[發明專利]一種基于樹莓派的城市環境監測系統

在審

• 申請號: 202210528068.1
• 申請日: 2022-05-16
• 公開（公告）號: CN114964363A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 楊振文;葛斌
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01N15/06;G01N33/00;H04Q9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種基于樹莓派的城市環境監測系統，其特征在于，包括：溫濕度傳感器模塊、CO₂監測傳感器模塊、PM2.5監測傳感器模塊、云服務器、樹莓派主控板、電源模塊、GPS/北斗定位模塊、數據采集模塊、數據傳輸模塊、IoT消息代理模塊、樹莓派子系統、客戶端子系統和服務器子系統；數據傳輸模塊、GPS/北斗定位模塊、IoT消息代理模塊、溫濕度傳感器、CO₂監測傳感器、PM2.5監測傳感器電源模塊分別與樹莓派主控板相連；樹莓派子系統將采集到的信息通過MQTT傳輸到服務器子系統上，客戶端子系統通過調用API接口，訪問服務器子系統，查看實時的城市環境監測數據，適用于各種城市環境，以解決智能城市環境監測系統不具有遠程監控以及延遲高的問題。

技術領域

本發明涉及無線組網和物聯網技術領域，尤其涉及一種基于樹莓派的城市環境監測系統。

背景技術

隨著社會經濟水平的高速發展，所產生的各類有害物資通過多種方式進入環境中，長期共存于我們的生活中，損害人體健康。所以，構建完備的城市環境監測系統的必不可少的。不同城市所面臨的工業化污染大同小異，由PM2.5引起的霧霾對人們的健康危害尤其嚴重。因此，如果能夠對環境中的PM2.5濃度實時監測，可以讓生活在不同區域民眾做好相應的防護舉措，從而減少對人體的危害。

現有的環境監測系統中存在站點建設成本高的問題，我國各大高校和學術研究機構已開始城市環境監測系統。在STM32的基礎上研發了一套大氣環境監測系統，其中將傳感器采集到的大氣環境質量信息傳送到用戶監控設備上進行查看，存在作用距離較近，無法滿足遠程監控的缺點。本發明環境監測系統，在樹莓派的基礎上設計了一種環境監測系統，被監測區域的環境狀況通過傳感器數據采集、傳輸至云服務器，用戶使用微信小程序即可查看監測數據。解決了現有系統功耗大、延時高的問題以及提供了可視化的數據圖表。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種樹莓派系統的智能城市環境監測系統，以解決智能城市環境監測系統不具有遠程監控以及延遲高的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于樹莓派系統的城市環境監測系統，其結構包括溫濕度傳感器模塊、 CO₂監測傳感器模塊、PM2.5監測傳感器模塊、UART轉485模塊、云服務器、樹莓派主控板、電源模塊、GPS/北斗定位模塊、數據傳輸模塊、IoT消息代理模塊、樹莓派子系統、客戶端子系統和服務器子系統。

所述樹莓派主控板，一種便攜式微型電腦，內嵌Linux系統，可執行多種編程語言。

所述數據傳輸模塊、GPS/北斗定位模塊、IoT消息代理模塊、溫濕度傳感器、CO₂監測傳感器、PM2.5監測傳感器電源模塊分別與樹莓派主控板相連。

所述樹莓派子系統將采集到的信息通過MQTT傳輸到服務器子系統上，客戶端子系統通過調用API接口，訪問服務器子系統，查看實時的監測數據。

優選的，所述樹莓派子系統通過詢問的方式獲取傳感器數據，進行設備的初始化設置，包括傳感器設置、站點ID設置、GPS設置以及WiFi網絡連接設置。當網絡正常時，正常周期上傳數據，網絡異常時，則停止數據的上傳，同時進行網絡的重新連接。

優選的，所述UART轉485模塊具有RS485總線接口與UART轉換接口，可進行數據轉換，通過使用標準的Modbus協議接口實現控制器之間以及控制器與其他設備之間對等通信，完成有效的多路控制。

優選的，所述服務器子系統通過MQTT協議接收來自樹莓派子系統的數據信息，設置IoT消息代理模塊進行設備鑒權、數據轉存、制定消息隊列的響應優先級；接收來自終端設備的數據服務的同時響應API接口的調用實現數據的傳輸。

優選的，所述電源模塊，通過USB接口為樹莓派主控板進行供電，提供5V 電壓。