基于中国移动OntNet物联网平台的环境数据采集系统的设计
摘要：本文介绍一种基于中国移动的OneNET物联网平台的环境数据采集系统，整个环境数据采集系统主要是实时的通过传感器采集周围环境中的温度数据、湿度数据、空气中的固体颗粒物的浓度、对人体危害较大的有机物挥发气体，以及空气中的一氧化碳二氧化碳等空气中的气体的成分。通过环境数据采集系统能够实时的监测一个区域内的温湿度数据、光照以及空气中气体成分的数据，把实时采集的这些数据上传到中国移动的OneNET物联网平台就可以通过大数据的分析处理，能够实现对这一区域的气候变化提前预估判断，同时能够实时监测当地区域内的空气成分。
关键词：OneNet；环境数据采集；物联网
Environmental data acquisition system based on China Mobile OneNet IoT platform
Abstract: This paper mainly introduces an environmental data acquisition system based on China Mobile's OneNET IoT platform. The whole environmental data acquisition system is mainly capable of collecting temperature data, humidity data, concentration of solid particles in the air, and the concentration of air in the real environment through sensors. A component of air in a volatile organic gas that is harmful to the human body and carbon monoxide such as carbon monoxide in the air. The environmental data acquisition system can monitor the temperature and humidity data, illumination and air component data in an area in real time, and upload the data collected in real time to China Mobile's OneNET IoT platform for analysis and processing of big data. It can predict the climate change in this area in advance, and can monitor the air content in the local area in real time.
Keywords: OneNet; environmental data collection; Internet of Things
目录
第一章 绪论 3
1.1 研究背景 3
1.2 发展趋势调研 4
第二章 系统方案设计 5
2.1设计的目标及内容 5
2.2 方案论证 5
2.3 系统框图设计说明 6
2.4 中国移动OneNet物联网平台简介 7
第三章 硬件系统设计 8
3.1 传感器模块介绍 8
3.1.1 主控芯片 8
3.1.2 温湿度传感器 10
3.1.3 光照传感器 11
3.1.4 一氧化碳传感器 12
3.1.5 GPS模块 13
3.1.6 网络通信模块 15
3.2 传感器电路设计 16
3.2.1 主控芯片电路设计 16
3.2.2 温湿度电路设计 17
3.2.3 光照电路设计 19
3.2.4 一氧化碳电路设计 20
3.2.5 GPS电路设计 21
3.2.6 网络通信模块电路设计 21
3.2.7 电源电路设计 22
第四章 软件系统设计 23
4.1 程序流程图设计说明 23
4.2 传感器程序设计 24
4.2.1 温湿度程序 24
4.2.2 光照程序 24
4.2.3 一氧化碳控制程序 25
4.2.4 GPS模块程序 25
4.2.5 网络模块程序 25
第五章 总结致谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1 研究背景
物联网技术经过这几年的发展已经不仅仅是通讯技术和计算机技术，为了进一步满足人们的需求，智能化已经集合了网络、大数据和物联网等众多热门技术，能够更加智能化的帮助解决人们生活中的需求，而且这两年的智能化产品的复杂程度和设计的技术，也是越来越复杂功能也是越来越多。正是因为计算机技术的高速的发展才带来了现在人工智能化的局面，智能化已经很大程度改变的人们的生活生存方式。现在智能化主要是指的通过现代通讯技术和计算机技术，针对某一个产品使其具有能动性，能够绝对大程度上让人们能够对这个产品满足。数据传输的方式以及数据传输的速度，也限制着智能化产品的发展速度和发展方向等，在互联网刚发展起来进行数据通信基本都是靠有限网络进行通信，需要进行数据通信交流的两台设备都要连接通信线，如果进行通信的网络设备很少，使用有线网络是可以的，但是现在互联网上的设备是数以几十亿的庞大数量。而且现在智能化以及人工智能的普及，传统的通信网络和通信方式已经不足以支撑现有的科技发展。无线网络以其方便快捷，不需要那么复杂的布线网络已经成为现有通信网络使用最多的。
物联网技术就缺少不了传感器技术的发展，我们最常见到的智能家居系列，都是基于各种传感器去采集各种相关的数据给单片机分析处理，才能够达到一种智能化的程度。因为我们可以用眼睛看、鼻子去嗅以及皮肤感知。但是计算机他就是硬件物理东西他怎么感知，这个时候就需要有一个材料能够感知到空气中的温度湿度以及土壤的湿度，然后这种材料再把感知到的温湿度的数据，转化为单片机能够识别的模拟或者数字信号，就可以对单片机进行编程控制，让单片机根据传感器技术感知的数据进行判断是不是温度太高、是不是土壤缺水。智能化的发展离不开传感器技术的发展，只有传感器技术的发展才能够代替人们去感知世界上的万事万物，把世界上的万事万物转化为单片机可以识别的模拟数字信号，就可以不用人们去干预去控制，单片机会自动得出来人们想看到的结果或者目的，单片机可以直接把数据通过短距离的无线通信技术把数据发送出去，或者各个智能节点之间通过短距离的无线通信方式进行自组网通信等。
1.2 发展趋势调研
随着物联网技术的发展，很多的智能产品进入到我们普通用户家中，智能家居主要是辅助人们能够更好的管理和控制家中的一切电器。虽然这些智能化的产品是非常容易实现，只需要MCU控制采集一些传感器模块就可以进行数据采集显示等，但是如果做一个集成度高的智能家居产品包括我们以上所说的部分，单每个智能部分的硬件成本就是很高的，而且各个智能部分与主控部分的通信也是一个非常大的问题，首先在家中肯定不能使用有线连接方式必须是无线通信控制方式。每个智能控制的部分，负责采集本部分的数据和控制，通过无线设备和主控中心以及其他智能控制设备进行通信交流。所以就需要一种低成本的能够无线通信，而且能够编程控制的模块来作为整个智能家居每个部分的智能节点进行通信控制工作。
现在我国的主要的物联网平台有五家，分别是百度公司推出的名为天工的物联网平台应用，阿里公司推出的名为Link的物联网平台，腾讯公司推出的名为QQ物联的物联网智能硬件开放平台，以及两大电信运营商分别推出的中国移动的OneNET物联网平台和中国电信推出的NB-IOT物联网平台。由目前中国三所最强大的互联网企业和两大顶尖运营商开发设计的物联网平台占据了中国物联网行业的主要份额。当然还有一些其他的小众的物联网平台，但是他们的影响力以及使用的人数的广泛度都没有这五大物联网平台广泛，以上介绍的五个物联网平台各有各的优势，也都做出过一些成功的经典案例，最主要的是使用比较方便受到很多物联网行业人士的喜欢。互联网百度公司主要是云计算加上大数据，以及人工智能等主要技术为主体开放性的给使用者或者使用的企业公司减少很大的成本。互联网阿里巴巴公司Link物联网平台主要是云端的网关智能平台以及智能服务等产品的服务，Link物联网平台能够使用户在使用的时候，可以非常方便快捷的与国际接入，以及企业公司的大型设备可以跨区域的连接，以及方便调用第三方的智能服务等。互联网腾讯公司的QQ物联网平台是以其公司的QQ应用程序为主体连接各种外设的智能硬件设备等。电信运营商中国移动的OneNET物联网平台能够提供诸多的通信服务从而实现了一站式的高效性的通信优势，同时能够进行大数据的分析处理以及数据大量存储等。中国电信推出的NB-IOT物联网平台是近几年新成立的，主要的优势是覆盖范围比较广规模是现有所有物联网平台中最大的。
第二章 系统方案设计
2.1设计的目标及内容
本课题是基于中国移动的OneNET物联网平台的环境数据采集系统，整个环境数据采集系统，主要是能够实时的通过传感器采集周围环境中的温度数据、湿度数据、空气中固体颗粒物的浓度、对人体危害较大的有机物挥发气体、以及空气中的一氧化碳、二氧化碳等空气中的气体的成分。通过环境数据采集系统，能够实时的监测一个区域内的温湿度数据、光照以及空气中气体成分的数据，把实时采集的这些数据上传到中国移动的OneNET物联网平台，就可以通过大数据的分析处理。能够实现对这一区域的气候变化提前预估判断，同时能够实时监测当地区域内的空气成分。
本课题的主要设计内容，是使用单片机作为整个环境监控系统的主控中心，以温湿度传感器、光照传感器以及各种空气成分感应传感器作为数据采集的探头。众多环境监测传感器，把环境中的各种数据转化成电信号给单片机。单片机把各种传感器采集回来的数据进行分析整理，再通过网络模块把单片机分析处理的数据，上传到中国移动的OneNet物联网平台上。
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