CN113050525A

CN113050525A - 一种基于NodeMCU的智能环境监控系统及方法

Info

Publication number: CN113050525A
Application number: CN202110471277.2A
Authority: CN
Inventors: 孙高飞; 范修建; 邢晓双; 袁逢春; 钱振江; 蒋庆丰
Original assignee: Changshu Institute of Technology
Current assignee: Changshu Institute of Technology
Priority date: 2021-04-29
Filing date: 2021-04-29
Publication date: 2021-06-29

Abstract

本发明是一种基于NodeMCU的智能环境监控系统及方法，包括数据库服务器、Web服务器和若干个监测单元，所述监测单元通过WiFi无线接入点连接数据库服务器，用于将采集到的环境数据传输至数据库服务器，数据库服务器将接收到的环境数据存储至数据库中，所述数据库服务器连接Web服务器，用于根据Web服务器的数据查询请求访问数据库，调用环境数据，并将环境数据发送给Web服务器，用户终端通过Web浏览器或相应APP连接访问Web服务器，用于查看环境数据的数值情况，并且对每一个设备进行远程定点控制。本发明实现了环境数据的网络化传输与监控，一方面对光强、大气压、温度和湿度数据的采集，另一方面通过Web服务器让用户对数据进行远程监控和控制。

Description

一种基于NodeMCU的智能环境监控系统及方法

技术领域

本发明涉及物联网环境监测技术领域，具体涉及一种基于NodeMCU的智能环境监控系统及方法。

背景技术

随着经济和科学技术的飞速发展，尤其是物联网技术的不断创新和发展，人们对生活环境质量愈发注重，无论是公共场合还是私人场合的环境质量都成为重中之重。与此同时，智能化的控制和管理必然是物联网发展的一大趋势，人们对不同场所的环境质量有着各类的需求。

现有的环境监测系统往往存在比较大的缺陷，比如：环境数据只能本地查看，不具备网络连接功能，无法远程查看；无法进行简单的远程控制管理功能，一旦设备出现问题，缺乏有效的远程控制方法。另外现在多数设备往往存在一定局限性，比如只能够对室内或室外某个小场景进行监控，或者在特定的区域内完成监测功能，因此，需要一款具备网络与控制功能，同时符合多数场景监控需求的环境监测装置，以解决各场所存在的环境质量问题，帮助管理者及时把控环境安全，提高使用者舒适程度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种基于NodeMCU的智能环境监控系统及方法，具备用户管理、实时监测、远程控制、本地显示功能。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于NodeMCU的智能环境监控系统，该系统包括数据库服务器、Web服务器和若干个监测单元，所述监测单元通过WiFi无线接入点连接数据库服务器，用于将采集到的环境数据传输至数据库服务器，数据库服务器将接收到的环境数据存储至数据库中，所述数据库服务器连接Web服务器，用于根据Web服务器的数据查询请求访问数据库，调用环境数据，并将环境数据发送给Web服务器，用户终端通过Web浏览器或相应APP连接访问Web服务器，用于查看环境数据的数值情况，并且对每一个设备进行远程定点控制。

进一步的，所述监测单元包括NodeMCU开发板、以及连接所述NodeMCU开发板的环境监测传感器、时钟模块、显示屏和WiFi通信模块，所述环境监测传感器用于采集监测场景内的环境数据并发送至NodeMCU开发板上，所述时钟模块用于本地时间的计时，通过串行数据传输，负责在第一次校正时间信息之后，自动进行计时操作，所述显示屏用于用户终端实时查看当前场景内的环境情况，通过串口将NodeMCU开发板从各环境监测传感器采集到的环境数据可视化显示，所述WiFi通信模块用于网络通讯连接WiFi无线接入点，将NodeMCU开发板收集到的环境数据上传。

进一步的，所述环境监测传感器的种类至少包括光强传感器、大气压强传感器和温湿度传感器，其中，

所述光强传感器用于监测场景内各方位光照强度，并采用IIC通信协议，通过串口与NodeMCU开发板进行数据传输；

所述大气压强传感器用于监测场景内各楼宇楼层大气压强数据，并采用IIC通信协议，通过串口与NodeMCU开发板进行数据传输，分析得到海拔高度；

所述温湿度传感器用于监测场景内温湿度数据，并采用IIC通信协议，通过串口与NodeMCU开发板进行数据传输。

进一步的，所述NodeMCU开发板通过WiFi通信模块传输至数据库服务器的数据还包括监测单元设备标识、监测单元部署位置、环境数据采集的时间日期。

一种基于NodeMCU的智能环境监控方法，该方法包括以下步骤：

步骤在监测场景内不同地点部署监测单元，根据区域大小和检测需求，确定监测单元的数量；

步骤部署的监测单元将场景内各区域采集到的大气压强、光照强度、温度和湿度信息通过显示屏本地显示出来，并且通过WiFi通信模块利用WiFi网络将环境数据发送至数据库服务器；

步骤数据库服务器将接收到的该场景环境数据存储至数据库中，同时继续等待接受各监测单元的环境数据，同时，在接受到Web服务器的数据请求之后，将环境数据发送给Web服务器；

步骤Web服务器将监测场景内各监测单元的数据集中显示，方便用户对于场景环境的考察和分析，提高管理者对该场景的把控，方便及时采取措施以应对环境出现的问题，提升客户的安全指数和舒适程度。

进一步的，在所述步骤和步骤中，数据库服务器实时监听各监测单元的请求，判断是否有监测单元的数据提交请求，若有，则接收监测单元提交的环境数据并存储在数据库中，存储完成后继续对终端进行监听，若无，则继续对各监测单元进行监听。

进一步的，在所述步骤和步骤中，用户终端通过访问Web服务器查看当前监测场景内的环境情况，同时，用户终端通过Web服务器远程对监测单元进行数据上传间隔修改和重启控制，若监测单元收到Web服务器发送的上传间隔修改请求，则修改向数据库服务器发送数据的时间间隔，若监测单元收到Web服务器发送的重启请求，则监测单元进行重启。

本发明的有益效果是:

第一，本系统通过WiFi网络，在本地显示屏显示的基础上支持通过Web网页端进行在线查看数据；

第二，实现装置在线控制，用户可通过Web端对每一个设备进行在线重启等操作；

第三，通过NodeMCU自身AP模式开启的网络接入点，通过手机连接，可以实时搜索并连接区域内网络，实现设备的快速便捷化部署；

第四，通过区域内多采集监测单元的部署，提高对测试环境的监测数据的准确性，降低单个监测单元可能带来的误差。

附图说明

图1为本发明的整体结构框图；

图2为本发明的监测单元结构框图。

图中标号说明：100、监测单元，101、光强传感器，102、大气压强传感器，103、温湿度传感器，104、时钟模块，105、显示屏，106、WiFi通信模块，107、NodeMCU开发板，200、WiFi无线接入点，300、数据库服务器，400、Web服务器。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

如图1所示，一种基于NodeMCU的智能环境监控系统，该系统包括数据库服务器300、Web服务器400和若干个监测单元100，所述监测单元100通过WiFi无线接入点200连接数据库服务器300，用于将采集到的环境数据传输至数据库服务器300，数据库服务器300将接收到的环境数据存储至数据库中，所述数据库服务器300连接Web服务器400，用于根据Web服务器400的数据查询请求访问数据库，调用环境数据，并将环境数据发送给Web服务器400，用户终端通过Web浏览器或相应APP连接访问Web服务器400，用于查看环境数据的数值情况，并且对每一个设备进行远程定点控制。

如图2所示，所述监测单元100包括NodeMCU开发板107、以及连接所述NodeMCU开发板107的环境监测传感器、时钟模块104、显示屏105和WiFi通信模块106，所述环境监测传感器用于采集监测场景内的环境数据并发送至NodeMCU开发板107上，所述时钟模块104用于本地时间的计时，通过串行数据传输，负责在第一次校正时间信息之后，自动进行计时操作，所述显示屏105用于用户终端实时查看当前场景内的环境情况，通过串口将NodeMCU开发板107从各环境监测传感器采集到的环境数据可视化显示，在本实施例中，显示屏105采用的是OLED液晶显示屏，所述WiFi通信模块106用于网络通讯连接WiFi无线接入点200，将NodeMCU开发板107收集到的环境数据上传。

所述环境监测传感器的种类至少包括光强传感器101、大气压强传感器102和温湿度传感器103，其中，

所述光强传感器101用于监测场景内各方位光照强度，并采用IIC通信协议，通过串口与NodeMCU开发板107进行数据传输；

所述大气压强传感器102用于监测场景内各楼宇楼层大气压强数据，并采用IIC通信协议，通过串口与NodeMCU开发板107进行数据传输，分析得到海拔高度；

所述温湿度传感器103用于监测场景内温湿度数据，并采用IIC通信协议，通过串口与NodeMCU开发板107进行数据传输。

所述NodeMCU开发板107通过WiFi通信模块106传输至数据库服务器300的数据还包括监测单元设备标识、监测单元部署位置、环境数据采集的时间日期。

一种基于NodeMCU的智能环境监控方法，该方法包括以下步骤：

步骤1在监测场景内不同地点部署监测单元100，根据区域大小和检测需求，确定监测单元100的数量；

步骤2部署的监测单元100将场景内各区域采集到的大气压强、光照强度、温度和湿度信息通过显示屏105本地显示出来，并且通过WiFi通信模块106利用WiFi网络将环境数据发送至数据库服务器300；

步骤3数据库服务器300将接收到的该场景环境数据存储至数据库中，同时继续等待接受各监测单元100的环境数据，同时，在接受到Web服务器400的数据请求之后，将环境数据发送给Web服务器400；

步骤4Web服务器400将监测场景内各监测单元100的数据集中显示，方便用户对于场景环境的考察和分析，提高管理者对该场景的把控，方便及时采取措施以应对环境出现的问题，提升客户的安全指数和舒适程度。

在所述步骤2和步骤3中，数据库服务器300实时监听各监测单元100的请求，判断是否有监测单元100的数据提交请求，若有，则接收监测单元100提交的环境数据并存储在数据库中，存储完成后继续对终端进行监听，若无，则继续对各监测单元100进行监听。

在所述步骤3和步骤4中，用户终端通过访问Web服务器400查看当前监测场景内的环境情况，同时，用户终端通过Web服务器400远程对监测单元100进行数据上传间隔修改和重启控制，若监测单元100收到Web服务器400发送的上传间隔修改请求，则修改向数据库服务器300发送数据的时间间隔，若监测单元100收到Web服务器400发送的重启请求，则监测单元100进行重启。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于NodeMCU的智能环境监控系统，其特征在于，该系统包括数据库服务器（300）、Web服务器（400）和若干个监测单元（100），所述监测单元（100）通过WiFi无线接入点（200）连接数据库服务器（300），用于将采集到的环境数据传输至数据库服务器（300），数据库服务器（300）将接收到的环境数据存储至数据库中，所述数据库服务器（300）连接Web服务器（400），用于根据Web服务器（400）的数据查询请求访问数据库，调用环境数据，并将环境数据发送给Web服务器（400），用户终端通过Web浏览器或相应APP连接访问Web服务器（400），用于查看环境数据的数值情况，并且对每一个设备进行远程定点控制。

2.根据权利要求1所述的基于NodeMCU的智能环境监控系统，其特征在于，所述监测单元（100）包括NodeMCU开发板（107）、以及连接所述NodeMCU开发板（107）的环境监测传感器、时钟模块（104）、显示屏（105）和WiFi通信模块（106），所述环境监测传感器用于采集监测场景内的环境数据并发送至NodeMCU开发板（107）上，所述时钟模块（104）用于本地时间的计时，通过串行数据传输，负责在第一次校正时间信息之后，自动进行计时操作，所述显示屏（105）用于用户终端实时查看当前场景内的环境情况，通过串口将NodeMCU开发板（107）从各环境监测传感器采集到的环境数据可视化显示，所述WiFi通信模块（106）用于网络通讯连接WiFi无线接入点（200），将NodeMCU开发板（107）收集到的环境数据上传。

3.根据权利要求2所述的基于NodeMCU的智能环境监控系统，其特征在于，所述环境监测传感器的种类至少包括光强传感器（101）、大气压强传感器（102）和温湿度传感器（103），其中，

所述光强传感器（101）用于监测场景内各方位光照强度，并采用IIC通信协议，通过串口与NodeMCU开发板（107）进行数据传输；

所述大气压强传感器（102）用于监测场景内各楼宇楼层大气压强数据，并采用IIC通信协议，通过串口与NodeMCU开发板（107）进行数据传输，分析得到海拔高度；

所述温湿度传感器（103）用于监测场景内温湿度数据，并采用IIC通信协议，通过串口与NodeMCU开发板（107）进行数据传输。

4.根据权利要求3所述的基于NodeMCU的智能环境监控系统，其特征在于，所述NodeMCU开发板（107）通过WiFi通信模块（106）传输至数据库服务器（300）的数据还包括监测单元设备标识、监测单元部署位置、环境数据采集的时间日期。

5.一种基于NodeMCU的智能环境监控方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1）在监测场景内不同地点部署监测单元（100），根据区域大小和检测需求，确定监测单元（100）的数量；

步骤2）部署的监测单元（100）将场景内各区域采集到的大气压强、光照强度、温度和湿度信息通过显示屏（105）本地显示出来，并且通过WiFi通信模块（106）利用WiFi网络将环境数据发送至数据库服务器（300）；

步骤3）数据库服务器（300）将接收到的该场景环境数据存储至数据库中，同时继续等待接受各监测单元（100）的环境数据，同时，在接受到Web服务器（400）的数据请求之后，将环境数据发送给Web服务器（400）；

步骤4）Web服务器（400）将监测场景内各监测单元（100）的数据集中显示，方便用户对于场景环境的考察和分析，提高管理者对该场景的把控，方便及时采取措施以应对环境出现的问题，提升客户的安全指数和舒适程度。

6.根据权利要求5所述的基于NodeMCU的智能环境监控方法，其特征在于，在所述步骤2）和步骤3）中，数据库服务器（300）实时监听各监测单元（100）的请求，判断是否有监测单元（100）的数据提交请求，若有，则接收监测单元（100）提交的环境数据并存储在数据库中，存储完成后继续对终端进行监听，若无，则继续对各监测单元（100）进行监听。

7.根据权利要求6所述的基于NodeMCU的智能环境监控方法，其特征在于，在所述步骤3）和步骤4）中，用户终端通过访问Web服务器（400）查看当前监测场景内的环境情况，同时，用户终端通过Web服务器（400）远程对监测单元（100）进行数据上传间隔修改和重启控制，若监测单元（100）收到Web服务器（400）发送的上传间隔修改请求，则修改向数据库服务器（300）发送数据的时间间隔，若监测单元（100）收到Web服务器（400）发送的重启请求，则监测单元（100）进行重启。