17、ESP32与MQTT通信：从空气质量监测到智能电表应用

ESP32与MQTT通信：从空气质量监测到智能电表应用

1. MQTT协议概述

MQTT（Message Queueing Telemetry Transport）是一种发布 - 订阅网络协议，可实现不同Wi-Fi网络上ESP32微控制器之间的通信。它由Andy Stanford - Clark和Arlen Nipper在1999年为连接石油管道遥测系统而开发。MQTT代理能够在不破坏防火墙保护的情况下，实现不同Wi-Fi网络上设备之间的数据传输。当一个Wi-Fi网络上的设备向另一个网络上的设备请求信息时，由于请求来自Wi-Fi网络，信息可以通过网络防火墙。MQTT客户端向MQTT代理提供信息称为发布（publish），通过MQTT代理访问信息称为订阅（subscribe）。本文使用Cayenne MQTT代理（developers.mydevices.com）。ESP32微控制器作为MQTT客户端与MQTT代理进行通信，通过MQTT仪表盘可以在世界任何地方远程访问传感器信息或远程控制连接到ESP32模块的设备。

2. 空气质量监测：CO₂和TVOC测量

2.1 相关指标与模块

二氧化碳（CO₂）和总挥发性有机化合物（TVOC）是空气质量的重要指标。等效二氧化碳（eCO₂）和等效总挥发性有机化合物（eTVOC）可由CCS811模块测量。eCO₂的可测量范围为400 - 33000ppm，eTVOC为0 - 29000ppb。建议的正常eCO₂和eTVOC水平分别为<500ppm和<50ppb，而通风不良时分别为>1500ppm和>1000ppb。Adafruit CCS811模块可测量eCO₂范围为400 - 8192ppm，e