基于ESP8266的人流量检测系统设计

文道朋 杨浩 赵娟

摘   要：本设计利用 ESP8266 设计出一款可以实时监控公共场所的人流量系统。其中ESP8266提供混杂接收模式接收数据包，并对其解析，筛选得到周围打开 Wi-Fi 功能设备发送的 Probe Request 帧，通过对接收到的 Probe Request 帧分析和汇总，得到周围区域内的设备使用量（人流量）。ESP8266 通过 MQTT 协议将该数据发送至物联网平台。物联网云平台接收数据后绘制出人流量变化曲线图。该系统能够稳定可靠的运行，且功耗低、成本低，具有十分好的实用价值和经济效益。

关键词：ESP8266  混杂接收  MQTT  Wi-Fi

中图分类号：TP391.4                               文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2020）01（a）-0151-02

随着社会的高速发展，在各种公众场合，如地铁站、商场、夜市等，统计人流量都有很大经济效益。传统的人流量数据是通过人工的方式全天观测得到的，这种检测方式不仅效率低，而且数据不准确。而基于ESP8266的人流量检测系统可以根据周围WI-FI信号实时绘制出周围人流量的走势图，可以被广泛应用于安保，商场，旅游等诸多行业。

1  系统方案设计

整个系统由ESP8266控制模块、物联网云平台、复位模块、下载模块、CH340模块和供电模块几部分组成。ESP8266芯片一方面是通过Wi-Fi的混杂接收模式抓取周围无线设备发送的Probe Request帧，分析出周围人的数量，另一方面通过MQTT协议与物联网云平台连接，把人流量的数据上报到物联网云平台中去;物联网云平台接收来自 ESP8266 发送的数据，然后绘制图形显示在 Web 页面中;复位电路的主要功能是当系统运行出错时重启系统;下载电路的功能是切换系统的运行模式，让系统处于下载模式更新系统固件;CH340电路作用是把USB 电平转换成TTL电平;供电电路的作用是把5V电压转换成3.3V电压;整个系统的结构图如图1所示。

2  系统硬件设计

本设计主要通过复位电路、下载电路、CH340电路和供电电路来实现检测一定区域内的人流量，并通过网络上传到物联网云平台，绘制出人流量走势图。系统的硬件主要由ESP8266控制电路、CH340芯片、SPX3819芯片等几部分组成。ESP8266控制电路集成32位处理器，带有16为精简模式，此外还有2.4GWiFi芯片，具有低功耗、高集成度、性能稳定的优点，在本系统中不仅能控制各个模块的运行还能使系统实现网络共享。CH340是一个USB总线的转接芯片，实现USB转串口。SPX3819芯片是一个开关电源芯片，负责把5v电压转换成3.3v电压。辅助元件包括按键、电容、电阻、晶振、USB接口和二极管等。系统硬件电路图如图2所示。

3  系统软件设计

系统的软件设计主要包含了主函数程序设计、事件处理函数程序设计、混合接收回调函数设计和物联网云平台数据点上报函数设计。主函数程序设计的功能主要是进行NVS初始化和Wi-Fi初始化。事件处理函数的功能是根据ESP8266发生的事件执行不同的处理操作，在此函数中共有三种事件，分别是 WIFI_EVENT_STA_START、WIFI_EVENT_STA_DISCONNECTED和IP_EVENT_STA_GOT_IP事件，分别对应的处理操作是启动smartconfig任务、重连Wi-Fi和开启混合接收模式及启动MQTT。混合接收回调函数的功能是先进行Probe request 判断，然后过滤 MAC 地址和重复的设备，最后进行设备信息的存储。物联网云平台数据点上报函数功能是封装数据，然后把封装的数据发送到物联网云平台去，在云平台经过一定的处理显示人流量实际情况图。

4  系统测试验证

通过上面的硬件设计和软件设计，本系统的基本功能已经得到实现，然后将实物焊接出来，在宿舍不断的调试，能成功检测到人流量数据，基本实现了本系统中的所有功能。基于 ESP8266 混杂接收模式的人流量检测完成后，进行了一系列的测试工作，包括系统的稳定性以及数据的准确性等。经过测试，采集到的数据非常的准确，稳定性非常的高。

参考文献

[1] 熊茂华，熊昕，陆海军，物联网技术及应用开发，北京：清华大学出版社，2016.8.

[2] 鲁宏伟，刘群. 物联网应用系统设计，北京：清华大学出版社，2018.3.

[3] 羊日飛，黄平.基于CC3200的人流量统计监控系统设计[J].桂林师范高等专科学校学报，2019，33（4）：129-132.

[4] 邓怀俊，邓杰.基于OneNET云平台的物联网监控系统[J].单片机与嵌入式系统应用，2019，19（9）：58-61.