[发明专利]一种基于树莓派的城市环境监测系统

说明书

本发明涉及一种基于树莓派的城市环境监测系统，其特征在于，包括：温湿度传感器模块、CO₂监测传感器模块、PM2.5监测传感器模块、云服务器、树莓派主控板、电源模块、GPS/北斗定位模块、数据采集模块、数据传输模块、IoT消息代理模块、树莓派子系统、客户端子系统和服务器子系统；数据传输模块、GPS/北斗定位模块、IoT消息代理模块、温湿度传感器、CO₂监测传感器、PM2.5监测传感器电源模块分别与树莓派主控板相连；树莓派子系统将采集到的信息通过MQTT传输到服务器子系统上，客户端子系统通过调用API接口，访问服务器子系统，查看实时的城市环境监测数据，适用于各种城市环境，以解决智能城市环境监测系统不具有远程监控以及延迟高的问题。

技术领域

本发明涉及无线组网和物联网技术领域，尤其涉及一种基于树莓派的城市环境监测系统。

背景技术

随着社会经济水平的高速发展，所产生的各类有害物资通过多种方式进入环境中，长期共存于我们的生活中，损害人体健康。所以，构建完备的城市环境监测系统的必不可少的。不同城市所面临的工业化污染大同小异，由PM2.5引起的雾霾对人们的健康危害尤其严重。因此，如果能够对环境中的PM2.5浓度实时监测，可以让生活在不同区域民众做好相应的防护举措，从而减少对人体的危害。

现有的环境监测系统中存在站点建设成本高的问题，我国各大高校和学术研究机构已开始城市环境监测系统。在STM32的基础上研发了一套大气环境监测系统，其中将传感器采集到的大气环境质量信息传送到用户监控设备上进行查看，存在作用距离较近，无法满足远程监控的缺点。本发明环境监测系统，在树莓派的基础上设计了一种环境监测系统，被监测区域的环境状况通过传感器数据采集、传输至云服务器，用户使用微信小程序即可查看监测数据。解决了现有系统功耗大、延时高的问题以及提供了可视化的数据图表。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种树莓派系统的智能城市环境监测系统，以解决智能城市环境监测系统不具有远程监控以及延迟高的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于树莓派系统的城市环境监测系统，其结构包括温湿度传感器模块、 CO₂监测传感器模块、PM2.5监测传感器模块、UART转485模块、云服务器、树莓派主控板、电源模块、GPS/北斗定位模块、数据传输模块、IoT消息代理模块、树莓派子系统、客户端子系统和服务器子系统。

所述树莓派主控板，一种便携式微型电脑，内嵌Linux系统，可执行多种编程语言。

所述数据传输模块、GPS/北斗定位模块、IoT消息代理模块、温湿度传感器、CO₂监测传感器、PM2.5监测传感器电源模块分别与树莓派主控板相连。

所述树莓派子系统将采集到的信息通过MQTT传输到服务器子系统上，客户端子系统通过调用API接口，访问服务器子系统，查看实时的监测数据。

优选的，所述树莓派子系统通过询问的方式获取传感器数据，进行设备的初始化设置，包括传感器设置、站点ID设置、GPS设置以及WiFi网络连接设置。当网络正常时，正常周期上传数据，网络异常时，则停止数据的上传，同时进行网络的重新连接。

优选的，所述UART转485模块具有RS485总线接口与UART转换接口，可进行数据转换，通过使用标准的Modbus协议接口实现控制器之间以及控制器与其他设备之间对等通信，完成有效的多路控制。

优选的，所述服务器子系统通过MQTT协议接收来自树莓派子系统的数据信息，设置IoT消息代理模块进行设备鉴权、数据转存、制定消息队列的响应优先级；接收来自终端设备的数据服务的同时响应API接口的调用实现数据的传输。

优选的，所述电源模块，通过USB接口为树莓派主控板进行供电，提供5V 电压。