РАЗРАБОТКА АВТОНОМНОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА НА БАЗЕ ESP8266 С ПРИМЕНЕНИЕМ MESH-ТОПОЛОГИИ И УДАЛЕННЫМ ДОСТУПОМ

DEVELOPMENT OF AN AUTONOMOUS MEASURING COMPLEX BASED ON ESP8266 USING MESH TOPOLOGY AND REMOTE ACCESS

Getman Ivan Pavlovich

Student, Department of Industrial Electronics, Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics

Russia, Tomsk

Valeev Karim Rinatovich

Student, Department of Industrial Electronics, Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics

Russia, Tomsk

АННОТАЦИЯ

В этой статье описан процесс создания автономной метеостанции для отслеживания параметров окружающей среды. Устройство построено на базе микроконтроллера ESP8266 и собирает данные с датчиков освещенности, температуры, влажности и угарного газа. Главная особенность проекта использование отказоустойчивой Mesh-сети для обмена данными между узлами, наличие световой и звуковой сигнализации о критических состояниях, а также простой веб-интерфейс для визуализации собранных показаний.

ABSTRACT

This article describes the process of creating an autonomous weather station for monitoring environmental parameters. The device is built around an ESP8266 microcontroller and collects data from light, temperature, humidity, and carbon monoxide sensors. Key features of the project include the use of a fault-tolerant mesh network for inter-node data exchange, visual and audible alarms for critical conditions, and a simple web interface for visualizing the collected readings.

Ключевые слова: ESP8266, метеостанция, Интернет вещей (IoT), Mesh-сеть, датчики, веб-интерфейс, мониторинг.

Keywords: weather station, Internet of Things (IoT), mesh network, sensors, web interface, monitoring.

Сегодня мониторинг окружающей среды становится все более востребованным в сфере умного дома, промышленного IoT и систем прогнозирования. Готовые коммерческие решения часто оказываются дорогими и негибкими, что затрудняет их адаптацию под конкретные задачи. Микроконтроллер ESP8266 с поддержкой Wi-Fi, высокой производительностью и низкой стоимостью отлично подходит для создания недорогих и функциональных устройств для сбора данных [1].

Целью нашей работы была разработка масштабируемой системы мониторинга, способной работать в условиях нестабильного Wi-Fi-покрытия. Для этого мы применили технологию Mesh-сети, где несколько устройств объединяются в сеть и могут ретранслировать данные друг для друга. Дополнительными задачами стали:

• реализация наглядной локальной индикации и мгновенного оповещения об опасных уровнях угарного газа;
• создание единого веб-интерфейса для визуализации данных со всех узлов сети.

Система состоит из двух типов устройств: сенсорные узлы и базовый узел-шлюз. В качестве аппаратной платформы используется микроконтроллер ESP8266 (Wemos D1 Mini). Каждый сенсорный узел включает в себя:

• цифровой датчик температуры и влажности DHT22;
• цифровой датчик освещенности BH1750 (интерфейс I2C);
• аналоговый датчик газа MQ-9.

Для локального оповещения на узлах установлен светодиод (зеленый) и зуммер для звуковой сигнализации.

Рисунок 1. Схема электрическая принципиальная

Основой для прошивки стала библиотека painlessMesh, которая упрощает создание Mesh-сети, предоставляя удобный API [2]. Логика работы сенсорного узла включает:

• циклический опрос датчиков;
• сравнение полученных значений с пороговыми уровнями;
• активацию светодиода и зуммера в случае критических показателей (например, при высокой концентрации CO включается светодиод и звуковая тревога).

Данные с каждого узла (идентификатор, температура, влажность, освещенность, уровень CO, статус тревоги) форматируются в JSON-пакет и отправляются в Mesh-сеть на шлюз.

Узел-шлюз, подключенный к роутеру, принимает эти пакеты, обрабатывает их и обновляет внутреннюю базу данных. На шлюзе также работает веб-сервер, который при обращении по его IP-адресу генерирует HTML-страницу. Эта страница динамически отображает таблицу со всеми активными узлами и их текущими показаниями, обеспечивая удобный удаленный мониторинг [3].

Устройство было протестировано в условиях обычной городской квартиры. Mesh-сеть показала стабильную работу: при потере прямой связи с шлюзом узлы успешно ретранслировали данные через соседние устройства, сохраняя целостность сети. Веб-интерфейс корректно отображал информацию со всех узлов, обновляя данные каждые 5-10 секунд. Локальная сигнализация надежно срабатывала при моделировании опасных ситуаций (например, при поднесении источника тепла к датчику или сигаретного дыма к MQ-9). Архитектура системы, сочетающая Mesh-сеть и простой веб-интерфейс, подтвердила свою эффективность для построения масштабируемых систем мониторинга.

Главной особенностью нашей метеостанции является веб-страница с динамическим обновлением данных в реальном времени. На ней можно не только видеть текущие показания с датчиков, но и сравнивать их с данными из открытых онлайн-источников (например, с публичных метеостанций), что позволяет проверять точность и корректность работы наших датчиков.

Рисунок 2. Вывод информации в веб интерфейс

Рисунок 3. Вывод информации в веб интерфейс

В результате проекта была создана полностью функциональная, недорогая система мониторинга окружающей среды. Использование Mesh-сети решает проблему ограниченного покрытия Wi-Fi, что позволяет применять систему на больших площадях.

Список литературы:

1. Cameron N. Programming the ESP8266 NodeMCU [Текст]. – 2021.
2. PainlessMesh: библиотека для создания Mesh-сетей на ESP8266/ESP32 [Электронный ресурс]. – URL: https://gitlab.com/painlessMesh/painlessMesh (дата обращения: 20.05.2026).
3. AlexGyver/MeteoClock [Электронный ресурс]. – URL: https://github.com/AlexGyver/MeteoClock?ysclid=msd0og3ry8260295061 (дата обращения:20.05.2026).