毕设Day1

thisisvain2023-12-012023-12-01

毕设Day1-关于MQ2传感器监测的实现

对于毕设中第一个功能要求是实现对家庭室内环境（甲醇/烟雾）的监测，当数据异常时，上报手机。

传感器选择理由

对于这一功能我在传感器方面选择了

一.MQ-2气体传感器

选择这款传感器的原因是

1）简单的驱动电路 2）高灵敏度/快速响应恢复 3）广泛的探测范围 4）优异的稳定性/寿命长

5）成本低

它非常适用于家庭或工厂的气体泄漏监测装置适用于液化气、酒精、烟雾等监测单价在7-8元之间

二.ESP8266开发板

1）低成本 2）运用非常广泛 3）广泛的社区支持 4）尺寸小

模块实现流程

那么对于第一个要求要实现的流程图是检测有害气体浓度——> 传输到云平台（通过ESP8266模块实现）——>检测有害气体浓度是否过高：1）如果是将报警并输出 2）如果否则返回第一步继续对当前环境进行监测

代码实现-烟雾监测

根据这个具体流程对于MQ2模块的实现功能的代码如下：

int MQ2Pin = A0; // MQ-2传感器连接的模拟输入引脚
int LED = 8; // LED灯连接到数字引脚8
int threshold = 40; // 设定的气体浓度阈值

void setup() {
    pinMode(LED, OUTPUT); // 设置LED引脚为输出模式
    Serial.begin(9600);   // 开始串口通信
}

void loop() {
    int sensorValue = analogRead(MQ2Pin); // 读取传感器值
    Serial.println(sensorValue);          // 输出传感器值到串口

    if (sensorValue > threshold) {
        // 如果传感器读数超过阈值，LED灯连续闪烁
        digitalWrite(LED, HIGH);   // 打开LED灯
        delay(500);                // 延时500毫秒
        digitalWrite(LED, LOW);    // 关闭LED灯
        delay(500);                // 延时500毫秒
    } else {
        digitalWrite(LED, LOW);    // 如果没有超过阈值，保持LED灯关闭
    }
}

在这个代码中会持续读取MQ2传感器的数值，并将读数通过串口输出。当读数超过预定值40时，通过连续闪烁LED灯来示意，如果读数低于或等于40时，LED灯将保持关闭。

但是对于读数40这个指标目前仍不能完全作为唯一指标，这是我基于该传感器说明手册而做出的数值考量，因为在正常条件下传感器的读数通常在20到30的范围内，所以我选择将报警阈值设定略高于这个数值，作为参考来监测潜在的危险气体浓度增加的情况。

传感器实现原理

这一部分实现的原因是通过MQ-2气体传感器的输出信号被连接到Arduino上的一个模拟输入引脚。在Arduino上，模拟输入引脚用于读取模拟信号，这些信号通常表示为0到1023之间的值，对应于0到5伏的电压。

当MQ-2传感器检测到特定浓度的气体时，它会产生一个与气体浓度成比例的电压信号。Arduino通过其模拟输入引脚读取这个电压信号，并将其转换为数字值。

这样，通过读取这个数字值，可以大致了解传感器检测到的气体浓度。而在代码中，使用 analogRead(MQ2Pin); 函数来读取连接到指定模拟输入引脚的传感器的值。

硬件连接模拟

由于上次商家给我发的杜邦线发错成公对公所以目前我的模拟暂且不能实现所以我目前只能通过软件仿真来模拟对于软件的选择这边我选择了在Proteus平台来进行仿真

由于我的Arduino库中的UNO芯片缺少VCC和GND 所以我选择Nano来搭建

https://ooo.0x0.ooo/2023/12/01/Orwojx.png

报警反馈功能实现（预实现）

对于当数据异常的时候上报手机这一功能的实现根据资料收集方案有以下三种：

使用Wi-Fi或蓝牙模块：你可以将Arduino与Wi-Fi或蓝牙模块（如ESP8266或HC-05）相连。当检测到异常数据时，Arduino可以通过这些模块发送警报到手机。对于Wi-Fi模块，你可以使用HTTP请求发送数据到一个网络服务器，然后通过服务器推送通知到手机。对于蓝牙，你可以直接与手机应用通信。
使用GSM模块：GSM模块（如SIM900）可以让Arduino通过移动网络发送SMS或拨打电话。当检测到异常值时，Arduino可以自动发送警报短信或拨打预设电话号码。
集成IoT平台：使用IoT平台如Blynk或Thing Speak，你可以将传感器数据发送到云端，然后通过这些平台的手机应用接收通知。

对于该系统的设计中考虑到后续要利用手机通过蓝牙或Wi-Fi模块控制报警器我选择利用WIFI模块对其接受数据，其模块选择ESP8266开发板将MQ2传感器数据发送到手机，而对于接受和处理来自Arduino的数据设计方法有设置一个手机应用或服务器端程序，同理要想设置服务器端点来接受来自ESP8266的HTTP请求并发送警报到手机，暂时考虑为利用开发一个安卓应用程序，通过互联网从我的服务器接收数据，并在手机上显示通知。

不过未来的方案中还可以考虑利用现有的云服务来实现。之所以有这个想法也是目前我在阿里云上有两个服务器，一个是新加坡的轻量服务器，一个是在河源的云服务器ECS。我可以利用云服务器作为接收来自ESP8266的HTTP请求的后端服务器，处理这些请求，并根据需要将警报推送到手机。

如果要做到这一点，到时候需要在服务器上运行一个网络应用，比如使用Node.js或者Python Flask。这个应用将监听来自ESP8266的HTTP请求，处理这些请求（比如记录数据、分析数据），并且可以通过集成推送通知服务、发送电子邮件或短信等方式，将警报发送到我的手机。

改进与思路

如果要确定MQ-2传感器在检测烟雾时哪个数值表示出现火灾，需要考虑几个因素：

传感器校准：MQ-2传感器需要根据特定环境进行校准。不同的环境（例如湿度、温度、气压）可能影响传感器的读数。
阈值设定：通常情况下，烟雾传感器的阈值需要根据实际环境和需求来设定。没有一个固定的“通用”阈值可以适用于所有情况。
实验数据：建立一个准确的阈值通常需要在控制条件下进行实验，以获取传感器在正常环境和火灾情况下的读数。
参考资料：有些制造商可能会提供指导性的阈值，但这些值通常只能作为一个大致的参考。

所以在实际应用中，在后续阶段我需要将它安装在家里的厨房中，对其定期测试和不断数据校准，才能得到一个准确可靠的阈值，要能够准确的根据实际情况出现报警需要大量的数据支撑，这些都是后续需要考虑和改进的地方。