人工智能学院2022届学生毕业综合实践优秀作品

作品名称：万物互联情境下室内环境检测系统研发

作    者：胡涛

专    业：软件工程

班    级：软工大数据2001

指导教师：邵剑集（讲师）

作品特点：

该室内环境监测系统通过部署在室内的硬件设备，对环境中各维度数据进行实时采集，并结合大数据分析技术进行建模分析，最终可在用户端查看室内环境各维度数据指标与异常数据预警结果。

作品说明：

1. 课题来源：新技术应用项目

2. 作品功能：通过对室内环境数据进行实时采集、传输、存储、分析与展示的过程，该系统具备了室内空气质量的实时监测、分析与异常指标预警能力。在日常生活中，可以用于评估用户居住环境空气质量。在发生煤气泄漏、火灾等异常情况下，可以快速通知用户室内情况，有效避免灾难的发生。

3. 设计方法或设计思路：

该系统主要涵盖硬件终端、数据服务端与用户操作平台三部分。硬件终端采用了STM32单片机作为硬件系统的主控核心，并添加了温湿度、二氧化碳与烟雾等传感器。硬件系统将采集的数据打包，通过ESP8266无线传输模块发送至数据服务端。数据服务器需要对硬件终端发送来的数据进行预处理与分析后存入数据库中，并对异常数据进行预警处理。用户操作平台端采用Django与ECharts框架进行搭建，为用户提供各时间段室内环境各维度数据与分析结果等数据的可视化展现与处理能力。

成果展示：

图1系统整体架构

  该系统的整体统架构如图1所示，主要涵盖硬件终端、数据服务端与用户操作平台三部分。

 图2 室内模型图

如图2室内模型图所示，通过部署在室内的硬件终端实施实时采集室内环境各维度数据的能力，将多传感器数据汇总到硬件控制模块，并通过ESP8266无线传输模块发送至数据服务器端。

图3 注册页面图

   用户操作平台的注册界面如下图3注册页面图所示，在此界面用户可以通过输入用户名、密码、邮箱地址、验证码来完成注册。

图4 登录页面图

登录界面如下图4登录页面图所示，在此界面用户可以通过输入用户名、密码与验证码进行登录。完成用户信息校验后，就可以进入实时数据展示页面。

图5 数据展示页面

如图5数据展示页面，主要由ECharts图表拼接而成。图表数据主要来自前端采用的AJAX技术向数据服务器获取的室内环境各维度数据与预警数据，选择合适的ECharts展示图形返回的JSON格式数据进行展示。观察图5可知，从左到右依次为温湿度、二氧化碳浓度、TVOC浓度、甲醛浓度与预警信息等，根据表1的室内环境指标评价划分表设置各项指标舒适度范围，通过不同颜色的区分可以让用户更好的了解自己身处环境的质量。

表1 室内环境指标评价划分表

图6数据管理页面

用户操作平台为用户提供了数据管理页面，如图6所示。该界面采用Django框架实现，采用分页技术将数据库的数据按页划分，便于用户访问。可以通过点击每条数据的编辑按钮进入编辑界面，对信息进行修改、删除等功能。

指导教师点评：

该课题《万物互联情境下室内环境检测系统研发》从实际生活需求出发，以软硬件的视角分析室内环境检测系统的诉求，学生利用自身所学新技术来解决实际问题，充分表明学生自身技术应用的能力。该系统需要对硬件终端系统进行设计与实现，同时还要对数据服务器与用户操作平台进行设计与实现，工作任务量较大，整个设计与实现的过程让学生对硬件与软件系统的多传感器融合技术、WIFI无线通信技术与Django框架等技术都很好的得到了锻炼。

针对目前系统具备的功能，因硬件终端资源有限，没能实现环境分区多维度的检测；很多模块都只实现了基本功能，还有一些细节有待优化；用户操作平台的界面设计比较欠缺，缺少美感，好在功能基本已经实现。在后续的功能设计上，还应该多注重细节的设计。