使用RT-Thread Studio實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)溫室環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

背景介紹

溫度、濕度、光照是農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖中十分重要的參數(shù)，該方案基于農(nóng)業(yè)的大棚溫室養(yǎng)殖，用星火一號(hào)開(kāi)發(fā)板制作了一套物聯(lián)網(wǎng)溫室報(bào)警系統(tǒng)。

本方案使用RT-Thread Studio實(shí)現(xiàn)軟件工程、配置、調(diào)試。

本項(xiàng)目作為華南理工大學(xué)嵌入式夏令營(yíng)結(jié)營(yíng)任務(wù)，項(xiàng)目成員來(lái)自華南理工大學(xué)大二微電子、集成電路、智能制造專業(yè)。

硬件選擇

外設(shè)與傳感器選擇

在這個(gè)方案中，我們需要使用以下外設(shè)和傳感器：

STM32F407芯片：作為主控制器，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)處理。它具有足夠的處理能力和豐富的外設(shè)接口。

AHT10溫濕度傳感器：用于檢測(cè)溫度和濕度數(shù)據(jù)。我們使用I2C協(xié)議與STM32F407芯片進(jìn)行通信，將采集的溫濕度數(shù)據(jù)傳輸給主控制器。

AP3216光照傳感器：用于檢測(cè)光照強(qiáng)度。它也通過(guò)I2C協(xié)議與STM32F407芯片進(jìn)行通信，將采集的光照數(shù)據(jù)傳輸給主控制器。

RW007 Wifi模塊：用于無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。它是一款高性價(jià)SPI的Wi-Fi模塊，提供基于802.11b/g/n的高速無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸功能，減低高速Wi-Fi模塊的應(yīng)用門(mén)檻。

技術(shù)功能

線程傳輸設(shè)置

在線程之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括：

從AHT10溫濕度傳感器讀取的溫度和濕度數(shù)據(jù)。

從BH1750光照傳感器讀取的光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)。

閾值數(shù)據(jù)，用于設(shè)置溫度、濕度和光照的報(bào)警閾值。

報(bào)警狀態(tài)，用于判斷是否觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警。

在物聯(lián)網(wǎng)溫室報(bào)警系統(tǒng)中，主控制器線程可以通過(guò)共享內(nèi)存或消息隊(duì)列來(lái)接收傳感器數(shù)據(jù)和閾值數(shù)據(jù)。然后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)模塊將數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái)時(shí)，可以使用套接字進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

此外，通過(guò)信號(hào)量或互斥量進(jìn)行同步，將數(shù)據(jù)傳輸給報(bào)警線程。報(bào)警線程根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷并控制蜂鳴器開(kāi)關(guān)。

程序運(yùn)行邏輯

程序運(yùn)行步驟為：

主控制器線程讀取傳感器數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)模塊上傳到云平臺(tái)。

云平臺(tái)接收到數(shù)據(jù)后，進(jìn)行分析和處理。根據(jù)預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行判斷，確定是否觸發(fā)報(bào)警。

云平臺(tái)生成相應(yīng)的信號(hào)，并將信號(hào)發(fā)送回主控制器。

主控制器線程接收到云平臺(tái)發(fā)送的信號(hào)，根據(jù)信號(hào)控制蜂鳴器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

通過(guò)這種方式，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制功能。主控制器將傳感器數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái)，云平臺(tái)進(jìn)行分析后，返回信號(hào)給主控制器來(lái)控制蜂鳴器。

這樣，可以在云端實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析和決策，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的功能。

程序流程圖

項(xiàng)目進(jìn)展

線程

rt_thread1_entry 云平臺(tái)報(bào)警線程
rt_thread1_entry 云平臺(tái)報(bào)警線程
rt_thread2_entry 本地執(zhí)行命令線程
semaphore_sample 信號(hào)量初始化

OneNet數(shù)據(jù)可視化

實(shí)現(xiàn)OneNet分析數(shù)據(jù)、傳輸命令

當(dāng)前項(xiàng)目是利用OneNet監(jiān)測(cè)、傳輸數(shù)據(jù)給星火一號(hào)，再進(jìn)行本地分析、發(fā)出控制命令。如果可以做進(jìn)一步的優(yōu)化，可以直接使用OneNet進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。