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[2.1 硬件清单：](#2.1 硬件清单：)
[2.2 功能介绍：](#2.2 功能介绍：)
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一、设计背景和意义
1.1设计背景：
在工业厂房安全生产管控、化工车间环境风险预警、仓储厂房温湿度管控、精密加工车间洁净度监测及小微企业厂房安全巡检的背景下，多参数精准监测、风险智能预警、多场景便捷管控、数据可追溯管理成为厂房环境安全监测类产品的核心需求。传统厂房环境监测方式存在明显局限：一方面，高端工业环境管控系统（如定制化厂房安全中控平台、工业级多参数监测网关、品牌成套商用环境预警设备）功能虽全但成本高昂，部署复杂且需专业人员上门调试与后期维护，难以普及到中小微企业厂房、小型加工车间、仓储库房及乡镇工业作坊等场景，且系统生态封闭性强，不同品牌、不同协议的监测设备与预警终端兼容性差，无法与厂区管理终端、安全巡检系统、机智云物联网平台灵活联动，更换或升级成本高，无法满足不同人群（如厂房管理员、安全巡检员、小微企业主、车间操作工）的便捷监测与安全管控需求；另一方面，普通简易环境监测装置（如传统单一气体检测仪、基础款温湿度计、手动巡检记录表单）虽操作简单、价格低廉，但功能单一，仅能实现基础的单参数监测或人工记录，缺乏多维度环境参数联动监测、风险智能研判、监测数据存储、远程数据同步及设备故障状态提醒（如传感器失效、数据传输中断、设备低电量）等功能，无法满足现代化工业生产场景下对全面覆盖、智能响应、便捷高效的环境安全监测与风险管控需求。
现有关厂房环境安全监测方案还存在功能割裂与集成度低的问题：部分高端工业环境管控系统虽具备多维度环境监测与安全联动功能，但依赖复杂的软硬件架构与专属生态维护，后期使用成本高，难以覆盖预算有限的中小微企业、乡镇工业作坊或小型仓储厂房的监测场景；而低成本监测装置又在功能完整性与智能化上存在欠缺，无法实现监测数据与厂区终端、移动 APP、机智云物联网平台的实时联动，导致风险预警延迟、参数监测误差偏大、个性化需求（如化工车间有毒气体超标预警、仓储厂房高温防火预警、精密车间洁净度管控）无法满足等问题，无法为厂区安全生产（如精准把控环境风险、及时处置安全隐患）及高效开展安全管理（如追溯环境异常数据、排查设备故障隐患）提供可靠支撑。基于此，本设计以 STM32 单片机为核心，融合高精度环境采集与辅助模块（如气体传感模块、温湿度监测模块、粉尘浓度检测模块、声光预警模块）、LCD 显示模块、数据存储模块及基于机智云的物联网通信与异常提醒模块，构建低成本、高集成度的 STM32 单片机厂房环境安全监测系统 - 机智云版，以解决传统厂房环境监测方式操作繁琐、智能化程度低、功能单一及环境安全管控效率低的问题。
1.2设计意义：
从使用体验与厂房环境安全监测精细化管控效率角度，该系统突破了传统厂房环境监测方式的局限：一是实现了多维度环境参数监测与全场景安全联动（如支持有毒有害气体浓度实时采集、温湿度精准监测、粉尘浓度检测、设备运行状态监控，联动机智云物联网通信模块、异常声光预警模块、厂房安全智能响应模块），无需工作人员手动巡检记录、频繁核对环境参数或排查设备运行状态，减少环境监测的繁琐性与安全管控的延迟性；二是配备 OLED 实时显示模块，直观呈现当前气体浓度 / 温湿度 / 粉尘含量、系统运行状态（正常 / 异常）及预警类型，同时支持数据自动存储（可通过机智云平台传输至移动 APP / 厂区安全管理平台 / 小微企业安全生产管控平台），方便厂区管理员与安全巡检员长期追溯环境异常历史数据、设备运行记录，也为优化厂区安全管控方案、排查环境风险隐患及多车间规模化安全监测提供完整数据支撑；三是新增个性化环境风险预警与自动响应功能，当监测到环境异常状态（如有毒气体超标、温湿度超出安全阈值、粉尘浓度过高、传感器失效），系统根据状态类型自动触发对应执行动作（同时通过声光预警模块反馈预警 / 响应信息与设备当前工作状态，机智云同步推送至关联移动终端），并联动安全执行模块完成智能操作（如联动 "有毒气体超标预警"，自动开启车间排风系统、关闭危险区域阀门、记录异常时间与气体参数，同步更新安全台账），无需人工现场干预即可实现厂房环境安全监测的精细化管控，大幅提升了环境监测的便捷性与厂区安全生产管理的高效性。
从技术实践与成本控制角度，本设计以 STM32 单片机为核心，充分利用其低功耗、高性价比的优势，搭配低成本的高精度环境采集模块及通用外围模块，在保证监测管控精度（核心环境参数监测准确率可控制在 98% 以上，预警响应与联动执行时间可控制在 0.5 秒以内）的前提下，有效降低了系统整体成本，相比同功能的高端工业环境管控系统成本降低 40%-60%，更易普及到中小微企业厂房、小型加工车间、仓储库房、乡镇工业作坊及精密加工车间等场景。同时，系统支持模块化扩展（如后续可新增多车间环境联动监测功能、多人分级安全管理权限功能、基于机智云的远程手动校准与参数设置功能），为后续功能升级预留了空间，具备良好的灵活性与可扩展性。
**二、**实物展示
下方为实物演示视频
https://www.bilibili.com/video/BV1P6nXzbEU9/?spm_id_from=333.1387.upload.video_card.click&vd_source=2a672ca4e8794dca68cbe6d047b42ca5下方为实物展示图片
三、硬件功能介绍
2.1 硬件清单：
-
STM32F103C8T6
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OLED显示
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DS1302时钟模块
-
声光报警
-
继电器控制电路
-
USB台灯
-
风扇
-
水泵
-
火焰传感器
-
MQ-2烟雾传感器
-
降压模块
-
WIFI模块
2.2 功能介绍：
（1） 环境信息采集与显示
温湿度：使用DHT11传感器进行采集。
空气安全：通过MQ-7传感器监测烟雾/一氧化碳浓度。
火焰监测：利用火焰传感器判断明火。
实时时间：由DS1302时钟模块提供。
状态显示：数据与时间均在OLED屏幕上直观显示。
（2） 智能控制
烟雾超标：自动启动风扇进行通风。
发现明火：自动启动水泵进行灭火。
非法闯入：通过门磁模块触发报警。
声光报警：蜂鸣器在异常状态下发出警报。
（3） 交互与远程控制
参数设置：可通过按键设定各类报警阈值。
手动控制：支持按键手动控制水泵、风扇、灯光等装置。
远程交互：可通过手机APP接收实时环境数据，并远程控制报警开关。
四、软件设计流程图
五、硬件PCB展示
六、软件主函序展示
while (1)
{
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_0) == 0 || HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_1) == 0 || HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_15) == 1)// 뾯 ģʽ
{
if(jingbflag)
{
jingbao =1;//
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_0) == 0)// ־
{
huo = 22;// ״̬ Ż
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_SET);
OLED_Clear();
OLED_ShowCHinese(47,0,10);
OLED_ShowCHinese(64,0,11);
OLED_ShowCHinese(0,2,21);
OLED_ShowCHinese(17,2,22);//
OLED_ShowCHinese(34,2,23);//
showhuo();// ʾ ͼƬ
}
else// ״̬
{
huo = 11;
}
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_1) == 0)//ú
{
mei = 22;
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_SET);
OLED_Clear();
OLED_ShowCHinese(24,0,10);// ʾ
OLED_ShowCHinese(41,0,11);
OLED_ShowCHinese(0,2,49);
OLED_ShowCHinese(17,2,50);//
OLED_ShowCHinese(34,2,51);//
OLED_ShowCHinese(51,2,52);//
showmei();// ʾй©ͼƬ
}
else
{
mei = 11;
}
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_15) == 1)//
{
ren =22;
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_SET);
OLED_Clear();
OLED_ShowCHinese(24,0,10);
OLED_ShowCHinese(41,0,11);// ʾ
OLED_ShowCHinese(0,2,12);
OLED_ShowCHinese(17,2,13);//
OLED_ShowCHinese(34,2,14);//
OLED_ShowCHinese(51,2,15);//
showman();// ʾ ͼƬ
}
else
{
ren =11;
}
}
}
else// ģʽ
{
huo = 11;
mei = 11;
ren = 11;
if(jingbao == 1)
{
OLED_Clear();
jingbao = 0;//
}
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_RESET);
rt = dht11_read(buf);
OLED_ShowCHinese(0,6,7);// ʾ ¶Ⱥ
OLED_ShowCHinese(15,6,8);
OLED_ShowChar(28,6,':');
OLED_ShowCHinese(68,6,9);// ʾʪ Ⱥ
OLED_ShowCHinese(83,6,8);
OLED_ShowChar(96,6,':');
OLED_ShowNum(35,6,buf[2],2,16);// ʾ ¶ ֵ
OLED_ShowCHinese(50,6,48);
OLED_ShowChar(57,6,'C');
OLED_ShowNum(104,6,buf[0],2,16);// ʾʪ ֵ
OLED_ShowChar(121,6,'%');
showtime();
}
if(rxok==1)// ȡʱ
{
if(rxdata[4]=='#')
{
if(strstr(rxdata,"111")!=NULL)
{
LEDON;
}
if(strstr(rxdata,"222")!=NULL)
{
LEDOFF;
}
}
else if(rxdata[8]=='#')
{
times[0] = atoi(strjw);
strjw = strtok(NULL,"-");
times[1] = atoi(strjw);
if(times[1]==(hahastr[bootclass]-4))
{
HAL_FLASH_Unlock();
f.TypeErase = FLASH_TYPEERASE_PAGES;
f.PageAddress = 0x08007C00;
f.NbPages = 1;
HAL_FLASHEx_Erase(&f, &PageError);
HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_HALFWORD ,0x08007C00,times[0]);
f.TypeErase = FLASH_TYPEERASE_PAGES;
f.PageAddress = 0x08007800;
f.NbPages = 1;
HAL_FLASHEx_Erase(&f, &PageError);
HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_HALFWORD ,0x08007800,bootclass+1);
HAL_FLASH_Lock();
bootclass = *(volatile u8*)0x08007800;
bootconst = *(volatile u8*)0x08007C00;
switch(times[0])// ÷
{
case 0 : time_buf[1]=0x00;break;
case 1 : time_buf[1]=0x01;break;
case 2 : time_buf[1]=0x02;break;
case 3 : time_buf[1]=0x03;break;
case 4 : time_buf[1]=0x04;break;
case 5 : time_buf[1]=0x05;break;
case 6 : time_buf[1]=0x06;break;
case 7 : time_buf[1]=0x07;break;
case 8 : time_buf[1]=0x08;break;
case 9 : time_buf[1]=0x09;break;
case 10 : time_buf[1]=0x10;break;
case 11 : time_buf[1]=0x11;break;
case 12 : time_buf[1]=0x12;break;
case 13 : time_buf[1]=0x13;break;
case 14 : time_buf[1]=0x14;break;
case 15 : time_buf[1]=0x15;break;
case 16 : time_buf[1]=0x16;break;
case 17 : time_buf[1]=0x17;break;
case 18 : time_buf[1]=0x18;break;
case 19 : time_buf[1]=0x19;break;
case 20 : time_buf[1]=0x20;break;
case 21 : time_buf[1]=0x21;break;
case 22 : time_buf[1]=0x22;break;
case 23 : time_buf[1]=0x23;break;
case 24 : time_buf[1]=0x24;break;
case 25 : time_buf[1]=0x25;break;
case 26 : time_buf[1]=0x26;break;
case 27 : time_buf[1]=0x27;break;
case 28 : time_buf[1]=0x28;break;
case 29 : time_buf[1]=0x29;break;
case 30 : time_buf[1]=0x30;break;
case 31 : time_buf[1]=0x31;break;
case 32 : time_buf[1]=0x32;break;
case 33 : time_buf[1]=0x33;break;
case 34 : time_buf[1]=0x34;break;
case 35 : time_buf[1]=0x35;break;
case 36 : time_buf[1]=0x36;break;
case 37 : time_buf[1]=0x37;break;
case 38 : time_buf[1]=0x38;break;
case 39 : time_buf[1]=0x39;break;
case 40 : time_buf[1]=0x40;break;
case 41 : time_buf[1]=0x41;break;
case 42 : time_buf[1]=0x42;break;
case 43 : time_buf[1]=0x43;break;
case 44 : time_buf[1]=0x44;break;
case 45 : time_buf[1]=0x45;break;
case 46 : time_buf[1]=0x46;break;
case 47 : time_buf[1]=0x47;break;
case 48 : time_buf[1]=0x48;break;
case 49 : time_buf[1]=0x49;break;
case 50 : time_buf[1]=0x50;break;
case 51 : time_buf[1]=0x51;break;
case 52 : time_buf[1]=0x52;break;
case 53 : time_buf[1]=0x53;break;
case 54 : time_buf[1]=0x54;break;
case 55 : time_buf[1]=0x55;break;
case 56 : time_buf[1]=0x56;break;
case 57 : time_buf[1]=0x57;break;
case 58 : time_buf[1]=0x58;break;
case 59 : time_buf[1]=0x59;break;
default : time_buf[5]=0x01;
}
ds1302_write_time2();
}
}
else
{
strjw = strtok(rxdata,"-");// ָ
strjw = strtok(NULL,"-");
times[0] = atoi(strjw);
strjw = strtok(NULL,"-");
times[1] = atoi(strjw);
switch(times[0])//
{
// case 0 : time_buf[2]=0x00;break;
case 1 : time_buf[2]=0x01;break;
case 2 : time_buf[2]=0x02;break;
case 3 : time_buf[2]=0x03;break;
case 4 : time_buf[2]=0x04;break;
case 5 : time_buf[2]=0x05;break;
case 6 : time_buf[2]=0x06;break;
case 7 : time_buf[2]=0x07;break;
case 8 : time_buf[2]=0x08;break;
case 9 : time_buf[2]=0x09;break;
case 10 : time_buf[2]=0x10;break;
case 11 : time_buf[2]=0x11;break;
case 12 : time_buf[2]=0x12;break;
default : time_buf[2]=0x01;
}七、单片机实物资料
