基于 ESP32 的粮仓远程温湿度监控系统 摘 要 针对粮仓环境信息采集中温 湿度采集设备体积大、精度低、 供电布线成本高等问题，设计了 一种具有便携性、准确性、实时 性和可扩展性的远程采集及处理 系 统。 该 监 控 系 统 采 用 STM32 微 处理器、温湿度传感器 DHT22、温 度 传 感 器 DS18B20 和 无 线 通 信 模 块 ESP32，借助于 Yeelink 平台实 现了温湿度传感器的接入管理、 温湿度数据的存储、远程监测和 控制。软件开发环境为 μC/OS-II 和 Emwin。调试结果表明该系统能 够实时稳定可靠地反馈现场的温 湿度数据，并通过手机和电脑终 端实现实时监测与控制。 【关键词】粮仓 STM32 ESP32 温湿度传感器 Yeelink 平台 我国是一个人口大国，民以食为天，所 以对粮食的需求非常巨大。国内粮食存储量较 大，主要采用粮仓来储存粮食，且易受天气等 因素影响，如果温湿度不适很容易导致粮食霉 文/陈星星 李亚品 段纳 梁雨 2 系统硬件设计 系统硬件主要包括温湿度采集与控制模 块、无线网络通信模块、电源模块。下面具体 给出各模块的设计。 系统控制核心采用处理速度快、功耗低、 微型化和足够存储空间的 STM32F103C8T6 微 控制器。该微处理器能对数据进行实时处理、 控制、显示与传输。它具有丰富的 I/O 端口、 USB 接口、ESP32 模块接口、串口等大量的 功能模块，完全满足远程温湿度监测系统设计 要求。当粮仓温湿度值不满足粮食储存条件 时，STM32 微处理器驱动执行机构工作，即 控制通风、除湿等设备开始工作。显示部分采 用 2.8 寸的 ILI9341 彩色电容触摸屏，其分辨 率为 320*240，用于显示粮仓温湿度值与参数 设定值等信息。 针对无线传输模块传输距离、功耗、体 积和成本等性能的要求，无线网络通信模块 可以选用蓝牙和 Wi-Fi 两种无线传输技术。由 于 Wi-Fi 技术的速度和传输距离都优于蓝牙， 所以本系统选用 ESP32 无线通信模块。ESP32 具有高度集成化、成本低、内置 TCP/IP 协议 栈和体积小等特点，可缩短前期开发时间。 变、生虫，因此对粮仓温湿度的监测与控制具 3 系统软件设计 有一定的现实意义。随着人们生活品质的提高 和互联网技术、嵌入式系统技术、传感器技术 3.1 软件总体设计 的不断进步对便携化、高速化、无线化的粮仓 监控系统的需求越来越迫切。 1 系统整体方案设计 远程温湿度监控系统主要由四部分构成： 温湿度采集与控制模块，电源模块，无线网络 通信模块和远程用户监控端。系统在粮仓的多 点分布温湿度传感器，对粮仓中的温度和湿度 进行实时的监控，从而提高仓库管理的科学化 水平。 系统总体框图如图 1 所示。该系统选用 DHT22 传感器测量粮仓的湿度和 DS18B20 传 感器测量粮仓的温度，以提高温湿度测量的精 度。本文选用了低功耗的 STM32 微处理器， 可通过电池供电，实现系统的便携化。系统 软件设计选用了 μC/OS-II 多任务实时操作系 统，通过无线网络通信模块发送温湿度值至 Yeelink 平台，同时获取温湿度值进行处理并 在液晶上显示。在监测过程中，若现场空间温 湿度值超出设定值，系统发出报警并反馈到上 位机同时驱动执行机构工作。 系统是基于 μC/OS-II 和 Emwin 的软件开 发环境，软件设计主要分为两部分：监控与通 信部分和 Yeelink 平台部分。Yeelink 平台可实 现粮仓温湿度采集数据实时的存储、显示和分 析。系统的时基由 SysTick 定时器控制，采集 好的温湿度数据存取在 DMA，减轻了微处理 器的负担。通过 Wi-Fi 模块 ESP32 将数据上传 至 Yeelink 平台，同时在液晶界面实时显示温 湿度数据波形。 3.2 STM32微处理器与ESP32模块通信的程序设 计 ESP32 工作模式有 STA 模式、AP 模式和 STA+AP 模式。本系统采用 STA 模式，ESP32 通过路由器连接网络，将采集的粮仓环 境信号数据传输到服务器。 ESP32 模块的功能主要有数据透传和网关 挂载。 4 系统调试 图 1：系统总体结构框图 系统借助 Yeelink 开放平台，实现实时的 显示、存储、分析粮仓温湿度传感器采集的数 据，并且可以在手机客户端或者 PC 机上查看 实时数据以及历史数据曲线，也可以设定传感 器数据预警和报警值。当温湿度采集数据高于 设定值时，平台可以通过邮件，短信等方式发 送报警信息，使用户及时了解粮仓环境信息。 系统的采样频率是 10 秒一次，在软件编程设 计中，以不同开发密钥来区分不同用户和分配 不同的设备号区分不同设备传输数据。 5 结论 本 文 给 出 了 由 STM32F103C8T6 微 处 理 器、ESP32 无线通信模块、DHT22 湿度传感 器、DS18B20 温度传感器以及 Yeelink 平台组 成的远程温湿度监控系统。系统硬件设计预留 了 I/O 端口，增加了系统的可扩展性。该系统 能同步监测与控制空间温湿度的变化，当温湿 度超出设置额定值时发出警报并驱动执行机构 工作，给粮仓管理带来巨大的便利与安全，具 有很好的应用价值，给未来智能粮仓监控系统 的发展提供了一个方向，同时还能用于其他需 求相近的领域。下一步将对系统进一步进行优 化，期望能对粮仓的更多参数实现精确的监控。 参考文献 [1] 李昆 . 粮仓无线通信温湿度控制系统设计 与实现 [D]. 哈尔滨工业大学 ,2014. [2] 李 家 荣 . 基 于 单 片 机 控 制 的 大 棚 温 湿 度 监 控 系 统 的 设 计 [J]. 江 苏 农 业 科 学 ,2016,44(08):424-427. 作者简介 陈星星（1993-），女，江苏省盐城市人。硕 士研究生。研究方向为信息技术与智能装置。 作者单位 江苏师范大学 江苏省徐州市 221116 ●资助项目：2017 年江苏省研究生实践创新计划项目（编号 SJCX17_0536）; 国家自然科学基金（编号 61573172）。 94 • 电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering 电子技术 • Electronic Technology