＢＰＭ：从ｉＢＰＭ３到ｉＢＰＭ５以及Ａｃｔｉｖｉｔｉ５［ＥＢ／ ０Ｌ］．（２０１０—１２－２８）［２０１３－６—１６】ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｎｆｏｑ．ｃｏｍ／ｃｎ／ａｒ— ｔｉｃｌｅｓ／ｒｈ－ｊｂｐｍ５一ａｃｔｉｖｉｔｉ５ 作者简介：冯天佑（１９８５．），男，湖北黄石人，硕士，研究方向为 高电压绝缘技术、电力系统信息化；梁立宇（１９８５一），男，内蒙 赤峰市人，硕
基于物联网的环境温湿度监测与控制系统设计
基于物联网的环境温湿度监测与控制系统设计
随着物联网技术的快速发展，环境温湿度监测与控制系统作为其中的重要应用之一，逐渐受到广泛关注。基于物联网的环境温湿度监测与控制系统设计旨在实时监测环境的温湿度情况，并通过控制设备对环境中的温湿度进行调节，提供舒适和健康的居住环境。本文将详细探讨基于物联网的环境温湿度监测与控制系统的设计原理、关键技术和功能模块。
一、设计原理
基于物联网的环境温湿度监测与控制系统的设计基于以下原理：传感器采集环境的温湿度信息，将其转换为数字信号后传送给控制器；控制器根据预设的温湿度范围进行判断，若环境温湿度超过预设范围，则通过控制设备调节环境温湿度。
二、关键技术
1. 传感器技术：设计中需要选择合适的温湿度传感器，常见的包括热电偶、电容式温湿度传感器和电阻式温湿度传感器。传感器的准确性和稳定性对系统的运行效果至关重要。 2. 通信技术：物联网系统的关键技术之一是通信技术，涉及到传感器与控制器之间的数据传输。常用的通信技术包括Wi-Fi、蓝牙和NB-IoT等。根据现场环境和需求，选择适合的通信技术。
3. 控制算法：控制算法是保持环境温湿度在预设范围内的核心。常见的算法包括比例积分控制（PID）算法和模糊控制算法。控制算法需要根据实际情况进行调试和优化，以实现较好的控制效果。
三、功能模块
1. 温湿度监测：通过传感器实时采集环境的温湿度信息，将其转换为数字信号后传送给控制器。控制器接收到数据后，可以进行存储、处理和显示等操作。
2. 数据处理与分析：控制器对传感器采集的数据进行处理和分析，判断当前温湿度是否超过预设范围，若超过则触发相应的控制动作。
3. 远程控制：基于物联网的环境温湿度监测与控制系统设计中，用户可以通过手机APP或Web界面远程控制系统。用户可以实时查看环境温湿度情况，并进行设定和调整。
4. 控制设备：根据控制器的判断结果，控制设备进行相应的操作，例如打开或关闭空调、加湿器或风扇等，以调节环境温湿度。 5. 报警与通知：当环境温湿度超出预设范围时，系统可以通过声音、视觉和推送通知等方式提醒用户。用户还可以设置报警阈值，当温湿度达到预警值时即可发出提醒。
基于物联网的环境监测仪的设计与实现
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基于物联网的环境监测仪的设计与实现
作者：王建勇 王小平 杨埙
来源：《物联网技术》2014年第02期
摘 要：本文设计的环境监测仪是基于HOLTEK MCU作为中央微处理器，实现环境温度、湿度、光强监测、有毒气体等环境参数的监测，着重阐述了主控模块的功能，串口模块、显示模块、无线发射模块的设计以及电源部分设计思想。该设计实现了主控模块的基本功能要求，能够较好地完成各项参数的测试指标。
关键词：环境监测仪；HOLTEK MCU；测试指标
中图分类号：TP919.1 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2014）02-0030-02
0 引 言
21世纪是科技信息的时代，物联网技术的兴起与应用对各行各业的发展带来了新的机遇。在社会的发展过程中，由于环境的污染和破坏，自然灾害不断发生，为了保证人们的生命财产安全，开发环境监测仪的意义显得越来越重要。基于此，本文主要对环境监测仪进行设计与实现。
1 监测仪的系统结构
本环境监测仪主要以实现温度、湿度、光强、有毒气体等环境参数的监测，同时为了给用户提供更大的方便，还采用了GSM直接面向用户手机，通过无线传输平台，实现远程监控。
以传感器为主要的检测部件，按照设计的程序进行检测以达到控制、分析、计数和数据显示等功能。借助微处理器和计算机之间的串行通信完成人机交换控制。
环境监测仪主要由数据采集模块、主控模块、GSM模块、显示模块、电源部分、串口通信部分、晶体振荡器部分等组成，其系统主要结构如图1所示。
图1 系统主要结构图
图1中，主控模块采用HOLTEK MCU作为中央微处理器，整合外围模块，构成最小系统，最终完成一些环境参数的监测功能。
GSM模块主要作为主控模块的报警通道，同时也是用户远程控制的通道，负责信息的接收与传送。 龙源期刊网
基于物联网技术的智能农业中生长环境监测与控制系统设计
基于物联网技术的智能农业中生长环境监测与控制系统设计
随着物联网技术的不断发展，智能农业正逐渐成为现代农业的趋势和发展方向。基于物联网技术的智能农业中生长环境监测与控制系统能够实时监测农作物的生长环境参数，并通过智能控制手段对环境进行调控，从而提高农作物的产量、质量和耐病性，实现农业产业的可持续发展。本文将对智能农业中生长环境监测与控制系统的设计进行探讨和分析。
一、生长环境参数监测
1. 光照强度监测：光照是农作物生长的重要因素之一，合理的光照强度能够促进光合作用的进行，从而提高光合效率。通过在农田或温室内布置光照传感器，实时监测光照强度，并将数据传输到监测中心。监测中心可以根据所测得的光照强度数据，智能调节光照设备的工作状态，保证农作物在适宜的光照条件下生长。
2. 温度和湿度监测：温度和湿度是影响农作物生长的重要环境参数。通过设置温湿度传感器，监测环境中的温度和湿度变化，并将数据传输到监测中心。监测中心可以根据所测得的温湿度数据，智能控制温湿度设备的工作状态，调节温湿度条件，为农作物提供适宜的生长环境。
3. 土壤湿度监测：水分是农作物生长的重要因素之一。通过埋设在土壤中的土壤湿度传感器，监测土壤湿度的变化，并将数据传输到监测中心。监测中心可以根据所测得的土壤湿度数据，智能控制灌溉设备的工作状态，实现对农作物的及时灌溉，保证农作物得到适量的水分供应。 二、生长环境参数控制
1. 光照控制：通过智能调节光照设备的工作状态，实现对农作物生长环境中光照强度的控制。根据所测得的光照强度数据，监测中心可以判断是否需要调整光照设备的亮度、光照时间等参数，从而为农作物提供适宜的光照环境。
2. 温度和湿度控制：通过智能控制温湿度设备的工作状态，实现对农作物生长环境中温度和湿度的调控。根据所测得的温湿度数据，监测中心可以判断是否需要调整温湿度设备的工作模式、温度、湿度等参数，为农作物提供适宜的生长环境。