基于物联网的洪水监测系统

洪水是一种已知的重大自然灾害，给环境和生物造成了巨大的损失。在这种情况下，对不同条件下的河床水位状况进行应急预警就显得尤为重要。在这个项目中，目标是感知河床的水位，检查它们是否处于正常状态。如果它们超过了限制，那么它就会通过LED指示和互联网应用程序提醒人们。在这里，我们使用超声波传感器来感知河流水位，并使用NodeMCU ESP8266来处理这些数据。这些数据将被上传到ThingSpeak物联网云，使用该云，可以从世界任何地方以图形方式监测河流水位。

组件的要求

•ESP8266 NodeMCU

•超声波传感器

•电力供应

•led(红色和绿色)

•电路试验板

•跳投

洪水监测系统的运作

我们以前使用ESP8266 NodeMCU来构建许多物联网项目。上面的框图展示了这个基于物联网的洪水监测系统的工作原理。在这里，超声波传感器被用来感应河水的水位。从超声波传感器输出的数据被馈送到NodeMCU，在那里它被处理并发送到ThingSpeak进行图形监控和紧急警报。在这里，红色LED用于在关键洪水条件下发出警报，绿色LED用于指示正常情况。

HC-SR04超声波传感器

超声波传感器利用超声波的原理来确定与物体的距离。超声波传感器产生高频声波。当超声波击中物体时，它以回声的形式反射出来，被接收器感知。通过使用回声到达接收器所需的时间，我们可以计算到目标物体的距离。

超声波测距仪由两个超声波换能器组成。其中，单片机作为发射器，将单片机的电脉冲转换为超声波脉冲，接收器接收发射的脉冲。如果它接收到这些信号，那么它就会产生一个输出脉冲，其时间周期可以用来确定与目标的距离。

特性

•工作电压：5V

•工作电流：15mA

•工作频率：40HZ

•测量距离：2cm-4m

•测量角度：15度。

•触发输入脉冲：10uS

通过之前的项目，如物联网库存管理和Wi-Fi控制机器人，了解更多关于超声波传感器的信息。

洪水监测系统电路图

洪水监测系统的电路图如下

真正的设置是这样的：

为洪水监测和警报系统设置ThingSpeak帐户

根据上述电路图成功完成硬件后，现在是时候设置物联网平台了，数据可以存储在该平台上进行在线监控。这里我们使用ThingSpeak来存储数据，这是一个非常流行的物联网云平台，用于在线构建存储、监控和处理数据。我们还使用ThingSpeak构建了许多基于物联网的项目。

第一步：注册ThingSpeak

首先，如果你以前没有Mathworks帐户，请登录https://thingspeak.com/并创建一个新的免费Mathworks帐户。

第二步：登录ThingSpeak

用你的凭证登录ThingSpeak，然后点击“新频道”。现在填写项目的详细信息，如名称、字段名称等。这里我们必须创建四个字段名，如湿度，温度，压力和雨。然后点击“保存频道”。

步骤3：记录凭据

选择已创建的通道并记录以下凭据。

通道ID，它在通道视图的顶部。

编写一个API密钥，可以在通道视图的API Keys选项卡上找到。

步骤4：向GUI添加小部件

单击“Add Widgets”并添加四个适当的widget，如仪表、数字显示和指示器。在我的例子中，我带了一个洪水指示器。为每个小部件选择适当的字段名。

代码的解释

在成功完成硬件设置之后，现在是对ESP8266 NodeMCU进行编程的时候了。

要使用Arduino IDE将代码上传到NodeMCU，请遵循以下步骤：

1. 打开Arduino IDE，然后进入File - >Preferences - >Settings。

2. 在“附加板管理器URL”字段中键入https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json，然后单击“确定”。

3. 现在转到Tools > Board > Boards Manager。在“单板管理器”窗口中，在搜索框中输入ESP8266，选择最新版本的单板，单击“安装”。

4. 安装完成后，进入“Tools ->Board ->”，选择“NodeMCU 1.0(ESP-12E Module)”。现在您可以使用Arduino IDE对NodeMCU进行编程。

完成上述设置后，使用Arduino IDE对NodeMCU进行编程，将完整的代码上传到ESP8266 NodeMCU。下面给出了完整代码的逐步解释。

通过在代码中包含所有必需的库文件来启动代码，例如ESP8266WiFi.h用于ESP8266板等。这里，ThingSpeak.h库用于ThingSpeak平台，可以通过以下步骤将其添加到Arduino IDE中：

•在Arduino IDE中，选择Sketch/Include Library/Manage Libraries。

•从列表中单击ThingSpeak库，然后单击Install按钮。

接下来，定义用于超声波传感器和led的引脚。

现在，定义了网络凭据——即SSID和密码，它们是将NodeMCU连接到互联网所必需的。然后定义ThingSpeak帐户凭据，如通道号和写入API，这些都是前面记录的。确保您已经编辑了您的凭据来代替这些变量。

然后，定义用于计时的变量。

然后，将NodeMCU连接到互联网，调用WiFi。开始并传递网络SSID和密码作为参数。使用WiFi.status()检查网络连接是否成功，连接成功后，在Serial Monitor上打印一条带有本地IP地址的消息。

然后使用保存的凭证连接到ThingSpeak平台。为此，ThingSpeak。使用Begin。

为了计算距离，通过超声波传感器的三角引脚向传感器输入脉冲。这里根据HC-SR04数据表，给出2微秒脉冲，然后从回波引脚读取传感器的输出脉冲，并以厘米为单位计算距离。

然后，为正常状态和泛洪状态下的LED指示编写if-else条件。这里根据我的设置，我已经采取了4厘米作为参考。您可以根据您的设置更改它。

最后，每隔10秒将河流水位的值上传到ThingSpeak频道。

在洪水的情况下，ThingSpeak会显示一个大红圈，如下图所示：

这只是基于物联网的洪水监测预警系统的一个基本模型，还有很大的改进空间。

本文编译自iotdesignpro