一、摘要

随着现代物流行业的快速发展，传统仓储管理模式已难以满足高效、安全、智能化的行业需求。本设计以STM32F103C8T6单片机为核心控制器，结合多种传感器模块、无线通信模块及执行机构，构建了一套集环境监测、货物称重、安全报警、远程监控与自动控制于一体的智能仓储管理系统。系统通过DHT11温湿度传感器、MQ-2烟雾传感器、HX711称重模块及红外光电传感器，实时采集仓库内的环境参数与货物状态数据；经STM32单片机处理后，实现本地OLED显示、按键阈值设置、声光报警及自动控制功能；同时通过ESP8266WiFi模块将数据上传至云平台，支持手机APP远程查看与控制。硬件电路设计采用模块化思想，各模块独立设计、统一调试，软件系统采用分层设计架构，实现了传感器数据采集、阈值判断、报警控制及无线通信等功能。测试结果表明，该系统能够稳定实现环境监测、货物称重、异常报警及远程监控等核心功能，具有成本低、可靠性高、扩展性强等优点，可有效提升仓储管理的自动化与智能化水平，具有一定的实际应用价值。

二、方案设计

根据智能仓储的实际使用场景，本系统需满足以下核心功能需求：
（1）环境与货物监测功能
实时采集仓库内的温湿度、烟雾浓度、货物重量以及仓库门开关状态等相关参数，从而做到对仓储环境与货物状态全方位的感知。
（2）自动控制功能
该功能包含自动模式和远程模式两种。自动模式下，当温湿度、烟雾、重量超出设定阈值时，自动触发声光报警；烟雾浓度超标时自动开启风扇排气、控制舵机打开仓库门；红外传感器检测到门状态变化时自动执行开关门动作。远程模式经由微信小程序执行远程控制风扇、开关门等操作，远程控制具备相应的执行优先级。
（3）安防预警与应急功能
当温湿度、烟雾浓度超出预警阈值或者货物超重时，会触发本地的声光报警（蜂鸣器发声，指示灯闪烁），并且自动开启风扇排气，还会经由云平台把报警信息推送给用户[11]。
（4）本地显示功能
依靠OLED显示屏实时显示温湿度、烟雾浓度、货物重量、门状态以及设备运行状况等信息，便于本地观察[12]。远程通信与数据交互功能借助WiFi模块达成与云平台的交流，具备远程指令下达、报警信息发送以及实时数据查看的能力。
（5）按键交互功能
该功能实现本地按键能够完成阈值设置、参数调整、模式切换等任务，进而加强系统的操作便捷性与实用性。

本系统采取分层架构设计，总共包含感知层、控制层以及应用层这三层[13]，而且具备单独的电源模块给系统供应稳定的电力，系统的整体设计框图如下。系统总体框如图2-1所示。

图2-1 系统总体框图
各模块功能说明：感知层包含传感器检测模块，其中整合了温湿度传感器、烟雾传感器、称重传感器以及红外光电传感器，其功能在于实时采集仓储环境的温湿度、烟雾浓度、货物重量以及门开关状态等相关数据，并把这些数据当作源头环境信息传递给系统控制部分。控制层依靠STM32F103C8T6单片机作为核心主控模块，是系统的“大脑”，负责接收感知层所采集的各种数据，并执行控制逻辑判断（譬如自动报警、开关门控制、风扇控制等），还要向应用层下达控制指令，也要应对本地按键以及远程通信方面的交互请求。应用层包含四大功能模块，实现系统的输出与交互功能：人机交互模块依靠OLED显示屏、蜂鸣器以及指示灯来达成数据的本地显示并发出声光警报。无线通信模块依靠ESP8266WiFi模块来达成主控同云平台以及微信小程序之间的数据交互并做到远程通信。按键交互模块：提供本地阈值设置、参数调整、模式切换等手动控制功能；执行机构模块依靠舵机、风扇、继电器之类的设备来达成开关门控制以及应急排气功能。电源模块负责给予5V/3.3V的稳压供电，给控制层以及其他模块供应稳定的电力支持，以保证系统各类硬件能够正常运作。

三、硬件设计

系统硬件电路各模块电路通过STM32单片机的GPIO引脚连接，形成一个完整的硬件系统。电路设计采用模块化思想，各模块独立设计、调试，便于系统的维护与扩展。系统硬件电路整体原理图如图3-13所示。

四、效果图

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