自制二氧化碳监测平台

ESP32（Arduino）+SGP30+ThingsPanel实现远程CO2+TVOC监测

最近学习单片机，发现一个开源的物联网平台，虽然功能不是很完善，但完全够用。把自己目前做的记录一下。实现效果如下图（数据看板以及设备定位，坐标是我随便写的）：

主要参考官网给的8266的例子，将代码略微改动：

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_SGP30.h>
#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#include <ArduinoJson.h>

StaticJsonDocument<200> doc;
Adafruit_SGP30 sgp;

// WiFi和MQTT设置
const char *ssid = "要连接的wifi名";
const char *password = "WiFi密码";
const char* mqtt_server = "参考官网";
const char* mqtt_user = "参考官网";
const char* mqtt_password = ""; // 密码为空
const char* mqtt_topic = "参考官网";

WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);

void setup() {
    Serial.begin(9600);

    // 连接WiFi
    WiFi.begin(ssid, password);
    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
        delay(1000);
        Serial.println("连接WiFi...");
    }
    Serial.println("已连接到WiFi");

    client.setServer(mqtt_server, 1883);

    if (!sgp.begin()){
        Serial.println("Failed to initialize SGP30 sensor.");
        while (1);
    }
    sgp.begin();
    Serial.println("SGP30 sensor initialized.");
}

void loop() {
    if (!client.connected()) {
        reconnect();
    }
    client.loop();

    if (!sgp.IAQmeasure()) {
        Serial.println("Measurement failed.");
        return;
    }

    Serial.print("eCO2: ");
    Serial.print(sgp.eCO2);
    Serial.print(" ppm\t");
    Serial.print("TVOC: ");
    Serial.print(sgp.TVOC);
    Serial.println(" ppb");

    // 使用ArduinoJson生成MQTT消息
    StaticJsonDocument<100> doc;
    doc["eco2"] = sgp.eCO2;
    doc["tvoc"] = sgp.TVOC;
    char payload[100];
    serializeJson(doc, payload);
    client.publish(mqtt_topic, payload);

    delay(1000 * 5); // 1秒
}

void reconnect() {
    while (!client.connected()) {
        Serial.print("尝试MQTT连接...");
        if (client.connect("ESP32Client", mqtt_user, mqtt_password)) {
            Serial.println("已连接");
        } else {
            Serial.print("失败, rc=");
            Serial.print(client.state());
            Serial.println(" 5秒后再试");
            delay(5000);
        }
    }
}

上述代码中关于WiFi和MQTT设置大家参考官网文章：

ThingsPanel官网文章

硬件连接部分：准备一个ESP32，一个SGP30传感器，四根杜邦线。

可以监测任何网络覆盖区域的CO2与TVOC值，所有数据实时传输到本地平台。下面是我用Python写的一个串口监视，用于本机监控（用了非常笨拙的方法）。

# -*- coding:UTF-8 -*-
# Author:DA BAIMENG
# Time:2023/9/15 15:46

import time
import serial
import re
import datetime
import sys
import matplotlib.pyplot as plt
import keyboard
from matplotlib.animation import FuncAnimation

plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']

arduino = serial.Serial("COM5")
CO2 = []
TVOC = []
time1 = []
count = 0

while True:
    # time.sleep(1)
    # time2 = datetime.datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
    # time1.append(time2)
    # file = open('data.csv', 'w')
    # file.write(str(CO2) + '\n')
    # file.write(str(TVOC) + '\n')
    # file.write(str(time1) + '\n')

    bytes_data = arduino.readline()
    string_data = bytes_data.decode('gbk')
    print(str(string_data))
    count = count + 1

    if count >= 5:
        try:
            values = re.finditer(r'\d+', string_data) #获取字符串中的数字
            s1 = []
            for match in values:
                s1.append(match.group())#将获取的数字加入临时列表
            CO2.append(int(s1[1]))
            TVOC.append(int(s1[2]))

            # 绘制图形
            plt.clf()
            plt.subplot(2, 1, 1)
            plt.plot(CO2)
            plt.ylabel("CO2浓度 / ppm")
            plt.subplot(2, 1, 2)
            plt.plot(TVOC)
            plt.ylabel("TVOC浓度 / ppb")

            # 不显示图形
            plt.ioff()

            # 更新图形
            plt.pause(0.01)
        except :
            break

效果：
知乎原文