基于OneNET云平台的物联网监控系统

58Microcontrollers&EmbeddedSystems2019年第9期云平台的物联网监控系统*邓怀俊,邓杰(河南工程学院电气信息工程学院,郑州451191)*基金项目:河南省大学生创新创业训练计划项目(NO.S201811517006)。摘要:通过STM32和WiFi模块基于中国移动移打造的OneNET云平台[1-4]设计了一款物联网监控系统。用户可随时登录平台查看环境温湿度,并发出相应控制指令。实验结果表明,本系统稳定性高,操作方便,适应能力强,能够满足人们远程监控的要求,具有很高的实用价值。关键词:STM32;OneNET云平台;DHT11;ESP8266中图分类号:TN92文献标识码:AInternetofThingsMonitoringSystemBasedonOneNETCloudPlatformDengHuaijun,DengJie(CollegeofElectricalInformationEngineering,HenanUniversityofEngineering,Zhengzhou451191,China)Abstract:Inthepaper,anInternetofThingsmonitoringsystemisdesigned,whichisbasedonOneNETcloudplatformbuiltbyChinaMobilethroughSTM32andWiFimodules.Theuserscanlogontotheplatformatanytimetochecktheenvironmenttemperatureandhumidity,andissuecorrespondingcontrolinstructions.Theexperimentresultsshowthatthesystemhashighstability,easyoperation,strongadaptability,canmeettherequirementsofpeople'sremotemonitoring,andhasastrongpracticalvalue.Keywords:STM32;OneNETcloudplatform;DHT11;ESP8266引言伴随着物联网[5]产业的迅速崛起,其应用已经延伸到了人们生活中的各个方面。随着人们生活水平的提高和对物质文化的追求,对居住的环境和控制家庭电器设备也有了较高的要求。本文提出了一种采用STM32将DHT11温湿度模块采集到的数据通过ATKESP8266实时上传到OneNET云平台的方案[6-7],实现了物联网远程监控系统设计。1系统概述本文设计的基于OneNET云平台的物联网监控系统是以STM32为开发平台,主要由数据采集端、数据传输端、控制端构成。在数据采集端通过DHT11模块采集环境温湿度参数,在数据传输端通过ESP8266无线模块把采集到的温湿度值发送到OneNET云平台,在控制端主要通过继电器模块控制家庭电器设备。系统结构如图1所示。图1系统结构框图2系统硬件设计本监控系统以STM32为核心,通过ATKESP8266无线上网模块与OneNET云平台进行温湿度的上传与平台命令的下发。系统原理图如图2所示。2.1主控电路设计为了实现控制稳定性和低耗性,本监控系统在主控制器上选择了ST公司的STM32F103RBT6,其较高的性能和配置非常适合本系统,其最小系统主要由晶振电路、复位电路、启动模式设置、JTAG部分电路组成。敬请登录网站在线投稿2019年第9期59图2系统原理图2.2温湿度采集电路设计在温湿度测量中,DHT11温湿度传感器是广州奥松公司生产的一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器,其采用单总线技术极大程度节约了系统I/O接口资源,并且具有很高的可靠性和稳定性。2.3继电器控制部分设计为了更加灵活地控制,弱电控制强电已经成为现代控制理论中的一个重要环节。在此方面系统采用多路继电器模块,用来控制家中电器的开关,如风扇、灯光等设备。2.4网络传输端设计在联网传输数据方面,大部分物联网系统采用4G模块、GPRS模块、WiFi模块。相比较而言,WiFi模块具有体积更小、传输更快、功耗更低的特点,只需要通过一些AT指令即可完成配置。因此选择了ATKESP8266无线WiFi模块,通过其自带的TCP/IP协议栈完成了温湿度数据在串口和WiFi的转换。3系统软件设计本系统通过模块化编程,在软件设计上总体包含4个设计部分:主控芯片软件设计、DHT11传感器软件设计、网络传输软件设计和OneNET云平台软件设计。3.1主控芯片软件设计在系统总体配置上,首先是对外围模块的初始化。初始化完成后,DHT11进行数据的读取,若数据校验无误,则数据处理部分把DHT11检测到的数据通过EDP协议封装处理后发送到OneNET云平台,平台端每隔3s更新一次数据。在命令下发部分,主函数循环检测是否有命令下发,当接收到下发命令时,解析数据包并根据命令内容控制对应的继电器,完成对家庭电器设备的操控。主机配置框图如图3所示。图3主机配置框图3.2DHT11传感器软件设计DHT11传感器软件设计流程[8]读取温湿度数据并进行校验,通过数据封装处理并由WiFi模块发送数据到OneNET云平台,如图4所示。3.3网络传输软件设计系统首先通过串口通信发送AT指令到ATK60Microcontrollers&EmbeddedSystems2019年第9期模块,完成WiFi模块应用模式、重启WiFi模块、连接无线路由器、与服务器建立TCP连接、进入透明传输模式、开始传输的配置。当配置完成后,如果连接到网络,则进行设备是否上线检测,如果设备在线,开始将数据发送给OneNET云平台。否则,重新初始化WiFi模块。网络配置框图如图5所示。图4传感器配置框图图5网络配置框图3.4OneNET平台软件设计由中移物联网公司打造的OneNET云平台是一款开放性平台,用户可根据开发需求在平台创建所需产品[3]。平台支持多种硬件接入,在物联网应用开发上能够降低很大成本。用户在使用之前,首先要进行注册,然后创建产品选择接入协议,通过创建的产品进行硬件接入和应用开发,选择合适的数据流,当调试完成后,可把此产品发布上传。平台配置流程图如图6所示。图6平台配置流程图3.5平台连接OneNET云平台提供多种协议,如MODBUS、EDP、MQTT、HTTP等[3],其应用方式也相对不同,考虑到系统特性选择EDP协议,其适用于设备和平台需要保持长连接、点对点控制的使用场景。主要包含以下部分:请求连接、设备认证、心跳命令、数据传输、控制命令部分。在平台配置应用中,首先通过设备ID和API地址关联API。具体方式如下:本系统中设备ID为43828183;设备API地址为。通过EDP协议转换为平台识别的数据包如图7所示。图7连接平台数据包图7中,“31”表示后面所有字节的长度;“0008”表示后面设备ID的长度;“71437354753D6564686D6461464B34594B473254335A58597076493D”表示设备API地址。由于平台IP地址和端口号固定,其余部分为通用数据格式。3.6平台连接响应格式通过电脑串口调试助手接收到的数据判断关联结果,具体如下:①如果接收数据为“20020000”,则表示连接成功;②如果接收数据为“2002000940011C”,则表示验证失败,重新发送连接请求包;③如果接收数据为“20020009400114”,则表示验证失败,协议错误;④如果接收数据为“20020009400120”,则表示验证失败,ID鉴权失败。3.7心跳请求格式系统发送心跳请求“C000”成功,则回应心跳响应“D000”。3.8数据处理①在数据上传格式上,由于温湿度均为数值格式,为了更容易处理数据,采用type=3的方式进行上传,例如:type=3整型:{“temperature”:22}②在命令下发的数据格式上,由于操作命令一般不会超过100位,只需判断数据是否连续接收到2个00并且第三个数据大于0的情况下,例如00000004,只需要判断接收到的数据有000004,就可以确定04就是操作指令的长度,并且从04开始下面接收到的数据就是操作指令,一共有04位,然后04的下一个数据就是平台操作指令的第一个数据,就可以开始保存了。4系统测试系统调试完后打开OneNET云平台可以看到最终结果如图8所示。用户可以通过电脑或手机登录自己的OneNET云平台账号,在线实时监控温湿度变化,并通过创建的应用下发命令,通过继电器来控制电器设备。结语本文利用STM32F103最小系统板与OneNET云平台,通过ATKESP8266无线上网模块搭建物联网监控系统,实时上传温湿度数据和云平台命令的下发,电路简敬请登录网站在线投稿2019年第9期61图8物联网监控图单,成本低,实时性好,为人们远程监控家庭温湿度环境和控制电器设备带来了很大的便利。参考文献[1]刘晓剑.基于OneNET的物联网监控系统[D].郑州:郑州大学,2016.[2]张萍.基于ESP8266和OneNET云平台的远程报警系统[J].单片机与嵌入式系统应用,2017,17(12):6467.[3]郭志彪.一种基于中国移动OneNET平台的智能硬件敏捷创新方法[J].中国新通信,2018,20(18):5455.[4]尤琦涵,陈兆仕,张沁.OneNET云平台WiFi远程控制的智能教室系统[J].单片机与嵌入式系统应用,2017,17(10):6973.[5]孙其博,刘杰,黎羴,等.物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报,2010,33(3):19.[6]樊智一.基于STM32的无线WiFi温湿度监测系统设计[J].电子世界,2016(18):3537.[7]范兴隆.ESP8266在智能家居监控系统中的应用[J].单片机与嵌入式系统应用,2010(9):5256.[8]倪天龙.单总线传感器DHT11在温湿度测控中的应用[J].单片机与嵌入式系统应用,2010(6):6062.邓怀俊,主要研究方向为嵌入式系统及物联网技术。(责任编辑:薛士然收稿日期:2019-04-09)意法半导体:让个人电脑更易用,更节能,更安全意法半导体发布了一套用户存在检测解决方案。意法半导体FlightSense飞行时间(ToF)测距传感器输出数据,配合英特尔的IntelContextSensing环境感知技术,为用户提供一套突破性的电脑数据安全保护方案,同时还能降低耗电量,改善用户的使用体验。意法半导体的FlightSenseToF传感器隐藏在笔记本电脑屏幕边框里面,玻璃盖板后面,用于扫描检测电脑前面是否存在用户。当用户离开时,ToF传感器就会发现没有用户存在,然后立即锁定系统并使其进入WindowsModernStandby省电模式,从而提高系统安全性并降低耗电量。ToF传感器进入低功耗自主模式,扫描场景,检测用户是否返回,同时使电脑保持睡眠状态,节省电能。当用户返回时,ToF传感器唤醒电脑,并自动启动扫脸登录功能,而无需等待按键或移动鼠标。系统所用的意法半导体专利算法能够区分坐在电脑前面的一动不动的人和没有生命的物体(例如:椅子),无需使用耗电量大且可能侵害个人隐私的网络摄像头进行视频分析。意法半导体执行副总裁兼影像产品部总经理EricAussedat表示:“通过充分利用ST市场领先的FlightSense飞行时间测距技术,用户存在检测应用可以延长电池续航时间,提高数据安全性和电脑使用便利性。”意法半导体的ToFFlightSense技术完全颠覆了测距和接近感测应用,只用低成本的微型传感器就可以提供精确的测距数据。测距传感器的工作原理是测量光子在传感器与目标物体之间往