监测控制系统设计(ESP8266与自行开发APP通信)

1.方案设计

1.1需求分析

1.1.1性能性要求

        1.环境监测

        实时准确地采集和监测室内外的温度、湿度等环境参数。

        能够对不同区域（如办公区、休息区、机房等）进行独立监测。

        2.安全防范

        集成火灾报警系统，实时监测烟雾、温度等火灾特征参数，并及时发出警报。

1.1.2性能需求

        1.数据准确性

        传感器采集的数据误差应控制在规定范围内，确保监测结果的可靠性。

        2.响应及时性

        系统对设备状态变化和环境参数异常的响应时间应小于一定阈值，以便及时采取措施。

        3.稳定性

        系统应能够长时间稳定运行，具备容错和故障恢复能力，确保不间断的监测和控制服务。

        4.扩展性

        系统应易于扩展新的监测点和控制设备，以适应未来楼宇功能的变化和升级需求。

1.2具体方案设计

1.2.1传感器选择与布局

        1.温度传感器

        采用高精度的热敏电阻或热电偶温度传感器。

        安装在易发生火灾的部位，如电气设备附近、厨房、机房等，以及重要的通道和公共区域。

        2.火焰传感器

        选择能够快速响应火焰光谱的传感器。

        安装在视野开阔的位置，如大厅、天台等。

2.2.2数据采集与传输

        1.采集频率

        设定传感器的数据采集频率，确保及时发现火灾迹象。一般情况下，每 1 - 5 秒钟采集一次数据。

        2.传输方式

        采用有线（如 RS485 总线、以太网）或无线（如 Zigbee、LoRa）通信方式，将传感器数据传输至中央控制单元。

2.2.3中央控制单元

        1.数据处理

        接收和分析来自各个传感器的实时数据，运用算法判断是否存在火灾风险。

        2.预警级别设定

        设定不同的预警级别，如轻度预警（可能存在隐患）、中度预警（火灾可能性较大）和重度预警（确认火灾发生）。

2.硬件设计

2.1主控模块设计

2.1.1ESP8266 芯片特性

        ESP8266芯片如图1-1所示。

图 1-1 ESP8266芯片

        ESP8266 是一款低功耗、高性能的 Wi-Fi 芯片，具有以下特点：

        内置 TCP/IP 协议栈，支持 Wi-Fi 连接，方便与云平台或本地网络进行通信。

        具有多个通用输入输出（GPIO）引脚，可用于连接各种传感器和执行器。

        低功耗运行模式，适合电池供电的应用场景。

2.1.2硬件接口设计

        1.电源接口

        为 ESP8266 提供稳定的 3.3V 电源。

        2.传感器接口

        使用 GPIO 引脚连接温湿度传感器（如 DHT11 ）、烟雾传感器（如 MQ-2 ）等，通过模拟输入或数字输入方式获取传感器数据。

        3.执行器接口

        通过 GPIO 引脚控制继电器、电机驱动器等执行器，实现对设备的控制。

        4.通信接口

        利用 UART 接口与其他串行设备进行通信，如蓝牙模块、GSM 模块等。

2.1.3软件编程

        1.开发环境

        使用 Arduino IDE开发环境进行编程。

        2.Wi-Fi 连接配置

        编写代码设置 ESP8266 连接到本地 Wi-Fi 网络，并获