广州物联网智能检测系统解决方案及单片机开发功能计划书

一、项目背景

随着物联网技术的快速发展，广州在智慧城市、工业自动化、环境监测等领域对物联网系统的需求日益增长。作为一家专注于单片机开发与物联网系统集成的科技企业，我们结合多年在STM32、ESP32、ESP8266、Arduino等单片机平台上的开发经验，提出一套适用于多种场景的物联网智能检测系统解决方案，涵盖水质监测、油烟检测、河道监测、交通监控、智能安防、智能家居等多个应用场景。

二、系统整体架构

系统采用模块化设计，由感知层、通信层、数据处理层和应用层组成。感知层负责采集环境数据，通信层负责数据上传与远程控制，数据处理层进行数据清洗与分析，应用层则提供用户界面与报警通知功能。

三、功能模块及技术实现

1. 感知层模块

• 水质检测模块：使用TDS传感器、PH传感器、浊度传感器等，采集水体的电导率、酸碱度、浑浊度等参数。主控芯片采用STM32F103C8T6，具备高精度ADC接口，适合复杂环境下的多参数采集。
• 油烟检测模块：采用MQ-2、MQ-9气体传感器，搭配温湿度传感器DHT22，实现厨房油烟浓度与环境温湿度的实时监测。控制芯片使用ESP32，集成Wi-Fi+蓝牙双模通信。
• 河道检测模块：部署水位传感器、流速传感器、雨量计等设备，结合GPS模块实现地理位置上报。主控采用ESP8266+STM32双核架构，保证采集精度与通信稳定性。
• 道路交通检测模块：通过红外对管、地磁传感器、摄像头等实现车辆识别与流量统计。主控使用树莓派4B+ESP32组合，具备边缘计算能力。
• 智能安防模块：集成红外人体传感器、门磁传感器、摄像头、蜂鸣器等设备，使用ESP32作为主控，结合阿里云IoT平台实现远程报警。
• 智能家居模块：基于Arduino或ESP32开发，支持温湿度、光照、人体红外等传感器接入，通过Wi-Fi或蓝牙与手机APP联动。

2. 通信层模块

• Wi-Fi通信：ESP32/ESP8266内置Wi-Fi模块，适用于家庭或局域网环境下数据上传。
• 4G通信：采用移远EC20或合宙Air724UG模块，适用于偏远地区或无Wi-Fi覆盖的场景。
• CAT1通信：适用于低功耗、低带宽的远程数据传输，适合河道、交通等野外监测场景。
• LoRa通信：用于远距离、低功耗组网，适合园区、小区级数据采集。
• 合宙LuatOS系统：适用于Cat1模组开发，具备轻量级操作系统支持，可快速实现数据采集与云端通信。

3. 数据处理与云端平台

• 本地边缘计算：部分模块配备树莓派或ESP32作为边缘计算节点，实现数据预处理与本地报警。
• 云平台接入：支持阿里云IoT、腾讯云IoT、华为云IoT平台，实现数据可视化、远程控制、设备管理。
• 数据库：使用MySQL或MongoDB存储结构化与非结构化数据。
• 数据分析：采用Python+Pandas进行数据清洗与趋势分析，结合ECharts实现数据可视化。

4. 应用层模块

• Web管理平台：基于Spring Boot框架开发，实现设备管理、数据展示、报警记录等功能。
• 手机APP：采用Flutter跨平台开发框架，支持Android与iOS系统。
• 微信小程序：基于uni-app开发，方便用户通过微信端查看实时数据与接收报警信息。

四、技术选型分析

技术选型主要考虑以下因素：成本控制、功耗管理、通信稳定性、开发周期、后期维护难度。

• 主控芯片选择：STM32适合高精度传感器采集；ESP32适合Wi-Fi+蓝牙双模通信；ESP8266适合低成本Wi-Fi接入；Arduino适合快速原型开发。
• 通信协议：MQTT适用于低带宽、高实时性场景；HTTP适用于数据上传与API交互；CoAP适用于受限网络环境。
• 操作系统：合宙LuatOS适用于Cat1模组开发，轻量级且易于部署；FreeRTOS适用于ESP32多任务管理。
• 开发框架：Spring Boot用于后端服务；Flutter用于跨平台APP开发；uni-app用于微信小程序开发。

五、开发周期预估

项目总周期预计为3-5个月，具体安排如下：

• 需求分析与方案设计：2周
• 硬件选型与PCB设计：3周
• 软件开发与调试：6-8周
• 系统集成与测试：2周
• 部署与验收：1-2周

六、技术难点分析

• 传感器数据融合：不同传感器数据格式不统一，需进行数据标准化与滤波处理。
• 通信稳定性：在复杂电磁环境下保障数据上传成功率，需优化通信协议与重传机制。
• 低功耗设计：部分野外部署设备需采用太阳能+锂电池供电，需优化MCU休眠机制。
• 边缘计算能力：部分场景需在本地进行数据处理，需合理分配边缘与云端计算任务。

七、人员配比建议

项目建议配置如下人员：

• 硬件工程师：2人，负责电路设计、传感器选型、PCB绘制。
• 嵌入式开发工程师：2人，负责STM32、ESP32、ESP8266等平台开发。
• 后端开发工程师：1人，负责云平台、数据库、接口开发。
• 前端开发工程师：1人，负责Web平台、APP、小程序界面开发。
• 测试工程师：1人，负责软硬件联调与系统测试。
• 项目经理：1人，统筹项目进度与资源协调。

八、结语

本方案结合广州本地产业特点与物联网技术发展趋势，提供一套可扩展、可复制、可部署的智能检测系统解决方案，适用于多种城市管理和工业应用场景。无论是水质监测、油烟检测、还是智能安防、智能家居，系统均具备良好的适配性与扩展性。

欢迎广州及周边地区的企业、政府单位、科研机构来电咨询，我们将根据您的具体需求定制专属的单片机开发与物联网系统解决方案。

联系电话：18969108718（陈经理），微信同号，期待与您合作！