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摘 要

洁净厂房对环境的温度、湿度、气压等参数有严格要求，而随着现代工业的发展,洁净区的面积在不断扩大并且结构趋于复杂，传统的人工检测记录的方法就显得效率低下。

本设计实现了一个远程检测系统，利用温湿度传感器，压强传感器采集洁净区内的数据，以单片机配合WIFI模块联网上传这些数据至服务器。服务器使用编写Servlet组成WEB项目，然后将项目部署在Tomcat中的方式响应来自网页、单片机、Android应用的请求。服务器一方面将接收到的数据进行处理后保存在数据库中，另一方面响应登录验证请求、传感器数据请求。网页使用HTML语言配合CSS实现友好的界面，为了获取并显示传感器数据使用JAVASCRIPT语言实现对后台服务的异步请求。

整套系统搭建完成后，管理者可以使用浏览器或者在Android应用上访问这些环境参数信息，进而做出更有效的决策。经过运行调试结果表明，本系统的设计能方便的实现对洁净区多参数的远程监控，可为洁净区管理者提供新型有效便利的信息服务，对洁净厂房的生产过程具有重要意义。

关键字: 洁净厂房;多参数远程检测;网页;Android;

Abstract

With the development of modern industry, the area of clean workshop is expanding and the structure is becoming more complex, so the traditional manual detection and recording method is inefficient.

Therefore, it is proposed to design a remote detection system, using temperature and humidity sensor、pressure sensor to collect important data of the clean workshop. The single chip computer and WIFI module are used to upload these data to the server. The server uses servlet to compose a web project, and then deploys the project in Tomcat to respond to requests from web pages, microcomputer and Android application. On the one hand, the server processes the received data and saves it in the database, on the other hand, it responds to the login verification request and sensor data request. Web pages use HTML language with CSS to achieve a friendly interface, use JAVASCRIPT language to achieve asynchronous requests for background services in order to obtain data of sensors.

After the whole system completed, managers can access these environment parameter information using browser or Android application, and then make more effective decisions. The results of running and debugging show that the design of the system can easily realize the remote detection of the parameters of the clean area, and provide more effective and convenient information services for the managers of the clean area, which is of great significance to the production process in the clean workshop

Key Words：clean workshop; multiparameter remote detection; web page; android;

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第1章 绪论 1

1.1 背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 论文研究的主要内容 2

第2章 整体方案设计及要求 3

2.1 系统的技术要求 3

2.2 系统整体框架 3

第3章 传感节点设计 5

3.1 传感节点系统设计思路 5

3.2 数据采集模块设计与实现 6

3.2.1 温湿度检测模块的设计与实现 6

3.2.2 压强检测模块的设计 10

3.3 通信模块设计 12

3.3.1 串口通信模块的设计与实现 12

3.3.2 联网通信模块的设计与实现 13

3.4 液晶显示模块的设计与实现 15

第4章 网页的设计与实现 17

4.1 登录界面的设计与实现 17

4.2 实时检测界面的设计与实现 18

4.3 历史记录界面的设计与实现 19

4.4 增删用户界面的设计与实现 20

第5章 Android应用的设计与实现 21

5.1 应用整体架构 21

5.2 登录界面的设计与实现 21

5.3 Android应用主界面的设计与实现 23

5.3.1 实时检测界面的设计与实现 23

5.3.2 历史记录界面的设计与实现 24

5.3.3 增删用户界面的设计与实现 25

第6章 后台服务的设计与实现 26

6.1 后台服务搭建思路 26

6.2 数据库的设计 26

6.3 响应登录请求服务的设计与实现 26

6.4 响应传感器数据请求服务的设计与实现 28

6.5 响应用户数据增删请求服务的设计与实现 28

第7章 系统调试 30

7.1 传感节点的调试 30

7.2 网页以及后台服务的调试 31

7.3 Android应用的调试 33

第8章 总结与展望 34

参考文献 35

致谢 36

附录 37

绪论

背景及意义

在医药化工等行业，一些原材料往往是易燃易爆的，洁净区环境参数的控制就显得十分重要。一些与标准的微小偏移除可能造成研发失败，良品率下降外，甚至可能会产生火灾，爆炸等重大事故，危害人身安全，造成生产过程中所不能接受的重大经济损失。

随着生产水平的提高，洁净区面积的不断增大，环境结构也因优先满足生产而变得愈加复杂，过道往往是迂回曲折的。另一方面，人亲自检测的方法从发现异常到上报处理需要相当长一段时间，也不排除会因人的疏忽而产生差错，人力成本也需要考虑在内，因此采用工人使用仪器在厂房内测量、记录的方法是不合适的。除了以上因素，一些生产环境对人体是有害的，这也就决定了我们应该放弃人力亲为的方法。

综合上述分析，本文设计了一个多参数远程检测系统,利用温湿度传感器,压强传感器采集洁净区环境内的有用数据。通过单片机配合WIFI模块联网上传数据至服务器。服务器把接收到的数据保存在本地数据库中。管理人员可以在PC使用浏览器或者在Android平台应用上访问这些环境信息，做出更加快速有效的决策。

国内外研究现状

在天津大学的刘俊杰研究的洁净厂房洁净度的实时监测中^[1]，他采用了安装粒子计数器来检测洁净厂房内空气粒子情况的方法,但是在此研究中数据只能在本地电脑上显示,管理人员离开特定的电脑后就不能再观察到数据，受到距离的限制。吉林化工学院的李佳怡研究的基于单片机的室内环境多参数监测系统设计^[2]中数据只能在传感节点上的液晶显示器上显示，若管理人员需要观察数据，必须要进入洁净厂房的传感节点处才能查看，这是是极为不方便和不合理的。在广东海洋大学的王骥等人的研究^[3]和南京农业大学的项鹏的研究^[4]中下位机部分采用了星型拓扑结构，一旦中央协调器出现故障那么整个下位机系统就会完全瘫痪，不再能正常向服务器上传数据。西安电子科技大学的李学军研究了洁净厂房的远程环境监测与故障诊断系统研究^[5]，它使用了组态软件去构建工控系统，与宁夏大学的高红红的研究^[6]，广东工业大学的唐继祖的研究^[7]，西南交通大学的闫治强的研究^[8]，胡菡静设计的教室环境监测系统^[9]具有同样的缺陷，没有实现网页或者移动平台的应用，因此观察的便利性和移动性不高。另一方面经过我进一步阅读文献发现国内的相关研究在传感器与PC通信方面普遍采用串口通信的方式^[10],并且大都没有实现手机平台的监测,这样并没有突出系统的便捷性以及远程监控的特点。若技术人员离开某特定的PC就不能再接收到监测信息。在方红萍的设计中^[11]，采用了在嵌入式设备中开发服务器程序的思想，然后采用浏览器显示数据，但是遗憾的是在此设计中同样没有实现移动平台的软件。代冬升^[12]等人对B/S架构和C/S架构进行了比较，最后只选用了前者，我认为不足之处在于应该把二者结合起来使用，让他们相互取长补短。

在国外，韩国Dongseo大学Wan-Young Chunga等人研究的基于无线传感器模块的室内环境监测系统^[13]中通过自行研发的无线传感器模块采集环境数据并上传到服务器，存储在Oracle数据库中，技术人员可以通过PC浏览器或者PDA(掌上电脑)实时观察室内的环境数据。但是此研究中所使用的PDA在今日的普及程度远不及Android智能手机。此外我阅读Oluleke Bamodu，Afiqah Ngah Nasaruddin等人的研究^[14][15]发现，国外也有研究人员同样没有考虑到实现移动平台的应用，仅仅是在PC上显示了检测到的数据。

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