随着智慧城市的发展和环保意识的增强, 物联网技术在各个领域中的应用场景越来越广泛。本文主要介绍一种基于STM32单片机开发的智能环境监测平台，特别是在水资源保护方面具有重要意义。

一、系统概述

本项目旨在构建一套完整的水质检测物联网解决方案, 通过部署在水源地和供水管道中的传感器节点收集数据，并利用云计算技术进行数据分析处理。该方案能够实时监测水体污染情况，为环保部门提供科学决策依据。

(一) 系统架构

系统主要由前端感知层、传输网络层以及后台服务端三部分组成：

• 前端感知：采用STM32单片机作为核心处理器，结合各类水质传感器（如PH值检测仪, 溶解氧测定器等）收集数据。
• 中间通信: 利用4G模组或者Cat1通讯模块实现远程无线传输功能。同时为了提升系统的稳定性和安全性，在关键节点处引入了ESP32单片机作为中继设备，负责将前端采集的数据汇聚到云端服务器上。
• 后台服务端：通过云计算平台进行数据存储、分析以及报表生成等操作, 并提供给用户一个友好的WEB界面查看实时监测结果和历史记录。

  二、关键技术

  (一) STM32单片机开发：

  • 选择STM32系列微控制器是因为其强大的处理能力和丰富的外设接口, 可以很好地满足本项目对于数据采集和控制的需求。
  • C语言编程框架，配合Keil uVision IDE进行软件设计与调试。同时使用HAL库简化底层驱动代码编写过程。

    (二) ESP32单片机开发：

    • ESP32内置Wi-Fi及蓝牙功能, 便于实现设备间的互联互通；
    • LuatOS操作系统支持Lua脚本语言，方便进行快速原型制作和产品迭代优化。另外还提供了一系列API接口帮助开发者简化网络编程任务。

      (三) 合宙LuatOS系统：

  该平台集成了多种物联网技术, 如MQTT协议等通信机制可以有效提高数据传输效率；
  

  三、功能模块介绍及元器件配置建议

  (一) 数据采集子系统:

  • PHT-30BPH型水质检测仪用于测量水体酸碱度(pH值)
  • DYDO-DIS溶氧测定器监测溶解在水中氧气含量，以评估生物活性和自净能力。

  (二) 数据传输子系统:

  ESP32模块负责将前端收集到的信息发送至服务器
  
  • Cat1通讯模组具备低功耗特点, 在保证通信质量的同时延长了设备的工作寿命。

  四、技术选型考量因素及实现方案说明：

  (一) 硬件选择:

  • STM32单片机具有高性能运算能力和丰富外设资源, 适用于复杂算法的运行；
  • Cat1模组支持全网通制式，能够适应不同地域网络环境。

  (二) 软件设计:

  采用MQTT协议进行数据传输可以减少带宽占用并且易于扩展维护。同时利用Lua语言编写业务逻辑简化开发流程。
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  五、项目周期预估及人员配比建议：

  (一) 开发阶段:

  • 需求分析与系统设计: 两周时间
  • 硬件选型和采购：一个月左右；
    

  (二) 测试调试：

  • 内部测试（单元、集成）+外部验收，预计三个月。

  六、总结与展望：

  烟台物联网水质检测系统为用户提供了一套完整的端到端解决方案, 不仅能够实现对水环境的实时监控还具备良好的可扩展性和兼容性。未来我们将继续优化产品性能并探索更多应用场景。