多传感器的温度采集系统(附件)
本毕业设计是实现一个远程实时温度采集系统，此系统基于物联网，可以扩展很多个传感器。系统主要包括温度信息的采集传送，后台服务器和前端浏览器三大核心。温度信息的采集主要是使用ESP8266 无线WIFI芯片通过DHT 22传感器来采集周围环境温度信息，在可指定的频率下将温度信息不断发往至后台服务器。后台服务器是采用Node.js技术实现，来为前端和下位机温度采集提供REST API接口服务。采集到的温度信息被发送到服务器，服务器将接收到的温度信息储存到数据库中，以便浏览器端进行查看温度信息和历史温度信息。前端网页显示是使用AngularJS用作前端框架，Chart.js图表库实现可视化温度数据，Bootstrap样式库来实现响应式布局。用HTTP协议来获取服务器的温度信息来实现温度曲线的绘制。此系统可以同时支持实时温度动态显示和历史温度的查看。关键词 ESP8266，物联网，Node.js，REST API，AngularJS
目录
1 引言 1
1．1 选题背景 1
1．2 设计内容 1
1．3 设计的目的和意义 2
2 系统总体设计方案 2
2．1 服务器端技术方案 3
2.1.1 Node.js 3
2.1.2 Express 3
2.1.3 MongoDB 3
2.1.4 Redis 4
2.1.5 RESTful API 4
2．2 硬件方案 4
2.2.1 ESP8266 4
2.2.2 DH22 5
2．3 前端技术方案 5
2.3.1 AngularJS 5
2.3.2 Bootstrap 5
2.3.3 Chart.js 5
3 后台服务器设计 6
3．1 HTTP请求方法 6
3．2 Express框架 6
3.2.1 Express示例 6
3.2.2 Express路由 7
3.2.3 Express路由方法 8
3．3 MongoDB数据库 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
8
3.3.1 mongoose 8
3.3.2 数据库表结构设计 8
3．4 Redis数据库 10
3.4.1 Redis数据类型 11
3.4.2 Redis实时队列系统 11
3．5 设计REST API 12
3.5.1 设备信息API 13
3.5.2 创建设备信息API 13
3.5.3 历史数据记录API 14
3.5.4 实时温度API 15
4 硬件设计 15
4．1 NodeMCU开发板 16
4．2 Sming库 16
4．3 硬件主程序 17
5 前端浏览器程序设计 21
5．1 Angular.js 21
5．2 Bootstrap 21
5．3 ngResource 23
5．4 所有设备页面 23
5．5 传感器数据展示页面 25
结论 28
致谢 29
参考文献 30
1 引言
1．1 选题背景
随着科技的发展，传统靠人工控制的温度、湿度、液位等信号的测压﹑力控系统，外围电路比较复杂，测量精度较低，分辨力不高，需进行温度校准；且它们的体积较大、使用不够方便，更重要的是参数的设定需要有其它仪表的参与，外界设备多，成本高，因而越来越适应不了社会的要求[7]。
而随着物联网这个话题越来越火。物联网开始成为新一代信息技术的重要组成部分。利用物联网可以广泛应用各种感知技术。大量的传感器可以部署在物联网中，每个传感器都能够从外界采集信息，不同类的传感器能够捕获的信息不同[6]。而且可以按照一定规律实时采集，更新数据。
物联网与传统行业的融合是必然的发展趋势。智能家居、车联网等领域已经出现了一些领军的初创型企业。另外在医疗行业,根据调查,2017年中国可穿戴移动医疗设备市场销售规模达到4.2亿元,预计到2018年这一市场规模将超过10亿元,2019年将接近50亿元。不管是以家电为中心的智能家居还是以汽车为中心形成的车联网,通过物联网平台不仅可以实现远程的监控或者报警,而且与云平台结合进行扩展,提供各种服务。更多的传统企业将其产品与物联网结合,逐渐形成了以产品为中心延伸到以服务为中心。
1．2 设计内容
本次毕业设计为实现一个远程温度采集系统，该系统基于物联网，可以扩展任意多个传感器。系统主要包括温度信息采集传送，后台服务器以及前端浏览器展示三大核心。
温度信息采集主要使用ESP8266 WIFI芯片通过DHT 22传感器采集环境温度信息，在指定的采集频率下将温度信息发往后台服务器。后台服务器采用Node.js实现，为前端和温度信息采集部分提供REST API服务。服务器接收到温度采集部分传送过来的温度信息后，将温度信息储存到数据库中，供浏览器端随时查看温度信息。
前端浏览器展示利用AngularJS作为前端框架，Chart.js图表库可视化温度数据，Bootstrap作为样式库并提供响应式布局。通过HTTP协议获取后台的温度数据绘制温度曲线。支持实时温度曲线和历史温度查看。
1．3 设计的目的和意义
本次设计探索了基本的物联网开发方式,尝试将最新的HTML5技术用于传统的数据采集系统中，改变传统数据采集系统界面不美观，操作复杂的缺点。最终用户不需要专用的设备查看结果，只要使用常用的智能手机，PC或平板电脑的浏览器就能随时查看温度信息。
2 系统总体设计方案
本次毕业设计为实现一个远程温度采集系统，该系统基于物联网，可以扩展任意多个传感器。系统主要包括温度信息采集传送，后台服务器以及前端浏览器展示三大核心。系统框图如图11：
目录
1 引言 1
1．1 选题背景 1
1．2 设计内容 1
1．3 设计的目的和意义 2
2 系统总体设计方案 2
2．1 服务器端技术方案 3
2.1.1 Node.js 3
2.1.2 Express 3
2.1.3 MongoDB 3
2.1.4 Redis 4
2.1.5 RESTful API 4
2．2 硬件方案 4
2.2.1 ESP8266 4
2.2.2 DH22 5
2．3 前端技术方案 5
2.3.1 AngularJS 5
2.3.2 Bootstrap 5
2.3.3 Chart.js 5
3 后台服务器设计 6
3．1 HTTP请求方法 6
3．2 Express框架 6
3.2.1 Express示例 6
3.2.2 Express路由 7
3.2.3 Express路由方法 8
3．3 MongoDB数据库 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
8
3.3.1 mongoose 8
3.3.2 数据库表结构设计 8
3．4 Redis数据库 10
3.4.1 Redis数据类型 11
3.4.2 Redis实时队列系统 11
3．5 设计REST API 12
3.5.1 设备信息API 13
3.5.2 创建设备信息API 13
3.5.3 历史数据记录API 14
3.5.4 实时温度API 15
4 硬件设计 15
4．1 NodeMCU开发板 16
4．2 Sming库 16
4．3 硬件主程序 17
5 前端浏览器程序设计 21
5．1 Angular.js 21
5．2 Bootstrap 21
5．3 ngResource 23
5．4 所有设备页面 23
5．5 传感器数据展示页面 25
结论 28
致谢 29
参考文献 30
1 引言
1．1 选题背景
随着科技的发展，传统靠人工控制的温度、湿度、液位等信号的测压﹑力控系统，外围电路比较复杂，测量精度较低，分辨力不高，需进行温度校准；且它们的体积较大、使用不够方便，更重要的是参数的设定需要有其它仪表的参与，外界设备多，成本高，因而越来越适应不了社会的要求[7]。
而随着物联网这个话题越来越火。物联网开始成为新一代信息技术的重要组成部分。利用物联网可以广泛应用各种感知技术。大量的传感器可以部署在物联网中，每个传感器都能够从外界采集信息，不同类的传感器能够捕获的信息不同[6]。而且可以按照一定规律实时采集，更新数据。
物联网与传统行业的融合是必然的发展趋势。智能家居、车联网等领域已经出现了一些领军的初创型企业。另外在医疗行业,根据调查,2017年中国可穿戴移动医疗设备市场销售规模达到4.2亿元,预计到2018年这一市场规模将超过10亿元,2019年将接近50亿元。不管是以家电为中心的智能家居还是以汽车为中心形成的车联网,通过物联网平台不仅可以实现远程的监控或者报警,而且与云平台结合进行扩展,提供各种服务。更多的传统企业将其产品与物联网结合,逐渐形成了以产品为中心延伸到以服务为中心。
1．2 设计内容
本次毕业设计为实现一个远程温度采集系统，该系统基于物联网，可以扩展任意多个传感器。系统主要包括温度信息采集传送，后台服务器以及前端浏览器展示三大核心。
温度信息采集主要使用ESP8266 WIFI芯片通过DHT 22传感器采集环境温度信息，在指定的采集频率下将温度信息发往后台服务器。后台服务器采用Node.js实现，为前端和温度信息采集部分提供REST API服务。服务器接收到温度采集部分传送过来的温度信息后，将温度信息储存到数据库中，供浏览器端随时查看温度信息。
前端浏览器展示利用AngularJS作为前端框架，Chart.js图表库可视化温度数据，Bootstrap作为样式库并提供响应式布局。通过HTTP协议获取后台的温度数据绘制温度曲线。支持实时温度曲线和历史温度查看。
1．3 设计的目的和意义
本次设计探索了基本的物联网开发方式,尝试将最新的HTML5技术用于传统的数据采集系统中，改变传统数据采集系统界面不美观，操作复杂的缺点。最终用户不需要专用的设备查看结果，只要使用常用的智能手机，PC或平板电脑的浏览器就能随时查看温度信息。
2 系统总体设计方案
本次毕业设计为实现一个远程温度采集系统，该系统基于物联网，可以扩展任意多个传感器。系统主要包括温度信息采集传送，后台服务器以及前端浏览器展示三大核心。系统框图如图11：
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