基于STM32的谷物存储环境监测系统与Web平台的设计与实现
背景介绍
在农业领域，谷物的存储条件对其保鲜和质量有着至关重要的影响。温湿度、气体浓度等环境因素是影响谷物存储效果的关键因素。传统的手动监测方法往往存在响应不及时、效率低下的问题，难以实时获取存储环境的关键数据，导致谷物的储存损耗增加。
随着物联网技术的不断发展，设计一套基于STM32单片机的环境监测系统能够有效监测仓库内的温湿度、二氧化碳浓度等关键数据，并通过Web平台展示和管理这些数据，为农户和仓库管理者提供实时的存储环境监控，从而降低损耗、提高存储效率。
项目目标
设计并实现一套基于STM32的谷物存储环境监测系统，该系统能够：
- 实时采集存储环境的温湿度、气体浓度等数据。
- 将采集的数据通过无线传输方式上传到Web平台进行可视化展示和管理。
- 提供报警机制，当环境参数超过预设阈值时，及时向管理者发出提醒。
- 通过Web平台进行数据的远程管理、历史数据分析以及系统维护。
系统架构
该系统由两大部分组成：
- 环境监测终端：基于STM32单片机，负责数据的采集与传输。
- Web管理平台：基于B/S架构，实现数据的展示、分析与控制。
环境监测终端
- 硬件平台：STM32单片机作为核心控制器，集成温湿度传感器、CO2传感器、光照传感器等。
- 通信方式：通过Wi-Fi模块实现数据的无线传输，确保系统能够远程监控。
- 电源管理：考虑到农业现场的复杂环境，监测终端采用低功耗设计，保证长时间稳定运行。
Web管理平台
前端技术：
- React.js：构建响应式用户界面，提供实时数据的展示与图表化分析。
- MUI：提供丰富的界面组件，提升开发效率和用户体验。
后端技术：
- Spring Boot (Kotlin)：提供RESTful API，实现数据的处理与传输。
- MyBatis：与数据库进行交互，存储和查询历史监测数据。
数据库技术：PostgreSQL用于存储环境监测数据，支持大规模数据的高效读写。
功能模块
1. 环境数据采集
- 温湿度监测：通过温湿度传感器实时监测仓库内的温湿度变化。
- 气体浓度监测：通过CO2传感器实时监控二氧化碳浓度，确保存储环境符合标准。
- 数据存储与传输：通过STM32采集的数据定时上传至Web平台，进行集中管理。
2. 数据展示与分析
- 实时数据展示：Web平台提供实时的温湿度、CO2浓度等环境数据的可视化展示，帮助管理者快速了解当前存储状态。
- 历史数据分析：平台支持对历史数据的查询与分析，帮助管理者根据环境变化趋势进行决策。
- 图表生成：通过Apache ECharts生成动态折线图、柱状图，便于管理者直观了解环境变化。
3. 报警机制
- 阈值设置：管理者可以在Web平台上为温湿度和CO2浓度设定阈值。
- 实时报警：当监测数据超出阈值时，系统会通过邮件或短信的方式向管理者发送报警信息，及时应对异常情况。
4. 设备管理
- 终端设备管理：Web平台支持对多个环境监测终端的远程管理，包括设备状态监控和固件升级。
- 权限管理：平台根据用户角色分配不同的权限，确保系统安全性和数据隐私。
技术选型
1. 硬件选型
- STM32：低功耗、高性能的单片机，适合用于长时间环境数据采集。
- 温湿度传感器：具有高精度的温湿度传感器，满足仓库环境监测需求。
- CO2传感器：低功耗、稳定的二氧化碳传感器，确保数据采集准确。
2. 前端技术
- Vue.js：轻量级前端框架，支持响应式界面设计，适合实时数据展示和动态交互。
- Element UI：提供现成的UI组件库，提升开发效率。
3. 后端技术
- Spring Boot (Kotlin)：简化后端开发流程，提供灵活的RESTful API支持。
- MyBatis：灵活的数据库操作框架，支持复杂查询和数据操作。
4. 数据分析与可视化
- Apache ECharts：轻量级的可视化库，支持丰富的图表和动态数据展示。
5. 部署与运维
- Docker：采用容器化部署，确保系统运行环境一致，简化运维管理。
6. 安全与权限管理
- Spring Security：提供基于角色的权限管理，确保系统数据安全。