基于物联网的室内空气质量检测系统设计

基

于

物

联

网

的

室

内

空

气

质

量

检

测

系

统

设

计

•

 55 •

基于物联网的室内空气质量检测系统设计

胡

来

，

廉

小

亲

，

吴

文

博

，

赵

宏

林

，

张晓力

(

北京工商大学计算机与信息工程学院食品安全大数据技术北京市重点实验室，

北

京

100048)

摘

要

:

针

对目前空气污染越来越严重，

人们对室内空气质量越来越重视的情况，

设计了一种基于

Ayla

物 

联网云平台的室内空气质量检测系统。该

系

统

通

过

手

机

APP

能

远

程

检

测

室

内

温

度

、

湿

度、

PM2. 

5

、

PM10

、

甲醛等室内环境信息。给出系统的采集层、

汇聚层、

应

用

层

3

层架构设计，

详细阐述了基于

Ayla 

物联网、

IAP15F2K61S2

单片机、

nRF24L01

无线模块的终端检测节点与汇聚节点的硬件

、

软

件设计，

重点 

制定了终端检测点与汇聚节点之间的通信协议，

最后对系统进行测试与分析。测试结果表明，

该系统实 

现了用户通过手机

APP

远程检测室内温度、

湿度、

PM2. 5

、

PM10

及甲醛等环境信息。

关

键

词

：Ayla

物联网；

远程控制；

IAP15F2K61S2

单片机;手机

APP

中

图

分

类

号

:TP393 

文

献

标

识

码

:A 

文

章

编

号

J000 -8829(2018)03 

-0055 

-0

4

Design of Indoor Air Quality Inspection System Based on Internet of Things

HU 

Lai, LIAN 

Xiao-qin, WU 

Wen-bo, ZHAO 

Hong-lin, ZHANG 

Xiao-li

(

B

e

ijin

g

 K

e

y

 L

a

b

o

r

a

to

r

y

 of B

ig

 D

a

ta

 T

e

c

h

n

o

lo

g

y

 fo

r

 F

o

o

d

 S

a

fe

ty

, S

c

h

o

o

l of C

o

m

p

u

te

r

 a

n

d

 I

n

fo

r

m

a

tio

n

 E

n

g

in

e

e

r

in

g

,

B

e

ijin

g

 T

e

c

h

n

o

lo

g

y

 a

n

d

 B

u

sin

e

ss 

U

n

iv

e

rsity

, B

e

ijin

g

100048, C

h

in

a

)

Abstract

：

Recent years, the 

air 

pollution 

is 

getting 

worse 

so 

that 

citizens 

pay 

more 

attention 

to 

the 

indoor 

air 

quality. In 

order to handle this problem, an indoor air quality monitoring system

 based on Ayla IoT platform was 

elaborated. An 

APP 

was 

designed 

to 

monitor 

and 

display 

the 

data 

such 

as 

indoor 

air 

temperature, 

humidity, 

formaldehyde, PM2. 5 

and 

PM10. Moreover, the 

detailed 

design 

of the 

three-layer frames 

named 

collection 

lay­

er, aggregation 

layer and 

application layer was presented. The 

hardware 

and 

software 

designs 

of terminal 

detec­

tion 

node 

and 

convergence 

node 

based 

on 

Ayla 

IoT 

platform, 

M

CU 

IAP15F2K61S2 

and 

nRF24LDl 

wireless 

module 

were 

described, and 

the 

communication 

protocol 

between 

the 

terminal 

detection 

node 

and 

the 

conver­

gence 

node 

was 

designed 

and 

finally 

the 

system

was 

tested 

and 

analyzed. The 

test 

results 

show 

that the 

system

is 

able 

to 

monitor 

indoor 

air 

quality 

remotely 

through 

the 

mobile 

phone 

APP.

Key words: 

Ayla 

Internet 

of Things; remote 

control; IAP15F2K61S2 

MCU; mobile 

APP

随着人们生活水平的不断提高，

人们对生活环境 

的要求也越来越高，

尤其是对室内空气质量提出了更 

高的要求，

而温度、

湿度、

PM

2.5、

PM

1

0

和甲醛浓度等

收稿日期

:2017 -0

6

-0

6

基金项

目：

北

京

市

属

高

等

学

校

科

学

技

术

与

研

究

生

教

育

创

新

工

程

建

设

项

目

（

PXM2014_014213_000043)

;北

京

高

等

学

校

教

育

教

学

改

革

项

目

（

2

〇

15-msl46)

作者简介

：

胡

来

（

1992—

)

，

男

，

湖

北

恩

施

人

，

硕

士

，

主要研究方向 

为

物

联

网

技

术

；

[通

信

作

者

]廉

小

亲

（

1967—

)

，

女

，

河

南

沁

阳

人

，

博

士

，

教

授

，

主

要

研

究

方

向

为

计

算

机

测

控

技

术

；

吴

文

博

(1993—

)

，

男

，

北

京

人

，

硕

士

，

主

要

研

究

方

向

为

物

联

网

技

术

;赵

宏

林

（

1994—

)

，

男

，

山

西

朔

州

人

，

硕

士

，

主

要

研

究

方

向

为

物

联

网

APP

设

计

；

张

晓

力

（

1960—

)

，

男

，

北

京

人

，

高

级

工

程

师

，

主要研究 

方

向

为

计

算

机

测

控

技

术

。

都是影响人们生活环境的重要因素，

因此对室内这些 

指标的检测显得尤为重要。

尽管很多地方建立了环境检测设备，

人们通过移 

动客户端很容易查看到室外空气质量状况，

而对于室 

内空气质量检测的研究相对薄弱[

1

]。基于上述问题，

本文设计了一款功能较齐全的室内空气质量检测系 

统

，

系统对室内温湿度、

甲醛、

PM2. 5

等多项参数进行 

实时采集，

并将其采集到的数据通过

Ayla

无线模块发 

送至云服务器，

用户通过手机

APP

访问云服务器获得 

数

据

，

实现室内空气质量远程检测。

1

系统组成及功能分析

1

.

1

系统功能需求