基于ESP32与GD32的矿场环境监测及预警系统
An ESP32 and GD32-Based Environment Monitoring and Early Warning System for Mining Areas
DOI: 10.12677/sea.2026.153044, PDF,    科研立项经费支持
作者: 孙东硕, 刘智华, 黄昊文, 魏文华, 曾 璐*:江西理工大学电气工程与自动化学院,江西 赣州
关键词: 环境监测ESP32微信小程序AI大模型国产化Environment Monitoring ESP32 WeChat Mini-Program AI Large Model Localization
摘要: 针对矿场环境危险、监测复杂且无法实时预警这一问题,设计了基于ESP32的矿场环境监测与预警系统。本系统通过多种传感器采集各个参数数据,再通过搭载了RT-Thread操作系统的GD32辅助处理器传送至ESP32主控制器,并通过MQTT协议上传至OneNET云平台。系统实现了LED屏的现场显示、微信小程序远程监控、数据参数超过限定值后自动灯光报警及设备联动,并且集成了豆包AI大模型可以进行语音交互与智能问答。实验结果表明,LED屏连续72小时运行稳定;语音指令识别准确率超过88%,响应时间低于2.5秒;远程设备控制成功率不低于90%,响应延迟在1.5秒以内。本系统采用了国产芯片并搭配了国产操作系统的策略方案,为推进矿山数字化建设提供了一套自主可控的国产化解决方案。
Abstract: To address the challenges of hazardous working conditions, complex monitoring requirements, and the lack of real-time early warning in mining environments, this study designs an ESP32-based mine environmental monitoring and early warning system. The system first collects multi-parameter data via a suite of sensors. These data are then transmitted to the ESP32 main controller through a GD32 auxiliary processor running the RT-Thread operating system, before being uploaded to the OneNET cloud platform using the MQTT protocol. Key functionalities of the system include on-site data visualization via LED displays, remote monitoring through a WeChat mini-program, automatic light-based alarms and equipment linkage triggered by parameter deviations beyond threshold values, and integration with the DouBao AI large language model to enable voice interaction and intelligent Q & A. Experimental results demonstrate that the LED display maintains stable operation for 72 consecutive hours; the voice command recognition accuracy exceeds 88% with a response time of less than 2.5 seconds; the success rate of remote device control is no less than 90% with a response delay within 1.5 seconds. By employing domestic chips and a domestic operating system, this system provides a self-controllable localized solution to advance the digital transformation of mining operations.
文章引用:孙东硕, 刘智华, 黄昊文, 魏文华, 曾璐. 基于ESP32与GD32的矿场环境监测及预警系统[J]. 软件工程与应用, 2026, 15(3): 467-478. https://doi.org/10.12677/sea.2026.153044

参考文献

[1] 国家矿山安全监察局印发《金属非金属矿山智能化建设指南》[J]. 黄金科学技术, 2025, 33(6): 1252.
[2] 汪玉凯. 以关键核心技术突破推动实现高水平科技自立自强[J]. 国家治理, 2023(1): 58-63.
[3] 庞杭州, 神东方, 张涛. 煤矿井下采空区多参数环境监测系统设计与研究[J]. 陕西煤炭, 2025, 44(10): 180-184.
[4] 杜祎康, 何华刚, 梅甫定. 基于STM32与无线通信技术的煤矿瓦斯预警平台设计[J]. 煤炭技术, 2023, 42(10): 160-162.
[5] 朱新强, 吴溢达, 韩颖晴, 等. 基于STM32单片机的煤矿环境监测及预警系统设计[J]. 科学技术创新, 2023(21): 84-87.
[6] 蒋鹏. 基于LoRa无线通信的煤矿矿井环境智能监测系统设计[J]. 煤炭技术, 2023, 42(7): 206-208.
[7] 李征真, 张强, 李岳. 基于STM32的煤矿用粉尘浓度传感器设计[J]. 矿山机械, 2025, 53(5): 60-63.
[8] 李晖, 向钠, 周唯. 矿用便携式环境监测系统设计[J]. 工业控制计算机, 2025, 38(1): 163-165.
[9] 刘举庆, 李军, 王兴娟, 等. 矿山生态环境定量遥感监测与智能分析系统设计与实现[J]. 煤炭科学技术, 2024, 52(4): 346-358.
[10] 张英辉, 冯凯, 高有军, 等. 基于探针的服务质量监控系统实现及应用[J]. 计算机应用与软件, 2024, 41(9): 23-28.
[11] 崔建峰, 丁蔚松, 盛珂, 等. 国产化高精度炮口偏移量光电测试系统[J/OL]. 火炮发射与控制学报: 1-9. https://link.cnki.net/doi/10.19323/j.issn.1673-6524.202507016, 2026-06-17.[CrossRef
[12] 张雪波. 基于GD32芯片的智能自动斟酒机系统设计[J]. 工业控制计算机, 2025, 38(7): 150-152.
[13] 李澳, 李帅忠, 杨宏波, 等. 可部署在微控制器上的端到端心音分类算法[J]. 计算机工程与设计, 2025, 46(11): 3095-3102.
[14] 张来洪, 易江文, 李勇, 等. 基于国产化FMQL和ES8311的电台语音功能实现[J]. 电声技术, 2023, 47(2): 51-57, 64.
[15] 王彪, 杨子腾, 卞广雨, 等. 基于深度学习算法的原位激光CO2检测系统研制[J]. 激光杂志, 2023, 44(6): 48-52.
[16] 张宛芸, 周诗瑶, 魏新宇, 等. 基于物联网的宿舍环境监测与综合管理系统研究[J]. 湖南师范大学自然科学学报, 2024, 47(5): 121-126.