一、项目背景

随着全球工业化进程的加速和城市化规模的不断扩大，环境问题已成为当今社会面临的重大挑战之一。大气污染、水污染、土壤污染等各类环境问题不仅对人类的健康构成了严重威胁，还对生态平衡造成了难以逆转的破坏。在这样的严峻形势下，环境监测作为环境保护的基础工作和重要手段，其准确性、全面性和及时性显得尤为关键。传统的环境监测方法主要依赖于固定监测站点，这些站点虽然能够在一定程度上获取特定位置的环境数据，但存在明显的局限性。固定站点布局相对稀疏，难以覆盖到所有需要监测的区域，尤其是一些地形复杂、交通不便或者面积广阔的区域，容易形成监测盲区。而且，固定站点的监测设备通常只能获取其所在位置的局部环境信息，对于区域内环境的动态变化和差异难以全面把握，无法满足对环境进行精细化监测和管理的需求。本项目基于ESP32设计开发的流动性智能环境检测车，旨在克服传统固定监测方式的不足。该车能够在不同环境场景下灵活移动，深入到各个角落进行环境数据采集，大大拓展了环境监测的范围和灵活性。通过集成多种先进的传感器，如BMP280用于精确采集温湿度和气压数据，ESP32cam摄像头能够捕捉直观的图像信息，再结合网络API获取的天气预报信息，实现了多源数据的综合采集与分析，为全面、准确地了解环境状况提供了丰富的数据支持。此外，借助服务器和手机APP，实现了数据的高效传输与远程监控，工作人员可以随时随地掌握检测车采集到的环境信息，及时发现环境问题并做出相应决策。车辆还具备遥控功能，方便在特殊环境或危险区域进行作业操作，进一步提高了检测车的实用性和适应性。同时，配备的大马力割草电机使检测车在环境监测的基础上，还能承担除草任务，可应用于公园、草坪等场所的综合环境维护，提高了设备的多功能性和资源利用率，在环境监测与场地维护领域具有极为重要的现实意义，有望推动相关行业向智能化、高效化方向迈进。

二、项目目标

1. 多功能集成：集环境监测、图像采集、远程控制、数据传输、割草功能于一体，满足多种使用场景。2. 高精度测量：采用高精度传感器，实时采集温湿度、气压、光照强度等环境数据。3. 智能监控：通过ESP32和网络API实现数据的实时传输和远程监控，支持手机APP控制和数据查看。4. 灵活移动：采用履带式设计，能够在复杂地形中灵活移动，覆盖更广泛的监测区域。

三、项目内容

（一）硬件设计

1. 主控芯片采用两块ESP32-WROOM-32模组：①号模组控制电机，并且搭配MPU6050陀螺仪模块进行PID控制电机，从而带动履带运动。②号模组负责数据的处理和传输，将数据传输到API，然后服务器进行数据处理，反馈到APP和单片机。2. 屏幕可视化采用1.8寸TFT_LCD屏，显示实时天气站信息，以及显示单片机和APP、服务器的连接状态，反馈单片机状态，和报警信息。采用0.96寸OLED屏，显示产品信息的二维码，以及显示两块ESP32的通讯状态，显示心跳信息。3. 环境检测芯片采用GY-39模块，集成BMP280和MAX44009传感器，主要使用BMP280，通过UART通信，采集气压、温度、湿度、海拔信息。4. 电机驱动模块采用AT8236芯片，双通道直流电机驱动芯片，能够同时驱动两个直流电机，具有较高的驱动能力和效率。5. 手动遥控模块采用PS2无线手柄进行手动控制，2.4GHz的无线频率，连接稳定，传输距离10米左右。6. 摄像模块采用ESP32-CAM模块，基于ESP32-S芯片，搭配OV3660摄像头，自动采集图像，并通过ESP32-S的HTTP通信将图片传输到服务器中，实现远程监控。7. 继电器模块采用继电器控制割草电机，通过主控芯片控制继电器，实现隔离和安全控制电机的功能。8. 驱动电机采用减速比为1:56的减速电机，型号520，额定电压12V。

（二）软件设计

1. 程序设计环境Arduino IDE：用于编写、编译和上传程序到ESP32开发板。App Inventor：用于开发手机APP，实现远程控制和数据查看。2. 电机ESP32程序设计通过PS2手柄或APP控制信号，控制电机的正反转和速度，同时通过MPU6050姿态传感器实时检测运动姿态，并进行矫正。3. 功能ESP32程序设计使用ESP32的WIFI功能，通过HTTP协议将数据上传到服务器，同时使用MQTT协议实时接收APP控制的信息，并将所需的信息上传到屏幕中显示。4. APP设计远程控制功能：通过APP实现远程控制检测车的前进、后退、左转、右转。数据监控功能：实时显示环境监测数据（温度、湿度、气压等）和摄像头图像。状态显示功能：显示服务器和检测车的连接状态。5. 服务器代码设计使用PHP和MQTT协议实现数据的接收、处理和转发，支持APP和ESP32之间的通信。