基于树莓派+云服务的温湿度检测系统设计

科技与创新┃Science and Technology &Innovation
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2022年第10期
文章编号：2095－6835（2022）10－0080－02
基于树莓派+云服务的温湿度检测系统设计
＊
陈雪小
（厦门工学院，福建厦门361021）
摘要：通过树莓派（Raspberry Pi 4）、DHT11温湿度传感器设备和物联网应用开发（ioT Studio ）平
台，构建一个实时动态环境温湿度检测系统。

树莓派连接Wi-Fi 环境后接入物联网平台，实现属性数据上报。

经测试，该系统采集数据准确可靠，平台响应迅速，应用场景范围广泛，如高校机房等场所，具有一定的实际意义。

关键词：树莓派；传感器；物联网；云服务中图分类号：TP212.9
文献标志码：A
DOI ：10.15913/ki.kjycx.2022.10.024物联网广泛用于智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、智能电网、智能家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。

本文基于树莓派硬件，开发了一款智能温湿度检测系统，应用于高校机房，可提供超温与低温的报警通知服务，实现24h 自动检测报警。

例如机房中空调出现故障、温度升高时能及时发出警告。

通过对温湿度检测系统进行详细的分析、研究和设计，实现了一种成本低廉、易于操作的解决方案，使高校机房更加安全、节能。

1总体方案设计
本系统主要由树莓派、温湿度传感器、人体红外传感器、报警和数据显示设备及云端数据处理等构成。

系统方案如图1所示。

图1系统方案图树莓派通过丰富的外接接口连接红外人体传感器、GPS 、温湿度传感器采集相关数据，并将数据上传至云端处理，可在PC 端和手机端进行监控。

2
系统硬件设计
本系统核心模块采用树莓派Raspberry Pi 4B 。

Raspbian 是专门用于ARM 卡片式计算机树莓派（Raspberry Pi ）的操作系统[1]。

树莓派提供40个外扩GPIO 引脚、2个USB3.0接口和2个USB2.0接口、1个千兆以太网接口、支持2.4G/5G 双Wi-Fi 等，外部接口极其丰富，而且成本低廉、性能良好。

主机运行Debian 系统，支持Python 开发环境，为Python 提供大量扩展库，降低开发成本。

树莓派GPIO 引脚如图2（a ）所示，本文所使用到的引脚情况如图2（b ）
所示。

（a ）树莓派GPIO 引脚图
（b ）已分配GPIO 引脚图
图2
树莓派GPIO 引脚及其分配图
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＊［基金项目］福建省教育厅中青年教师教育科研项目（科技类）（编号：JAT200820）；厦门工学院2020年教学改革研究项目（编号：XJJG2020019）温湿度传感器
GPS
人体红外传感器
树莓派
云端
设备
手机端
PC 端
阿里云物联网平台
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2022年第10期
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2.1温湿度传感器模块
本文选用DHT11作为温湿度传感器，其电路图如图3所示。

DHT11共4个引脚，分别为1-VCC 、2-DATA 、3-NT 和4-GND ，其中2个引脚接上拉电阻并与树莓派11引脚对接进行温湿度数据采集。

LED0是温湿度传
感器工作指示灯。

图3DHT11电路图
2.2信息显示模块
本文中的温湿度采集信息通过LCD1602液晶屏显示，LCD1602是被广泛使用的一种字符型液晶显示模块。

其与树莓派互相通信的电路如图4所示。

其中PCF8574是一款并口扩展芯片，它与树莓派主控芯片通过I 2C 接口进行通讯。

SDA 和SCL 分别与树莓派3脚和
5脚进行对接实现信息通讯。

图4信息显示电路图3系统软件设计
本文通过VNC 远程桌面控制实现在树莓派上进行软件开发与研究，利用Python 语言进行程序编写。

该系统通过树莓派进行温湿度信息、人流量信息采集，并将该信息进行液晶屏显示，同时当温度低于或高于所设定的阈值时，系统将发出报警信息。

系统选用阿里云物联网平台作为设备的云接入平台，设备通过MQTT 协议接入阿里云物联网平台，实现数据交互。

图5是本系统设计的软件流程图。

一开始进行各个参数的初始化，将树莓派设备接入物联网平台，实现数据上报。

4ioT 平台云服务
树莓派设备接入物联网平台，将温度、湿度、指示灯工作状态机报警信息上报云服务。

在阿里云物联网平台物理型数据可查看数据，如图6所示。

图7为湿度信息在每个时间点的具体数值，从图中看出，在15：02时湿度较大，其他时间点的湿度保持在50%
左右。

图5
系统软件流程图
图6树莓派采集信息ioT 监控
图7湿度信息在每个时间点的具体数值
图8为温度信息在每个时间点的具体数值，取1h 内的检测值，温度显示将近30℃。

图8温度信息在每个时间点的具体数值
（下转第84页）
5s
10s
建好的Alink 协议
数据
湿度
20015010050
14:27
14:3714:4714:5715:0715:17
15:27
302520151050
14:26
14:36
14:46
14:56
15:06
15:16
15:26
是
否
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·84·2022年第10期
人员进行样品感官质量评价。

通过感官评吸评价后得到，随着打叶复烤工序的进行，烟叶感官评吸吸味逐渐趋于优良，主要体现在香气提升、青杂气减少、刺激性降低。

打叶复烤加工提升了烟叶整体的感官质量。

2.3其他
2.3.1复烤加料
通常，加料是在整个打叶复烤的工艺流程中的打叶工序后或复烤工序后所增加的一个增温增湿的过程工序，因此复烤加料对烟叶的综合品质也存在一定的影响[2]。

在打叶复烤工序后，在片烟中有针对性地添加生物酶等生物制剂，经过醇化后，片烟的综合品质将发生明显的变化。

加料会影响卷烟的风格特征，使得醇化方向往卷烟配方需要的方向发展。

陈长清等[6]通过试验后提出施加添加剂复烤的烟叶样品与不施加添加剂的烟叶样品相比，化学成分趋于协调，香味成分含量提高，评吸质量得到提高。

2.3.2蒸汽压力、干燥区风机的风量
蒸汽的压力决定着干燥区的温度，蒸汽压力过高或过低都将对烟叶的品质产生影响[3]。

蒸汽压力较高，会导致烟叶的卷叶率增加；蒸汽压力较低，就会导致实际温度达不到设定温度，干燥速度变慢，均匀性相对下降。

干燥区的风机风量过大或过小，将会对烟叶的含水率产生影响，从而影响烟叶的品质[3]。

风机风量较大，容易造成回旋堆积现象，影响烘烤的均匀性。

风机风量较小，则会影响干燥速度。

2.3.3烤透率
潘武宁等就目前各打叶复烤企业存在对烤后烟叶水分的均匀性、成品的后续储存安全、烟叶醇化的质量等不重视的现状，提出烤透率也是一项对复烤设备
生产能力考核的重要指标，并提出了烤透率的定义。

其中，烤透率越高，经过回潮后烟叶水分均匀性就越好。

3小结与展望
片烟复烤在打叶复烤生产线中极为重要。

要实现优质的烟叶品质，需要对片烟复烤影响烟叶品质的因素进行研究，但由于目前打叶复烤设备年代久远，设备仍旧存在着一些限制，希望能够有更加先进的技术运用到打叶复烤生产线中来，为实现优良的烟叶品质奠定坚实的基础。

参考文献：
［1］倪盛浦.浅论打叶复烤生产工艺在我国的推广［J］.
烟草科技，1994（3）：2-4．
［2］白万明，潘峰，杨全忠，等.复烤加料关键参数对片烟质量的影响［J］.烟草科技，2017，50（8）：
80-84．
［3］周雪娟，付川星.复烤温度对片烟质量的影响［J］.
云南科技管理，2013，26（5）：66-69.
［4］王显阳.打叶复烤工艺中流量控制的几种方法［J］.
现代机械，2006（5）：94-95，115．
［5］袁逢春，龙明海，何邦华，等.打叶复烤过程烟叶内在品质的变化研究［J］.湖北农业科学，2013，
52（1）：158-160.
［6］陈长清，陈付军，宫长荣，等.不同添加剂复烤对烤烟烟叶品质的影响研究［J］.安徽农业科学，
2007（35）：11492-11493，11524．————————
作者简介：周季蓉（1991—），女，云南楚雄人，本科，助理工程师，主要从事打叶复烤质量检测相关工作。

〔编辑：王霞〕
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5结语
本文设计的温湿度监控系统利用树莓派数据采集端，在连接Wi-Fi环境后实时上传数据到阿里云物联网平台。

经测试，该系统采集数据准确可靠，平台响应迅速。

该方案也可复制到诸多场景，如农棚和智慧厕所等，具有一定的实用价值。

参考文献：
［1］郝林炜，梁颖.基于树莓派+云服务器的网络监控
及家居控制系统的研究与实际应用［J］.物联网技术，2016，6（9）：45-47，50.————————
作者简介：陈雪小（1985—），女，硕士研究生，讲师，教师，主要研究方向为电子信息。

〔编辑：丁琳〕。