【RT-Thread作品秀】基于物联网云平台的智能环境监测设计

【RT-Thread作品秀】基于物联网云平台的智能环境监测设计

作者：赵帅

概述

智能环境监测系统基于 STM32H7系列芯片开发，通过光照传感器与温湿度传感器采集环境中的光照与温湿度数据，通过WIFI将系统采集到的环境数据实时的上传至物联网云平台，也可以通过PC端软件实时的监控环境数据。该系统适用于家庭、办公室、教室等场所的进行环境监控，该系统具有实时性高、功耗低，丢包率低，随时随地监控数据等特点，是一个实用的设计。

开发环境

下位机：

硬件：stm32f407-atk-explorer

扩展板：DHT11温湿度传感器，BH1750光照传感器，板载AP6212 WIFI模块

RT-Thread版本：RT-Thread V 4.0.3

开发工具及版本：RT-Sudio

上位机：

Qt版本：Qt5

开发工具：Qt Creator4.11.0

RT-Thread使用情况概述

内核部分：调度器，信号量，事件集

调度器：创建多个线程来实现不同的工作。

信号量：用来同步线程。

事件集：通知数据采集完成

组件部分：IIC框架， Sensor框架，SAL 套接字抽象层

IIC框架：驱动光照传感器，获取光照强度数据

Sensor框架：将温湿度传感器注册到sensor上。使用该框架提高了代码的复用性。

SAL 套接字抽象层：该组件实现了对不同网络协议栈或网络实现接口的抽象，并对上层提供一组标准的API接口，方便网络应用的开发与稳定性。

软件包部分：

cJSON：C语言实现的极简的解析 JSON 格式的软件包。

Onenet： RT-Thread 针对 OneNET 平台连接做的的适配，通过这个软件包，可以让设备在 RT-Thread 上非常方便的连接 OneNet 平台，完成数据的发送、接收、设备的注册和控制等功能。

pahomqtt,：本软件包是在 Eclipse paho-mqtt 源码包的基础上设计的一套 MQTT 客户端程序。

Webclient：提供设备与 HTTP Server 的通讯的基本功能。

硬件框架

使用stm32h7做为系统主控，通过外接dht11传感器、bh1750传感器来采集外界的温湿度数据与光照强度。

使用AP6211wifi模块，实现设备的联网，以及连接云平台的功能。

软件框架说明

下位机流程图：

上位机流程图：

上位机数据的获取是通过调用OneNet云平台的API接口来获取数据，因此需要使用HTTP协议。在QT中，QNetworkAccessManager类可以完成基于HTTP协议的数据传输。既可以向网络发送请求，也可以接收网络的应答。但是，具体的网络请求需要通过QNetworkRequest类实现，网络的应答通过QNetworkReply类来实现。在数据获取成功之后，通过调用QT中JSON相关的API函数，根据数据格式匹配出相应的环境数据。之后发送dataSignal()信号，执行setVallue槽函数将数据显示在用户界面上。通过定时器来定时发送get请求，实现数据实时更新的目的。流程图如下图所示。

软件模块说明

art_mqtt_init_entry：初始化 mqtt，初始化成功后，释放信号量，通知ArtOneNetUploadThread线程可以向OneNet发送数据。

art_onenet_upload_entry：线程接收到事件后，将数据发送至OneNet云平台

art_dht11_read_entry：温湿度数据采集线程，采集到数据后发送事件

art_bh1750_read_entry：光照采集线程，采集到数据后发送事件

演示效果

演示视频