智能教室环境监控系统设计与实现

1、 智能教室环境监控系统设计与实现 Design and implementation of environment monitoring system for intelligent classroom摘 要当今社会随着科学技术的不断发展及世界经济的快速发展，人们越来越注意到家人们的身体健康和人生安全，而小孩子的健康发育和安全更是人们关注的重点。本设计介绍的是智能教室环境监控系统设计与实现系统，能够对教室内的环境数据进行实时的监控确保能给学生们的身体健康和安全给予保障。在本设计中，系统采用STM32单片机作为控制核心，通过控制传感器对环境数据进行采集，并通过红外传感器对教室内的人数进行统计，数

2、据经过单片机处理后通过WIFI模块将数据上传至中国移动物联网云平台，最后在中国移动物联网云平台上观察数据研究数据是否符合学生们的身体健康标准，证明本设计的准确性和实用性。关键词： 物联网 智能教室 WIFI 环境监控 STM32单片机广东东软学院本科毕业设计（论文）AbstractNowadays, with the continuous development of science and technology and the rapid development of the world economy, people pay more and more attention to the h

3、ealth and life safety of the family, and the healthy development and safety of children is the focus of peoples attention. This design introduces the design and implementation of the intelligent classroom environment monitoring system, which can monitor the environmental data in the classroom in rea

4、l time to ensure the health and safety of studentsIn this design, STM32 single-chip microcomputer is used as the control core of the system. The environmental data is collected by the control sensor, and the number of people in the classroom is counted by the infrared sensor. The data is processed b

5、y the single-chip microcomputer and uploaded to the cloud platform of China Mobile Internet of things through WiFi module. Finally, observe whether the data research data meet the physical health standards of students on the cloud platform of China Mobile Internet of things to prove the accuracy and

6、 practicability of the design.Key words：Internet of things Intelligent classroom WIFI remote control Single chip microcomputer目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1 课题研究背景和意义11.2 国内外发展现状与趋势11.3 论文研究内容和目标11.4 论文结构安排2第二章 系统硬件方案选择32.1 硬件方案的选择32.1.1 主控芯片的选择32.1.2 显示器件的选择42.1.3 物联网云平台的选择42.1.4 联网方式的选择52.2 系统总体方案5第三

7、章 系统硬件电路设计73.1 STM32单片机系统设计73.1.1 STM32单片机最小系统设计73.2 OLED液晶显示电路设计83.2.1 OLED的概述83.2.2 OLED屏幕引脚说明83.2.3 OLED液晶屏优点93.3 WIFI模块的设计93.4 DHT11温湿度传感器的设计103.5 PM2.5传感器的介绍113.6 光照传感器的设计113.7 烟雾传感器电路设计133.8 红外检测电路设计143.9 系统硬件设计电路15第四章 系统软件部分设计164.1 软件开发环境的介绍164.2 系统重要函数的介绍164.2.1 主函数的设计164.2.2 OLED液晶显示函数的设计17

8、4.2.3 DHT11温湿度采集函数的设计174.2.4 光照强度采集程序设计184.2.5 烟雾浓度采集程序设计184.2.6 ESP8266发送数据函数的设计194.2.7 NTP网络时钟获取程序20第五章 系统的组装与测试215.1 系统功能测试215.1.1 设备连接网络测试215.1.2 NTP 网络时间测试225.1.3 温湿度度数据采集测试225.1.4 PM2.5数据采集测试235.1.5 光照强度采集测试235.1.6 室内人数采集测试245.2 系统可靠性测试245.2.1 检测温湿度数据变化245.2.2 PM2.5数据测试255.2.3 光照数据采集测试265.2.4

9、室内人数统计测试26总结28参考文献29致谢30第一章 绪论1.1 课题研究背景和意义随着科学技术的发展，以及人们生活质量的提高，人们对学校的教室环境要求也逐渐提高。因此，教室在以后的发展过程中将会是智能化，安全化的。智慧教室不仅是具备多媒体和网络的教室，它是依靠于物联网技术，传感器技术，云服务等科学技术所建立的新式教室。随着我国学生人数的增长，以及各种大高校的扩招，教室内的学生人数逐渐增多。因此需要对教室内的环境进行实时的监测，保证教室内的师生都有一个良好的学习环境。随着物联网技术的发展，智慧地球，智慧城市，智能家居的概念提出，智慧教室的方案将会是以后学校保证师生学习环境的首选。通过物联网技

10、术，可以能够让老师，家长，学生随时随地的了解教室的学习环境 ，保证教室拥有安全的学习环境。1.2 国内外发展现状与趋势物联网的概念早在1999年就已经被提了出来，美国在2009年提出将物联网与新能源作为之后20年内国家推动经济发展的新引擎。之后，IBM为了推动物联网技术的发展，提出“智慧地球”的概念。在此之后，世界各国相继发展自己的物联网技术，我国在2009年由23温家宝总理提出要大力发展“只会中国”,并且在无锡建立了我国的物联网试验基地感知中国中心。国内在政府的扶植之下，有许多公司开始发展物联网技术，不仅有新兴的互联网公司如百度，阿里，腾讯，华为等，还有传统企业，如：格力，海尔，海信等企业。

11、它们不仅研发自己的物联网产品，而且还为其他公司提供物联网解决方案。通过对我国目前的物联网市场了解，我国在智慧教室领域的发展较为薄弱，没有相应的解决方案。另外，我国的物联网平台没有一个统一的标准，每个厂家产品只能使用自家的物联网云平台。1.3 论文研究内容和目标根据系统的设计要求，系统由STM32单片机最小系统，网络时间显示电路，温湿度采集电路，光照强度采集电路，PM2.5采集电路，红外监测电路，烟雾采集电路与WIFI电路构成。通过该系统可以实时的采集到教室内的环境数据信息，通过OLED液晶屏幕可以查看当前时间信息，通过中国移动物联网移动平台可以随时随地查看教室的环境信息以及人数。1.4 论文结

12、构安排第一章，绪论，对设计的研究背景以及目前的发展状况做出简单的概述，提出本论文的研究目的与内容。第二章，硬件选择方案，针对系统所实现的功能选择性价比高的电子器件。第三章，硬件电路设计，描述系统的硬件电路，分别对于传感器采集电路，OLED液晶显示电路，联网电路等做出简单的介绍。第四章，系统软件设计，针对系统的软件实现流程做出描述，分别讲述教室内环境数据采集的程序实现流程，NTP网络时间的获取，数据的上传等进行描述。第五章，系统的组装与测试，对最好的系统进行上电测试，按照任务要求对系统进行测试。第六章，总结，对这篇论文，以及这次毕业设计做出总结，并指出设计中的不足之处。30第二章 系统硬件方案选

13、择本章节主要对智能教室环境监控系统设计中使用到的电子元器件进行对比与选择。同时对设备的联网方式进行选择。2.1 硬件方案的选择在设计系统硬件电路之前，首先要有明确的设计方案，之后再各个模块电路上选择性价比最高的器件进行电路设计。2.1.1 主控芯片的选择方案一：采用STC89C51单片机作为系统的主控芯片。STC89C51是台湾宏晶科技公司所生产的一款具有低功耗、高性能等特点的八位CMOS微处理器，芯片内部具有一个8k的 Flash存储器。STC89C51单片机依然采用MCS-51的内核架构，其指令集能够完全兼容MCS-51。但是其芯片资源过少，不适用于本系统的设计要求。方案二：采用TI公司所

14、生产的MSP430单片机作为系统的主控芯片。MSP430单片机又被称作为混合信号处理器，它是将许多个不同功能的数字电路模块、模拟电路模块和微处理器一起集成在一个芯片上。但其芯片较为昂贵，并且开发难度较大，在本次设计中不适用。方案三：采用STM32F103单片机作为主控芯片。STM32是由意法半导体公司所生产的一款32位单片机，采用ARM架构，内部具有多个ADC模块，并且具有速度快，功耗低，开发生态好等特点。主控芯片处理器开发环境芯片价格STC89C51低功耗，高性能资源过少便宜MSP430混合处理器 多模块开发难度较大较为昂贵STM32高速度 低功耗开发环境好便宜表2-1 主控芯片的对比通过以

15、上的对比，本次设计采用STM32作为主控芯片。2.1.2 显示器件的选择方案一：采用OLED屏幕作为系统时间显示屏。OLED屏幕的厚度非常的薄，厚度可以小于 1mm，为液晶的 1/3。并且OLED相对于传统LCD屏幕不需要使用背光。而且，OLED可以使用IIC的接线方式，可以减少IO引脚的使用。方案二：使用LCD1602液晶显示屏。该显示屏又被人们称作LCD1602字符型液晶显示屏。这款屏幕能够在屏幕中同时显示出32个字符，其中可以显示阿拉伯数字、数字符号、字母等。但是其需要背光显示，因此不具备低功耗的特点，并且需要的接线引脚较多。方案三：采用LCD12864液晶显示屏。该显示屏是一款具有中文

16、字库的一款液晶显示屏幕，并且具有多种接线方式，可以显示16*16个点阵的汉字，但是其屏幕较大，会造成资源的浪费，并且成本较高。显示器屏幕大小功耗大小成本OLED适中较小偏低LCD1602适中较大低LCD12864较大适中较大表2-2 显示器选择对比根据以上的描述，从低功耗，低成本的角度出发，本系统使用OLED作为系统的显示屏幕。2.1.3 物联网云平台的选择方案一：采用腾讯公司所开发的物联网云平台，目前想要使用腾讯物联网云平台需要与其腾讯云业务进行绑定，而且目前其平台处于起步阶段，功能不完善，系统不太稳定，并且生态不好。方案二：采用中国移动所开发的OneNet物联网云平台，该平台目前支持HTT

17、P，MQTT等协议，该平台不仅功能较为完善，而且其UI设计界面较为简单，同时具备APP客户端。 物联网平台功能UI设计界面生态环境腾讯物联网平台不完善起步阶段不太好 OneNet物联网平台较为完善简单明了较为良好表2-3 物联网云平台选择对比通过以上的对比，本系统使用中国移动的物联网云平台，该系统目前的生态环境较好，适合本系统的开发。2.1.4 联网方式的选择方案一：采用ESP8266模块，该模块使用的是WIFI技术，目前学校已经具有校园网，并且具有路由设备，只需要将ESP8266接入校园网便可实现系统的网络连接。并且该模块具有空间小，低功耗，低成本等特点。方案二：采用GPRS模块，GSM模块

18、的联网方式是使用模块内的GSM电话卡进行网络连接，这种联网方式不仅会产生联网费用，而且较为不便。并且该模块功耗较高，成本也比较高，因此不适用于本次的设计。联网模块网络连接方式功能成本ESP8266WIFI低低GPRS模块电话卡高高表2-4 联网方式选择对比因此，本次设计最总使用ESP8266作为系统的联网模块，使系统与中国移动物联网云平台进行数据交互。2.2 系统总体方案通过上述对系统各个功能模块电路的介绍，系统最终选择使用STM32作为设备的控制核心，使用DHT11温湿度传感器，BH1750光照传感器，PM2.5传感器，MQ2烟雾传感器构成系统的环境数据采集电路，使用红外传感器对教室内人数进

19、行统计。使用OLED液晶显示屏进行时间的显示，使用ESP8266模块进行网络的连接与物联网平台之间的数据交互。用户可以通过使用OneNet物联网云平台提供的客户端实时的查看教室的数据信息。本系统的总体方案如图2.1所示。图2.1 系统设计方案第三章 系统硬件电路设计本章节主要介绍本设计中各个部分电路的设计原理。通过各个模块的功能描述了解其工作原理以及在设计的中作用。3.1 STM32单片机系统设计3.1.1 STM32单片机最小系统设计单片机最小系统是由单片机，电源电路，复位电路，晶振电路构成。通过阅读意法半导体公司的数据手册可知，STM32单片机是由3.3V供电，由于正常使用电源都为5V，因

20、此需要在电源电路中使用AMS117进行电压转换。复位电路的作用是能够让系统恢复至初始状态。STM32单片机的时钟源可以有两个来源，一个是内部高速时钟另一个是外部高速时中，由于STM32单片机内部高速时钟不稳定，容易受到温度的影响，因此在本设计中使用外部时钟，分别使用32.768KHz与8MHz晶振。STM32单片机最小系统电路图3.1所示。图3.1 STM32单片机最小系统电路图 3.2 OLED液晶显示电路设计3.2.1 OLED的概述OLED，又被称之为有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode）。因为其具有抗震动、低功耗等特性，因此这种屏幕被大量的应用在电子

21、设备中。OLED液晶屏幕实物图如图3.1所示。图3.1 OLED液晶屏幕实物图3.2.2 OLED屏幕引脚说明在本次设计中使用IIC接口的OLED屏幕进行数据显示，这种接口可以减少单片机IO口的使用。其引脚接口说明如下：GND：电源地。VCC：2.2V-3.3V。SCL：IIC时钟线。SDA：IIC数据线。在本次设计中，OLED液晶屏幕接线电路如图3.2所示。图3.2 OLED液晶屏幕电路图。3.2.3 OLED液晶屏优点（1） OLED液晶屏幕的厚度可以小于1mm，是传统LCD屏幕厚度的1/3。（2）OLED液晶屏幕整体为固态结构，内部为无真空的液态环境，其抗震性能较好。（4）OLED液晶屏

22、幕不需要使用背光，因此其具有低功耗的特点，减少电能消耗。（5）OLED液晶屏幕响应速度快，传统的屏幕响应速度要达到几十微秒，而OLED可以达到几微妙的响应速度。（6）其屏幕具备主动发光的特点，因此OLED屏幕没有观察视角限制，观察视角可以达到170度，用户从侧面查看屏幕数据，不会存在数据失真的情况。3.3 WIFI模块的设计本次设计中使用的是安信可公司生产的WIFI模块ESP8266，该模块是一款已经具备WIFI网络解决方案的一款WIFI模块。ESP8266WIFI模块主要应用于设备传输数据量小的场景，但是也能满足每次几千字节的数据传输，并且该模块数据通信稳定，能够满足大多数设备使用。该模块的

23、最大通信速率可以达到150Mbps。并且拥有四个信道。该模块的引脚说明如表3-1所示。表3-1 ESP8266引脚说明引脚名称功能VCC电源RST模块复位引脚CH_PD模块使能引脚，高电平有效TXD串口发送引脚RXD串口接收引脚GPIO0启动模式选择GPIO2悬空GND电源地由于该模块使用的是AT指令，为使其与单片机进行通信并且达到数据交互的目的，需要将其串口引脚与单片机串口引脚交叉相连，设计电路如图3.3所示。图3.3 ESP8266电路图3.4 DHT11温湿度传感器的设计温湿度传感器是是一款数字传感器，其传感器内部集成了一个NTC热敏电阻与电阻式的感湿元件。该模块不需要进行校准，传感器在

24、出场之前已经进行校准，并且其校准系数在OTP内存中是以程序的方式进行存储。因此该系统具备操作简单，较强的抗干扰能力，快速的响应能力，性价比高等特点。DHT11温湿度传感器实物如图3.4所示。图3.4 DHT11温湿度传感器引脚图由于温湿度传感器DHT11使用的是单总线协议，因此在本次设计中需要使用软件进行单总线协议的模拟。温湿度传感器电路连接如图3.5所示。图3.5 温湿度传感器电路连接图3.5 PM2.5传感器的介绍本次设计使用的是夏普公司所生产的PM2.5传感器，该款传感器能够检测到1微米及以上的灰尘颗粒，检测结果以输出电压的方式进行数据传输。该传感器检测原理是通过对圆孔中的颗粒所产生光的

25、折射进行检测，然后转换为电压值，进而输出检测数据。PM2.5传感器实物如图3.6所示。图3.6 PM2.5传感器实物图在本设计中的电路连接图如图3.7所示。 图3.7 PM2.5传感器电路连接图3.6 光照传感器的设计在本次设计中使用GY-30光照强度检测传感器，该传感器是目前较为常用的一款光照传感器。传感器内部含有一个单片机，并且带有模数转换电路，能够将采集到的模拟信号转换为数字信号。该模块通过使用IIC协议，使传感器内部的单片机与设备的单片机进行通信，达到数据采集的目的。GY-30光照强度检测传感器实物如图3.8所示。 图3.8 GY-30光照传感器实物图光照传感器的每个引脚功能描述如表3

26、-2所示。表3-2 光照传感器引脚说明序号引脚名称功能描述1VCC3.3V2SCLIIC总线时钟3SDAIIC数据线4ADDRIIC地址引脚5GND电源地光照强度传感器与单片机数据交换是通过IIC协议，虽然STM32单片机内部具有硬件IIC的功能引脚，但是其抗干扰性较弱，在本次设计中使用软件模拟IIC通信协议，因此，传感器引脚不需要必须连接到STM32单片机的硬件IIC引脚上。传感器与单片机引脚的电路连接如图3.9所示。图3.9 光照强度检测传感器与单片机电路图3.7 烟雾传感器电路设计在本次设计中检测烟雾浓度使用的是MQ-2烟雾浓度传感器，该传感器是由ZYMQ-2气敏元件构成的，该元件共有6

27、个引脚，其中2个引脚是为传感器提供加热电流，另外四个引脚是用于数据信号的传输。其中加热电流是为了使元件内部加热器工作，为器件的工作提供必要的条件。烟雾检测模块传感器如图3.10所示。图3.10 烟雾检测传感器实物图烟雾传感器具有以下特点：1、检测范围广泛。2、传感器具备两路输出信号。（一路TTL信号，一路模拟信号）3、其传感器驱动电路简单。 4、传感器灵敏度高，能够对可燃气体快速反应。5、传感器能够检测天然气，煤气，液化气等可燃气体。6、传感器能够长期使用，稳定性高。烟雾传感器的内部设计电路如图3.11所示。图3.11 烟雾传感器设计电路3.8 红外检测电路设计在本次设计中需要对教室内的人数进

28、行统计，因此，该功能的实现方案计划使用两个红外检测模块放在教室门口，一个进行进入人数统计，一个对离开人数进行统计。以此达到对教室内人数进行统计的目的。红外检测模块是由一对红外对光管与LM939构成。模块工作时，红外发射管在一定频率下发出红外光线，当其遇到物体时，红外线会反射回来，这时通过红外接收管进行接收。红外检测模块实物如图3.12所示。图3.12 红外检测模块实物图系统中红外检测电路设计如图3.13所示。图3.13 红外检测电路设计3.9 系统硬件设计电路本系统由STM32单片机作为控制核心，通过对外围电路进行控制达到实现系统的功能。外围电路由红外检测电路，光照强度采集电路，OLED液晶显

29、示电路，烟雾检测电路，温湿度检测电路，PM2.5检测电路，WIFI模块构成。通过电路能够实现系统的所有任务要求。系统设计电路如图3.14所示。图3.14 系统硬件设计电路第四章 系统软件部分设计4.1 软件开发环境的介绍本次设计的软件系统采用MDK5软件进行编写，MDK5是由德国keil公司所开发出的嵌入式编程软件。这款软件是嵌入式开发中较为常用的软件，主要针对ARM架构的芯片开发，尤其是在对于Cotrex M内核的单片机，MDK是最佳的嵌入式开发工具。4.2 系统重要函数的介绍4.2.1 主函数的设计程序中main()函数是系统程序的入口函数，在main()函数中首先需要对单片机以及外围的驱

30、动电路进行初始化，初始化之后才能对外围的传感器进行操作。之后，通过whie(1)函数实现数据的采集，上传等功能。秉承程序设计的模块化原则，系统中都代码都要经过函数进行封装，然后才能进行调用。系统初始化函数DeviceInit()，系统的数据采集以及数据上传函数GetData()。主函数程序流程图如图4.1所示。图4.1 主函数流程图4.2.2 OLED液晶显示函数的设计在本次设计中使用的是IIC接口的OLED液晶显示屏幕，由于STM32自带的IIC硬件IO接口抗干扰能力较弱，因此使用软件进行模拟IIC协议，达到与屏幕进行通信的目的。首先需要对使用的引脚进行初始化，这里通过函数I2C_Confi

31、guration()对引脚进行初始化，之后便是通过程序进行IIC通信协议的模拟。最终，系统可以通过调用OLED_ShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char ch, unsigned char TextSize)函数在屏幕上进行文本显示，x,y是指文本显示的坐标，ch是显示的文本，TextSize是所显示的字体大小。4.2.3 DHT11温湿度采集函数的设计获取DHT11传感器采集到的温湿度数据是需要通过单总线协议就能够获取到数据，首先由STM32单片机对传感器发送起始信号，之后等待DHT11传感器返回的应答信号，在单片机完成应

32、答信号的接手之后，系统需要接收40字节的数据。这40字节的数据是由温度整数部分数据，温度小数部分数据，湿度整数部分数据，湿度小数部分数据，和校验和数据，他们都是8bit。程序实现流程如图4.2所示。图4.2 DHT11温湿度采集流程图4.2.4 光照强度采集程序设计光照强度传感器使用的也是IIC协议，其也是使用软件进行协议模拟，与OLED的IIC协议相同。系统开始时对传感器进行初始化操作，之后通过向传感器内部写入对应的控制字节，使用IIC协议读取传感器获取的光照强度数据值，程序流程如图4.3所示。4.3 光照强度采集程序流程图4.2.5 烟雾浓度采集程序设计由于MQ-2烟雾传感器输出的是模拟值

33、，因此需要使用AD进行数模转换。本次设计使用的是STM32单片机内部的12位ADC，该ADC能够满足系统设计的要求。首先需要对引脚以及使用的ADC通道进行初始化，使用函数Smog_Init()。由于传感器使用的是5v电源，因此通过ADC读取到的数据需要进行电压转换，转换公式：value = value * (5 / 4096)。采集数据转换通过Smog_Trans_Concentration()函数实现。程序流程图如图4.4所示。4.4 烟雾浓度采集流程图4.2.6 ESP8266发送数据函数的设计首先需要通过AT指令将ESP8266设置为AP和STA共存的模式，然后连接程序中使用的WIFI热

34、点。在WIFI模块连接成功之后，需要将ESP8266模块设置为单连接模式，并且需要将其设置为透传模式，之后，根据程序中设置的中国移动物联网云平台的服务器地址与端口号进行服务器连接。在服务器连接成功之后，通过MQTT协议将采集到的数据上传至OneNet物联网云平台。ESP8266WIFI模块上传数据流程如图4.5所示。图4.5 ESP8266程序流程图4.2.7 NTP网络时钟获取程序NTP的时间是以1900年1月1日零时作为元年，然后以秒作为单位来记录之后的时间。本系统通过外挂的ESP8266模块连接远程的NTP服务器，着这过程中需要使用到NTP协议，该协议时面向无连接的UDP协议。在获取时间

35、后，由于读取到的时间时NTP格式的时间，需要将其转换为可读的时间格式（年月日，时分秒），这里需要使用到函数GetBeijingTime()将其解析为北京时间。获取时间之后将其设置为单片机的RTC时间，使用stm32的内部时钟进行计时。这样可以把esp8266空闲出来与物联网云平台进行通信。NTP时间的获取只在系统开机的时候进行一次获取。第五章 系统的组装与测试系统在焊接之前需要对使用到的元器件进行检查，查看参数是否符合要求。焊接时，需要对照原理图进行器件焊接，焊接时要认真，细致，避免出现错误。焊接完成之后，需要再次对系统进行检查，避免出现短路，焊接错误，虚焊的情况出现。检查无误以后可以对系统进

36、行上电，进行功能测试。为了保证系统测试结果的准确性，本次测试需要在密闭的空间中对其进行系统测试，通过使用加热器，加湿器，以及台灯等设备对密闭空间的环境做出人为的改变。为了保证的稳定性，每个功能测试都需要保证进行一百次左右的测试实验。5.1 系统功能测试系统设计完成之后，首先需要保证每个功能模块的正常工作，下面对系统的各个功能进行单独测试。5.1.1 设备连接网络测试首先使用串口调试工具对设备联网进行测试，这里使用手机打开热点，使系统进行连接网络。手机连接WIFI热点成功界面如图5.1所示。图5.1 设备连接WIFI热点下面系统会自动连接NTP服务器以及OneNet云平台服务器，在串口调试助手中

37、可以看到连接成功后打印出的调试信息，如图5.2所示。图5.2 设备连接云平台成功信息5.1.2 NTP 网络时间测试首先对系统的时间显示进行测试，系统上电之后会通过ESP8266连接远程的NTP网络服务器获取时间，之后会通过OLED液晶屏显示出时间。系统时间显示如图5.3所示图5.3 系统时间显示图5.1.3 温湿度度数据采集测试改变设备周围的温湿度环境，通过查看云平台数据观看数据是否发生改变，来判断数据是否采集成功。温湿度采集信息如图5.4所示。图5.4 云端温湿度数据变化5.1.4 PM2.5数据采集测试使用微小颗粒放入PM2.5传感器中，通过查看云端数据是否发生变化来判断数据是否采集正常

38、，PM2.5数据如图5.5所示图5.5 云端PM2.5数据采集界面5.1.5 光照强度采集测试使用台灯对环境内光照强度做出改变，同时登录物联网云平台查看云端的光照强度数据是否发生改变，光照强度数据如图5.6所示。图5.6 光照强度数据显示5.1.6 室内人数采集测试使用手掌在进口与出口的红外检测探头两端模拟人们进出的动作，同时查看云端室内人数是否发生改变，室内人数数据如图5.7所示。图5.7 室内人数数据显示5.2 系统可靠性测试为保证系统能够长时间稳定的进行工作，下面需要对系统进行长时间的数据采集测试。5.2.1 检测温湿度数据变化分别对设备周围的温湿度做出改变，使用加热器与加湿器增加周围环

39、境的温度以及湿度，之后在云端查看数据变化，将云端数据保存至本地后手动生成数据变化曲线。温度变化曲线如图5.8所示，湿度变化曲线如图5.9所示。图5.8 温度变化曲线图图5.9 湿度变化曲线图5.2.2 PM2.5数据测试对PM2.5浓度数据采集进行测试，首先保证PM2.5传感器内部清洁，这时，PM2.5数据较小，之后人为向PM2.5传感器中放入小颗粒模拟空气中的灰尘，这时数据将会变大，这是云端对PM2.5的采集数据会发生比较大的改变。同样将云端数据保存至本地后手动生成曲线图，数据变化如图5.10所示。图5.10 PM2.5数据变化曲线5.2.3 光照数据采集测试下面对光照强度进行改变，通过改变台灯的灯光强弱，使台灯的亮度变化是一个缓慢的过渡过程，这样在查看数据时才能够具有可观性，首先查看云端数据中光照强度是否发生改变。通过查看数据变化曲线与预期的结果一直，可以查看到光照强度数据的变化如图5.11所示。图5.11 光照强度数据变化5.2.4 室内人数统计测试通过使用手在两个红外检测模块两端模拟人进出的动作，首先模拟学生进入教室的场景，之后在出口端的红外检测端口模拟学生离开教室的场景，通过查看云端的室内