基于ESP-NOW协议的温室通风监控系统

论文标题

中文标题： 基于ESP-NOW协议的温室通风监控系统
英文标题： Sistema de monitoreo de ventilación en invernadero con protocolo ESP-NOW

作者信息

Héctor De Sosa^{a, *}, Germán A. Xander^a, Luis A. Urbani^a, Alejandro G. Maxit^a
a Universidad Nacional de Misiones, Facultad de Ingeniería, Oberá, Misiones, Argentina.
作者邮箱：[email protected], [email protected], [email protected], [email protected]

论文出处

本文发表于《Jornadas de Investigación Desarrollo Tecnológico Extensión y Vinculación》，2024年，ISSN 2591-4219。

---

摘要

本文介绍了一个基于物联网（IoT）的温室通风监控系统，该系统通过传感器和互联网连接的设备实现温室通风的自动化和高效控制。该系统的主要优势在于节能（仅在必要时开启风扇）以及远程控制功能。系统通过DHT22传感器采集温度和湿度数据，由客户端微控制器处理后决定是否开启或关闭风扇。数据通过ESP-NOW协议传输至服务器端微控制器，并通过MQTT协议发布至云端，存储在phpMyAdmin和InfluxDB数据库中。用户可以通过Telegram应用和网页界面配置风扇的启动温度、工作模式（手动/自动）以及传感器数据采集周期。系统采用ESP-NOW协议实现微控制器之间的通信，解决了温室与调制解调器之间约100米的距离问题。系统的主要组件包括Raspberry Pi计算机、两个ESP32微控制器、DHT22传感器、互联网连接、原型开发板、连接电缆、继电器和风扇。

关键词

节能、应用、ESP-NOW、互联网、温室、微控制器、协议、远程、传感器、通风

---

1. 研究背景与系统设计

该系统是为计算机工程专业的物联网课程设计的，旨在通过自动化控制实现温室通风系统的高效管理。系统的核心目标是通过智能传感器网络实现节能和远程监控功能。通过DHT22传感器采集温室内的温度和湿度数据，客户端微控制器根据预设逻辑决定是否需要开启或关闭风扇，从而优化通风效果并节约能源。

2. 系统架构与通信协议

系统的通信架构基于客户端-服务器模式，客户端微控制器位于温室内部，服务器端微控制器位于控制中心。由于温室与控制中心之间的距离约为100米，传统的802.11协议（20-50米范围）无法满足需求，因此系统采用了ESP-NOW协议实现微控制器之间的高效、无阻塞通信。ESP-NOW协议基于Wi-Fi物理层，能够在微控制器之间实现低延迟、高可靠性的数据传输。

3. 数据处理与存储

采集到的温度和湿度数据通过ESP-NOW协议传输至服务器端微控制器，并通过MQTT协议发布至云端。数据存储在两个数据库中：phpMyAdmin和InfluxDB。phpMyAdmin数据库用于通过Telegram应用实时显示数据，方便用户随时查看当前温室状态；InfluxDB数据库则用于存储历史数据，通过Node-RED可视化工具展示一周内的温度变化趋势，为用户提供更直观的监控界面。

4. 用户交互与控制

用户可以通过Telegram应用和网页界面与系统进行交互。通过Telegram机器人，用户可以发送命令配置风扇的启动温度、工作模式（手动或自动）以及传感器数据采集周期。这些配置信息通过服务器端微控制器传输至客户端微控制器，实现对温室通风系统的远程控制和管理。

5. 系统实现与测试

系统的硬件组件包括一台Raspberry Pi计算机、两个ESP32微控制器、一个DHT22传感器、继电器和风扇。客户端微控制器位于温室内部，负责采集数据和控制风扇；服务器端微控制器位于控制中心，负责数据传输和用户交互。系统在“Padre Antonio Sepp”农业实验站的温室中进行了测试，验证了系统的功能和稳定性。

6. 结论

本文提出的温室通风监控系统通过物联网技术和ESP-NOW协议实现了温室通风的自动化和远程控制。系统不仅能够有效节约能源，还能通过远程监控和数据分析帮助用户更好地管理温室环境。未来的工作可以进一步优化系统的通信效率和用户界面，以适应更广泛的农业应用场景。