吴业思1 解正虎2
1.肥西县上派镇珍珠路小学 213200 2.肥西县新仓学校 231200
摘要：传统的公共厕所排队拥挤，现有的无性厕所虽解决了女性排队如厕问题，却难解尴尬。为了解决男女厕位不合理、女性如厕排队的问题，文中设计了一款分流厕所系统。本系统基于MQTT协议和ESP-Now协议完成传感器与服务器的通信以及信息的收集。利用传感器模块对厕所环境进行信息采集，控制单元联网将数据上传至中国移动OneNET平台实现厕所与网络以及门与门之间的通信。分流厕所可以缓解上厕所拥堵的问题，给人们提供了方便。
关键词：分流厕所；物联网；MQTT协议
0 引言
近年来，随着人们生活质量的提高，旅游业不断发展，越来越多的人关注到如厕难问题。公共厕所是衡量民族文化素质和国民生活品质的尺子，同时也反映了城市的管理能力和国民的基本素养。在很多景区公共厕所排队现象越来越普遍，根据调查显示女性如厕所花时间是男性的 2.3 倍，我们经常看到女性厕所外面排起了长龙，而男性厕所几乎没人的情况。为了改变传统厕所女性上厕所拥挤问题，本文基于ESP32设计了一款物联网分流厕所。
1 系统整体方案
本文致力于改变传统厕所上厕所拥挤问题，通过对旅游景点和城市中的公共厕所使用情况进行搜集与研究，针对传统厕所上厕所拥挤、无性别厕所如厕容易尴尬等问题，确定分流厕所系统方案以及系统的组成模块，并对设计电路控制系统进行设计与制作。本系统主要功能是在男、女厕所中间安装了一个共用厕所区域，当女厕坑位占满后公共区域厕所可供女生使用；当男厕坑位占满后公共区域厕所可供男生使用。系统包括温度、湿度、红外及气体浓度，并将数据实时无线传输至物联网中国移动OneNET开放平台，管理者可通过浏览器或手机 APP 随时查看公共厕所环境情况。系统示意图如图1所示。
.png)
图 1系统总体框架
2 系统硬件设计
2.1 Esp32
ESP32 是集成 2.4 GHz Wi-Fi和蓝牙双模的单芯片方案，采用台积电(TSMC) 超低功耗的40纳米工艺，具有超高的射频性能、稳定性、通用性和可靠性，以及超低的功耗，满足不同的功耗需求，适用于各种应用场景。主控ESP32型号为D0WDQ6-V3，主频高达240Mhz，支持WiFi与蓝牙功能，板载16MB Flash与8MB PSRAM，可通过TYPE-C接口下载程序，强劲的配置满足复杂应用的资源开销。
2.2 环境传感器
ENV II是一种能够感知温度、湿度和大气压力的环境传感器。它由SHT30和BMP280传感器组成，并在I2C上编程。SHT30是一种高精度、低功耗的数字式温湿度传感器。BMP280是专为移动应用而设计的绝对气压传感器。它为优化设备的功耗、分辨率和滤波器性能提供了最高的灵活性。
2.3气体传感器TVOC / eCO2 mini单元
主要测量厕所空气中的各种VOC（挥发性有机化合物）和H2，通过编程可实现对TVOC（总挥发性有机化合物）和eCO2（二氧化碳等效）浓度的测量，在测量范围内的典型测量精度为15％，SGP30读数通过内部校准转换，可保持长期稳定。SGP30采用I2C协议通讯，带有片上湿度补偿功能，可通过交替湿度传感器开启该功能。
2.4红外传感器
PIR是一种人体红外线装置。属于“无源热释电红外探测器”。它检测人体或物体发射和反射的红外线辐射。当检测到红外线时，输出电平很高，需要一段时间。延迟（在此期间为高，允许重复触发），直到触发信号消失（恢复为低）。该单元通过GROVE B与M5Core通信。当公共区域使用完毕后，厕所内红外传感器识别到厕所无人时，会自动关闭公共区域厕所门。
3 系统软件设计
3.1软件设计
系统通过网络进行一个整体的网络连接实现分流厕所与联网功能，实时远程发送数据给主控ESP32，由Esp32芯片控制整个系统的运作，通过物联网实现数据发送与接收，分流厕所的数据经过云端服务器发送到终端，实时掌握厕所温度、湿度、气体浓度以及使用情况数据信息，监控信息环境。ESP32与服务器端连接的流程图如下所示。
.png)
图 2 ESP32连接服务器流程图
3.2 应用界面的创建
中国移动OneNET平台屏蔽了复杂的技术细节，适配各种网络环境和协议类型，支持各类智能硬件的快速接入和大数据服务，有效降低了物联网应用的开发成本，为用户提供了一个开放的、简便实用的平台。用户只需在官网注册账号即可进入云平台创建项目，创建完成后保存数据流名称，待数据上传结束后，即可通过浏览器、手机 APP 查看各项数据及其变化曲线。本系统Web页面如图 3 所示。
.png)
4 结 语
分流厕所不仅是对有限资源的合理利用，同时，也是对老幼、残障等弱势群体的关怀。民生无小事，对传统厕所存在的问题进行改进创新既体现了对弱势群体的关怀，同时也彰显了科技服务生活的主旨。本系统关键之处在于解决尴尬，提高如厕效率，缓解上厕所拥堵的问题，具有一定的社会价值。