基于树莓派的智能温湿度监控终端的设计与实现

电子设计工程

Electronic Design Engineering

第26卷Vol.26第22期No.222018年11月Nov.2018

收稿日期：2018-01-19

稿件编号：201801104

作者简介：吴波涛（1987—），男，江西南城人，硕士研究生，工程师。研究方向：物联网、自动控制。

精密仪器工厂、网络通信电子设备机房、农业大棚等场所对环境温湿度控制往往有较为严格的需求，因此在上述场所温湿度异常时，及时发现并发出告警提示对岗位人员十分重要[1-5]。随着物联网技术的进步和普及应用，包括温湿度等在内环境变量已经实现网络化采集[6-9]，通过在监控节点部署网络网关和温湿度传感器，网关可通过温湿度传感器获取环境温湿度，再通过网络发送至温湿度数据库服务器进行存储，通过开发应用服务程序实现温湿度数据的处理、展示和查询等功能[10-18]。为进一步实现温湿度数据的判读和异常时的主动告警功能，本文开发了基于树莓派的网络部署智能温湿度监控终端，集成了告警和语音输出器件，实现与温湿度数据库

基于树莓派的智能温湿度监控终端的设计与实现

吴波涛，徐正峰，孙金卫

（中国卫星海上测控部江苏江阴214431）

摘要：随着物联网技术的发展，温湿度采集早已实现网络化、实时化，为配合此技术架构实现温湿度数据的监控告警功能，设计开发了一种基于树莓派的智能温湿度监控终端。该终端通过网络连接至温湿度采集系统的数据库，定时查询监控节点的温湿度情况，通过与温湿度阈值的比对判定温湿度是否超标并依此决定是否发出告警；通过集成蜂鸣器、音箱等元器件，实现异常情况下的蜂鸣告警与语音提示功能；通过在板卡系统中写入自启动命令，完成终端掉电后的程序自启动功能，使终端实现365天*24小时运行与免维护功能。实验表明，该终端部署便捷，能迅速检测到各监控节点的温湿度异常情况，并发出告警音和提示信息，有效提升各节点温湿度监控水平。关键词：树莓派；监控终端；物联网；自启动中图分类号：TN79

文献标识码：A

文章编号：1674-6236（2018）22-0190-04

Design and implementation of intelligent temperature and humidity monitoring

terminal based on Raspberry Pi

WU Bo⁃tao ，XU Zheng⁃feng ，SUN Jin⁃wei

（China Satellite Maritime Tracking and Control ，Jiangyin 214431，China ）

Abstract:With the development of technology of Internet of Things ，real-time temperature and humidity data collecting technology through networks has put into use for a while.To realize real-time temperature and humidity surveillance and alarming on abnormal situation ，an intelligent temperature and humidity terminal based on Raspberry Pi has been designed and implemented.This terminal connects the temperature-humidity database through networks and inquires temperature and humidity data at regular time interval.By comparing to the threshold ，the terminal checks if the temperature or humidity of monitored node is abnormal and sound the alarm when positive.The alarm is on by buzzer and loudspeaker ，and the node information is provided by voice through loudspeaker when temperature or humidity is abnormal.By programming the self-starting file in directory of the operation system ，the terminal can start the surveillance program on boot ，by which can realize the terminal running at 365*24hours and free of maintain.Experiments show that this intelligent terminal can be deployed easily and detect the abnormal temperature and humidity data immediately ，sound alarm and provide monitored

node information.With this terminal ，temperature and humidity monitoring level is improved remarkably.Key words:Raspberry Pi ；surveillance terminal ；internet of things ；self-starting -

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的连接和温湿度异常的检测和告警提示功能，可进一步缩短温湿度异常时的发现时间，提升了温湿度的监控水平。

1整体架构设计

本智能温湿度监控终端可接入局域网，与由温湿度传输网关和温湿度传感器构成的温湿度采集终端、温湿度数据库服务器在同一网络内，进行分布式部署，其部署方式如图1所示。温湿度采集终端部署在需要监控温湿度的节点，将监控节点的温湿度数据采集上传至温湿度数据库服务器，智能温湿度监控终端部署在相关岗位人员需要获取告警提示信息的位置，通过网络连接至温湿度数据库服务器，获取最新温湿度信息，并依据设定的告警阈值对信息

进行分析判定是否发出告警。

图1

监控终端部署方式

图2

硬件连接关系

2智能监控终端硬件设计

智能监控终端由树莓派3板、模拟蜂鸣器、音箱、数字LED 灯和数字按钮组成，其连接关系图如图2所示。树莓派3采用ARM 架构A53四核处理器，拥有1GB RAM ，同时还有40引脚扩展GPIO 接口，可接入多种外围硬件并进行数据交互，集成10/100以太网接口，可接入以太网；板卡集成了3.5mm 音频接口可输出音频；树莓派开发板运行基于Linux 的Raspbian 操作系统。智能监控终端通过树莓派板的

RJ45口接入网络，音箱或喇叭通过3.5mm 音频接口

连接树莓派板，输出语音告警信息；模拟蜂鸣器包含电源和接地两个引脚，工作电压为3~24V ，其电源引脚与树莓派板GPIO 口连接，该树莓派板GPIO 口定义为输出口，为模拟蜂鸣器提供电源输入，接地引脚与树莓派板GND 引脚连接，蜂鸣器在异常情况下可输出高分贝蜂鸣告警音，在嘈杂场所也能提供有效的告警提示；数字LED 灯由树莓派板3.3V 引脚提供电源，其点亮与熄灭提供智能终端运行信息和告警提示，其数字控制口与树莓派板GPIO.0口连接，该GPIO.0口定义为输出口，对数字LED 灯进行开关控制；数字按钮用于对终端程序运行的控制，当告警持续响起需要手动停止告警提示时，持续按下按钮可实现免打扰，按钮由3.3V 引脚提供电源，数字按钮的数字输出口与树莓派GPIO.1口连接，该GPIO.1口

定义为输入口。

图3智能硬件终端原型实物图

3软件设计

智能温湿度监控终端需要在树莓派开发板上进行程序开发，完成与温湿度数据库的连接、数据的查询，同时完成对温湿度数据的判读，告警启动的判断和告警程序的启动功能。

3.1数据库驱动配置

开发语言选用python 2.7，由于温湿度数据库服

务器为MS SQL Server ，需要配置Raspbian 系统下的数据库驱动，才能实现python 语言与数据库的连接。本文采用ODBC+FreeTDS+pyodbc 的方案实现，

吴波涛，等基于树莓派的智能温湿度监控终端的设计与实现

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