基于Esp32物联网分流厕所系统设计 摘要：传统的公共厕所排队拥挤，现有的无性厕所虽解决了女性排队如厕问题，却难解尴尬。为了解决男女厕位不合理、女性如厕排队的问题，文中设计了一款分流厕所系统。本系统基于MQTT协议和ESP-Now协议完成传感器与服务器的通信以及信息的收集。利用传感器模块对厕所环境进行信息采集，控制单元联网将数据上传至中国移动OneNET平台实现厕所与网络以及门与门之间的通信。分流厕所可以缓解上厕所拥堵的问题，给人们提供了方便。关键词：分流厕所；物联网；MQTT协议0引言近年来，随着人们生活质量的提高，旅游业不断发展，越来越多的人关注到如厕难问题。公共厕所是衡量民族文化素质和国民生活品质的尺子，同时也反映了城市的管理能力和国民的基本素养。在很多景区公共厕所排队现象越来越普遍，根据调查显示女性如厕所花时间是男性的2.3倍，我们经常看到女性厕所外面排起了长龙，而男性厕所几乎没人的情况。为了改变传统厕所女性上厕所拥挤问题，本文基于ESP32设计了一款物联网分流厕所。1系统整体
方案
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本文致力于改变传统厕所上厕所拥挤问题，通过对旅游景点和城市中的公共厕所使用情况进行搜集与研究，针对传统厕所上厕所拥挤、无性别厕所如厕容易尴尬等问题，确定分流厕所系统方案以及系统的组成模块，并对设计电路控制系统进行设计与制作。本系统主要功能是在男、女厕所中间安装了一个共用厕所区域，当女厕坑位占满后公共区域厕所可供女生使用；当男厕坑位占满后公共区域厕所可供男生使用。系统包括温度、湿度、红外及气体浓度，并将数据实时无线传输至物联网中国移动OneNET开放平台，管理者可通过浏览器或手机APP随时查看公共厕所环境情况。系统示意图如图1所示。图1系统总体框架2系统硬件设计2.1Esp32ESP32是集成2.4GHzWi-Fi和蓝牙双模的单芯片方案，采用台积电(TSMC)超低功耗的40纳米工艺，具有超高的射频性能、稳定性、通用性和可靠性，以及超低的功耗，满足不同的功耗需求，适用于各种应用场景。主控ESP32型号为D0WDQ6-V3，主频高达240Mhz，支持WiFi与蓝牙功能，板载16MBFlash与8MBPSRAM，可通过TYPE-C接口下载程序，强劲的配置满足复杂应用的资源开销。2.2环境传感器ENVII是一种能够感知温度、湿度和大气压力的环境传感器。它由SHT30和BMP280传感器组成，并在I2C上编程。SHT30是一种高精度、低功耗的数字式温湿度传感器。BMP280是专为移动应用而设计的绝对气压传感器。它为优化设备的功耗、分辨率和滤波器性能提供了最高的灵活性。2.3气体传感器TVOC/eCO2mini单元主要测量厕所空气中的各种VOC（挥发性有机化合物）和H2，通过编程可实现对TVOC（总挥发性有机化合物）和eCO2（二氧化碳等效）浓度的测量，在测量范围内的典型测量精度为15％，SGP30读数通过内部校准转换，可保持长期稳定。SGP30采用I2C协议通讯，带有片上湿度补偿功能，可通过交替湿度传感器开启该功能。2.4红外传感器PIR是一种人体红外线装置。属于“无源热释电红外探测器”。它检测人体或物体发射和反射的红外线辐射。当检测到红外线时，输出电平很高，需要一段时间。延迟（在此期间为高，允许重复触发），直到触发信号消失（恢复为低）。该单元通过GROVEB与M5Core通信。当公共区域使用完毕后，厕所内红外传感器识别到厕所无人时，会自动关闭公共区域厕所门。3系统软件设计3.1软件设计系统通过网络进行一个整体的网络连接实现分流厕所与联网功能，实时远程发送数据给主控ESP32，由Esp32芯片控制整个系统的运作，通过物联网实现数据发送与接收，分流厕所的数据经过云端服务器发送到终端，实时掌握厕所温度、湿度、气体浓度以及使用情况数据信息，监控信息环境。ESP32与服务器端连接的
流程
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图如下所示。图2ESP32连接服务器
流程图
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3.2应用界面的创建中国移动OneNET平台屏蔽了复杂的技术细节，适配各种网络环境和协议类型，支持各类智能硬件的快速接入和大数据服务，有效降低了物联网应用的开发成本，为用户提供了一个开放的、简便实用的平台。用户只需在官网注册账号即可进入云平台创建项目，创建完成后保存数据流名称，待数据上传结束后，即可通过浏览器、手机APP查看各项数据及其变化曲线。本系统Web页面如图3所示。图3Web界面3.3数据传输中国移动OneNET平台支持MQTT，HTTP，EDP等多种网络协议接入，可以轻松实现设备的接入与管理。MQTT消息格式非常精简，可以高效的传输数据。本文采用MQTT协议进行数据传输，MQTT协议是应用层协议，需要借助TCP/IP协议进行传输，格式如下：[FixedHeader|VariableHeader|Payload]3.4系统测试当公共厕所区域未被使用时，公共区域厕所外显示屏显示WelcomtouseIntellectuallzedtollt,欢迎界面。当公共区域厕所正在使用时，系统显示Thetoiletisbeingused,Pleasewaitamoment.图4厕所显示屏界面4结语分流厕所不仅是对有限资源的合理利用，同时，也是对老幼、残障等弱势群体的关怀。民生无小事，对传统厕所存在的问题进行改进创新既体现了对弱势群体的关怀，同时也彰显了科技服务生活的主旨。本系统关键之处在于解决尴尬，提高如厕效率，缓解上厕所拥堵的问题，具有一定的社会价值。 -全文完-
浙公网安备 33021202002483