wifi的道路监控设备的感知装置的软件设计
论文着重介绍了系统总体方案和系统程序设计。最后，经过测试，道路感知端能够采集到温湿度、电流电压数据，并能通过WiFi在PC端实时监控传感器数据，还能做到异常重启。此课题以STM32F103C8T6单片机为核心完成道路感知端软件设计和服务器端软件设计。道路感知端主要由传感器数据采集模块、WiFi数据传输模块组成；服务器端由数据显示模块和异常重启模块组成。道路监控端主要完成温湿度、电流电压数据采集，WiFi数据传输等；服务器端能够实时显示温湿度、电流电压数据，并拥有重启单片机的功能。关键字 WiFi、道路感知端、服务器端、温湿度采集
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外研究与发展现状 1
1.3 课题主要研究内容 3
2总体设计 3
2.1 完成目标 4
2.2 方案设计 4
3 基础知识 7
3.1 开发工具介绍 7
3.2 芯片介绍 10
3.3 数字温湿度传感器——DHT11 12
3.4 ESP8266 Wifi模块 14
3.5 电流检测放大器 MAX471 15
4 程序设计 17
4.1 系统程序结构 17
4.2 温度采集程序设计 19
4.3 电流采集程序设计 21
4.4 ESP826601程序设计 22
4.5服务器端程序设计 24
5 系统调试 25
5.1 串口调试 25
5.2 结果显示 29
5.3 课题展望 33
结 论 34
致 谢 35
参 考 文 献 36
1 绪论
1.1 研究背景与意义
因为我国公路建设的不断发展，在道路的监管上也将面临新的挑战，所以需要提出新的要求。面对不断在变化的道路运行状态，这时道路的实时监控就变得极为重要，同样能够根据实时道路流量数据对道路进行管控及调度就变得尤为重要。这一切的关键就是道路的实时监控，但是有些设备安装在偏僻的地区，并且设备分散，布线要求高且困难 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
。当这些地区设备发生异常，检修变得很困难，人力和物力维修成本大大增加。所以，为了解决这一问题，可以设计一个装置，能够自动检测运行状态并能根据定位，找出问题所在，提高运维效率，这样就能大大减少管理维修成本[1]。这些感知装置需要与道路感知接收端通信，本课题的通讯方式采用WiFi的无线方式。
1.2 国内外研究与发展现状
海外对于高速公路检测系统起步很早，目前技术已经比较成熟，检测系统完善程度也很高。可追溯到二十世纪末，欧美、日本等发达国家将智慧交通提上了日程，在检测系统中使用通讯技术、计算机技术、机械设计制造及其自动化技术等。这让过去的监控系统得到了质的飞跃[2]。为了提高系统的稳定性，增加维护以及功能扩展等新的要求，减小编程难度，所以要用分布式网络管理方法去取代过去单一的计算机集中处理技术。在通讯技术方面，由于光缆的发明，其损耗低，速度快，基本绝缘，频带宽等优点，当数据量大的时候，如视频，语音传输等，光缆优势就更加明显。所以不少检测系统已使用光缆取代原先的电缆或者电话线。
相较于发达国家，我国高速公路发展还有漫漫长路要走。因为我国的国情，早先建设的高速公路，一方面建设资金有限，另一方面受到当时实际交通量不大的影响，功能极为单一，急需完善。经济的腾飞，增大了高速公路的规模，随之而来的是出行安全问题。智能交通的建设已经成为运维管理不可分割的一部分，而道路检测系统自然也就成为了智能交通的一部分[3]。如今，相当多的监测系统已在重要路段启用、检测，而且不断得到完善。
广东地区的广州到佛山的高速公路全线共16.66km，是国内全线运用道路监控系统管理的高速公路之一，交通通畅率与之前相比显著提升。该检测系统区分前后台工作，双重备份，避免信息丢失，并且采取总线传输，全程布局机动车检测装置。每组间隔数千米就在主道设置允许变速标识，增加情报提示板。每过三km放置一部紧急报警电话，设置一台实时监控摄像头，一面实时数字指路牌，成为珠三角地区第一条有完整检测系统的现代化高速公路。
往往，在过去，因为资金、技术、设备的缺乏，加之环境、人为干扰等因素，在收集相关交通数据时，道路监控中心获得的数据并不完整，易出现数据错误、缺失、异常、失真的现象。毫无疑问，对这样得来的初始数据直接强行处理、分析，易对结果的精确性产生巨大的影响，也就是“Rubbish IN Rubbish OUT”现象。
所以道路监控设备的运维是很重要的。当设备因为某种原因造成数据不能顺利获取时，自动检测系统就会起到重要作用。这时能快速分析问题，判断造成问题的原因，如网络不畅、传感器损坏、天气问题等等，分析后给出处理方法。当问题通过系统不能解决时，就会通知人员进行实地查看，人工复查在运维中依然必不可少。还应提供产品终端视频检测功能，能将实时数据上传至服务器，供维修检测人员在到达维修点前就能大致了解设备的具体情况，提前准备维修工具和需要替换的零件设备[4]。
单从获取数据层面而言，国内外已有研究报告可知，目前桥梁、公路、隧道所采用的感知装置传感器有不少相同之处。常见的传感器有：加速度传感计、温湿度传感器、全球定位系统、距离传感器、光纤光栅、电压传感器等，获取的数据包括压力、风力、温湿度及水位等环境信息。模拟类传感器是当前使用最广的传感器，通过模拟信号，比如电压、电流和频率等传输信息，所以此类传感器大多需要经过信号处理装置调试。还有一些传感器需要使用激励响应信号，比如振荡传感器、振弦传感器，当使用一体化智能交通检测系统时，必须把激励接口和信号调理接口提供给对应传感器。
在串口通信中，关键是通过串口通信的数据传输平台采集传感器数据。检测终端上位机软件部分采用Visio Studio开发，Visio Studio环境下提供了很多种类的窗体控件。Visio Studio通讯控件能够实现串行通信的基本功能，能将数据发送到串口或者从串口获取数据。程序开发周期短，编程调试便利，用户仅需编写检测系统对应的属性和方法，无需关注数据传输中底层操作过程，用户和程序间就能便捷实现异步通信。通讯控件能通过串口为程序提供收发数据的功能，目前在软件开发中已有了普及应用。
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外研究与发展现状 1
1.3 课题主要研究内容 3
2总体设计 3
2.1 完成目标 4
2.2 方案设计 4
3 基础知识 7
3.1 开发工具介绍 7
3.2 芯片介绍 10
3.3 数字温湿度传感器——DHT11 12
3.4 ESP8266 Wifi模块 14
3.5 电流检测放大器 MAX471 15
4 程序设计 17
4.1 系统程序结构 17
4.2 温度采集程序设计 19
4.3 电流采集程序设计 21
4.4 ESP826601程序设计 22
4.5服务器端程序设计 24
5 系统调试 25
5.1 串口调试 25
5.2 结果显示 29
5.3 课题展望 33
结 论 34
致 谢 35
参 考 文 献 36
1 绪论
1.1 研究背景与意义
因为我国公路建设的不断发展，在道路的监管上也将面临新的挑战，所以需要提出新的要求。面对不断在变化的道路运行状态，这时道路的实时监控就变得极为重要，同样能够根据实时道路流量数据对道路进行管控及调度就变得尤为重要。这一切的关键就是道路的实时监控，但是有些设备安装在偏僻的地区，并且设备分散，布线要求高且困难 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
。当这些地区设备发生异常，检修变得很困难，人力和物力维修成本大大增加。所以，为了解决这一问题，可以设计一个装置，能够自动检测运行状态并能根据定位，找出问题所在，提高运维效率，这样就能大大减少管理维修成本[1]。这些感知装置需要与道路感知接收端通信，本课题的通讯方式采用WiFi的无线方式。
1.2 国内外研究与发展现状
海外对于高速公路检测系统起步很早，目前技术已经比较成熟，检测系统完善程度也很高。可追溯到二十世纪末，欧美、日本等发达国家将智慧交通提上了日程，在检测系统中使用通讯技术、计算机技术、机械设计制造及其自动化技术等。这让过去的监控系统得到了质的飞跃[2]。为了提高系统的稳定性，增加维护以及功能扩展等新的要求，减小编程难度，所以要用分布式网络管理方法去取代过去单一的计算机集中处理技术。在通讯技术方面，由于光缆的发明，其损耗低，速度快，基本绝缘，频带宽等优点，当数据量大的时候，如视频，语音传输等，光缆优势就更加明显。所以不少检测系统已使用光缆取代原先的电缆或者电话线。
相较于发达国家，我国高速公路发展还有漫漫长路要走。因为我国的国情，早先建设的高速公路，一方面建设资金有限，另一方面受到当时实际交通量不大的影响，功能极为单一，急需完善。经济的腾飞，增大了高速公路的规模，随之而来的是出行安全问题。智能交通的建设已经成为运维管理不可分割的一部分，而道路检测系统自然也就成为了智能交通的一部分[3]。如今，相当多的监测系统已在重要路段启用、检测，而且不断得到完善。
广东地区的广州到佛山的高速公路全线共16.66km，是国内全线运用道路监控系统管理的高速公路之一，交通通畅率与之前相比显著提升。该检测系统区分前后台工作，双重备份，避免信息丢失，并且采取总线传输，全程布局机动车检测装置。每组间隔数千米就在主道设置允许变速标识，增加情报提示板。每过三km放置一部紧急报警电话，设置一台实时监控摄像头，一面实时数字指路牌，成为珠三角地区第一条有完整检测系统的现代化高速公路。
往往，在过去，因为资金、技术、设备的缺乏，加之环境、人为干扰等因素，在收集相关交通数据时，道路监控中心获得的数据并不完整，易出现数据错误、缺失、异常、失真的现象。毫无疑问，对这样得来的初始数据直接强行处理、分析，易对结果的精确性产生巨大的影响，也就是“Rubbish IN Rubbish OUT”现象。
所以道路监控设备的运维是很重要的。当设备因为某种原因造成数据不能顺利获取时，自动检测系统就会起到重要作用。这时能快速分析问题，判断造成问题的原因，如网络不畅、传感器损坏、天气问题等等，分析后给出处理方法。当问题通过系统不能解决时，就会通知人员进行实地查看，人工复查在运维中依然必不可少。还应提供产品终端视频检测功能，能将实时数据上传至服务器，供维修检测人员在到达维修点前就能大致了解设备的具体情况，提前准备维修工具和需要替换的零件设备[4]。
单从获取数据层面而言，国内外已有研究报告可知，目前桥梁、公路、隧道所采用的感知装置传感器有不少相同之处。常见的传感器有：加速度传感计、温湿度传感器、全球定位系统、距离传感器、光纤光栅、电压传感器等，获取的数据包括压力、风力、温湿度及水位等环境信息。模拟类传感器是当前使用最广的传感器，通过模拟信号，比如电压、电流和频率等传输信息，所以此类传感器大多需要经过信号处理装置调试。还有一些传感器需要使用激励响应信号，比如振荡传感器、振弦传感器，当使用一体化智能交通检测系统时，必须把激励接口和信号调理接口提供给对应传感器。
在串口通信中，关键是通过串口通信的数据传输平台采集传感器数据。检测终端上位机软件部分采用Visio Studio开发，Visio Studio环境下提供了很多种类的窗体控件。Visio Studio通讯控件能够实现串行通信的基本功能，能将数据发送到串口或者从串口获取数据。程序开发周期短，编程调试便利，用户仅需编写检测系统对应的属性和方法，无需关注数据传输中底层操作过程，用户和程序间就能便捷实现异步通信。通讯控件能通过串口为程序提供收发数据的功能，目前在软件开发中已有了普及应用。
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