智能酒桶监测系统设计与实现

-[16]。(2)阈值设置流程图如下图3-7;图3SEQ图\*ARABIC\s27阈值设置流程图初始化与ESP32单片机先进行连接通信，将设置的阈值通过通信发送到ESP32单片机的阈值存放地址，将其覆盖掉，成为新的阈值。通过该设计使得手机端能够手动设置各个数据的阈值，避免阈值无法改变和不方便改变的问题。(3)手动开启或关闭加湿器流程图如下图3-8;图3SEQ图\*ARABIC\s28手动开关加湿器初始化与ESP32单片机先进行连接通信，将手机端APP上按下开启或关闭按钮时，将启动或关闭信号发送到ESP32单片机，以达到手动开启或关闭加湿器的功能。(4)历史数据流程图如下图3-9;图3SEQ图\*ARABIC\s29历史数据流程图首先初始化，将硬件与软件进行连接通信；系统会将数据按照时间记录在数据库中，在手机端点击查看历史后会读取数据库中的数据并按照时间顺序显示出来；点击删除数据，会调用删除函数，将数据库中存储的的数据进行删除并且出现删除成功提示。

4软硬件测试及结果分析4.1硬件测试及结果分析传感器测试是确保传感器在系统中正常工作的重要步骤。在进行传感器测试之前，确保系统硬件和软件环境已经准备就绪，包括传感器连接正确、驱动程序安装完整等。首先进行传感器的功能测试，确保传感器能够正常工作，包括读取传感器数据、发送控制信号等功能是否正常。(1)温湿度模块的测试；将外部温湿度传感器置于掌中，经过加湿和加热处理，模拟出不同的环境条件，如图4-1；而内部温湿度传感器则被放置在掌外，没有经过任何处理。通过这样的设置，可以清晰地观察到外部环境条件对温湿度传感器数据的影响，两者之间呈现出明显的差异。在显示屏中，OTEM为外部温度，OHUM为外部湿度，ITEM为内部温度，IHUM为内部湿度。在图4-2中可以看见，黄色的为外部温湿度数据，温度为32，湿度为98，是要明显高于内部的温度为22，湿度为77。图4-1外部温湿度传感器握在手中图4-2显示屏显示内外温湿度差异当外部的湿度小于设置的阈值时，加湿器会启动；这里我们将外部湿度的阈值设置为，让外部湿度小于阈值，能够看见加湿器的开启。如图4-3。图43由于外部湿度到达阈值加湿器启动(2)酒精浓度采集模块的测试；如图4-4(a)，酒精浓度测试是将空气质量检测传感器放置于酒桶中，确保传感器能够采集到数据。这意味着需要一个系统来模拟酒精浓度变化的情况，并确保传感器能够准确检测到这些变化。将传感器放置于涂满酒精的纸上，传感器能够成功采集到数据。在显示屏中，Alco为采集到的酒精浓度，单位为mg/m3；设置采集到数据上限为2.00mg/m3。在图4-4(b)中可以看见，Alco的值为2.00mg/m3。图4-4(a)将JW01传感器置于沾满酒精的纸上图4-4(b)显示屏显示的酒精浓度(3)气压传感器的测试；空气流速越大的地方，其压强越小；气压测试是在无法提供密闭环境的情况下，对气压传感器进行吹气处理以达到测试目的。在吹气时，能够观察到检测到的压强值有着些许变化。这意味着需要一个系统来模拟气压变化的情况，并确保气压传感器能够准确检测到这些变化。在显示器中ATM为采集到的气压值，单位为Pa。图4-5(a)吹气前图4-5(b)吹气后对气压传感器进行吹气处理后，得到气压的数据为图4-5(b)所示101930pa，要略低于图4-5(a)吹气前的101954pa。(4)超声波测距模块的相关测试；距离测试是将距离传感器与桌面保持些许距离，对其进行测试，如图4-6(a)，并确保采集到的数据误差较小。这意味着需要一个系统来准确测量传感器与目标之间的距离，并保证数据的准确性和稳定性。将距离传感器与桌面保持些许距离对其进行测试，采集到的数据误差较小。采集到的高度数据，可以在显示屏出看见；在显示屏上Height为采集到的高度数据，单位是厘米。如图4-6(b)中，采集到的高度数据为2.44cm，通过实际测量后，高度为2.51cm，有着些许误差。图4-6(a)将测距传感器放置距离平面2.5cm图4-6(b)显示距离表4-1测试数据总结处理前数据处理后数据测试内部温湿度温度22℃湿度77温度22℃湿度77测试外部温湿度温度22℃湿度77温度32℃湿度98测试酒精浓度0mg/m32.00mg/m3测试气压101954pa101930pa测试距离0cm2.44cm表4-1为上述硬件测试中所得到的所有数据。4.2软件测试及结果分析(1)客户端连接测试；打开软件后点击实时显示按钮，进入实时显示画面，在连接WIFI的情况下点击客户端连接，连接成功后下方会弹出成功的提示，连接成功后下方数据为实时采集到的数据。通过与显示屏上的数据对比，得到的数据基本一致。如图4-7。图47实时显示数据(2)APP中的阈值测试；在上半部分为阈值设置部分，当下半部分采集到的温度超过设置阈值时、采集到的湿度低于设置阈值、采集到的酒精浓度低于设置阈值时、采集到的距离大于设置的高度时以及采集到的压强低于设置阈值时，都会进行报警。当外部的湿度低于设置阈值时，会触发加湿器的启动。将数据写入上方横线中，点击设置阈值即可设置成功，这里将内外温度阈值设置为20，内外湿度为100，酒精阈值设置为0，高度阈值设置为0，压强阈值设置为100000，如图4-8所示。图48设置各个阈值(3)APP中手动控制加湿器的测试；在手机端要能够手动开启或关闭加湿器时，需要先打开上方的手动模式，当手动模式后方的按钮呈现绿色即为开启了手动模式，然后在右方加湿器开关处可以控制加湿器的启动或关闭，如图4-9(a)。当加湿器开启时，AK-204上的两个灯会亮起，通过连接微孔雾化片来将液体雾化以达到加湿效果。如图4-(b)。图4-9(a)开启手动模式图4-9(b)加湿器被手动开启(4)APP中查询历史数据测试；在打开软件后，点击下方按钮历史数据查询，可进入历史数据页面，然后点击查询数据，如图4-10(a)。该页面会记录下各个时间段的数据并连同时间一并显示出来。点击删除所有数据将会把历史数据进行清空，下方将弹出删除成功提示，如图4-10(b)。随后在次点击查询数据将看到记录的数据已经被全部删除，如图4-10(c)。图4-10(a)查询历史数据图4-10(b)删除历史数据图4-10(c)再次查询·16··PAGE21·PAGE1结论经过前期的测试，设计成功实现了对桶内外温湿度、桶内气压、桶内酒精浓度和桶内液面距离顶部高度等数据的采集，并将数据传输至显示屏上，数据抵达阈值触发报警或加湿功能。在设计中，利用了ArduinoIDE开发平台进行开发C语言程序，实现了对传感器的输入输出，还利用了AndroidStudio编写了手机程序，方便查询各项数据、更改阈值以及控制是否加湿的功能。在测试阶段，我们遭遇了一些的问题。首先，当设备刚刚启动时，蜂鸣器会持续发出响声，这明显是不正常的。经过分析，我们发现这是因为负责检测酒精浓度的传感器在初始阶段需要进行预热。在预热的过程中，由于传感器还未达到最佳工作状态，其采集到的酒精浓度数据始终显示为0。这个零值数据触发了预设的报警机制，从而导致蜂鸣器不停地响。为了解决这个问题，我们调整了设备启动时的初始阈值，确保在传感器预热期间，即使采集到零值数据，也不会触发蜂鸣器报警。此外，在设备搭建工作完成后，我们注意到温湿度传感器偶尔会表现出异常，其采集的数据始终为0。为了查明原因，我们进行了排查工作。替换了两个温湿度传感器，替换后设备的工作状态恢复了正常，温湿度数据也能准确采集。在以后的研究中，可以改进和优化此设计。例如，可以将各个硬件换成更先进的硬件，提高数据的准确性和实时性。可以在显示器上设计出可视化界面，而不只是数据的显示，可视化界面能够更加直观地观测到各项数据。可以在封口处加上一个时间的记录，使我们能够看见存储了多长时间没有开封过，当我们打开它时能够有一种成就感。总的来说，智能酒桶监测系统的设计与实现具有一定的前景，通过研究的设计和实现，让我们能够将酒存放至合适的环境当中，同时也为智能酒桶行业的发展贡献了一份力量。

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