原标题：基于 Particle Photon 的泳池温度监测器（示意图+代码）

一、系统设计总体概述

本泳池温度监测器系统基于 Particle Photon 控制器，通过连接数字温度传感器 DS18B20 实现精准的水温采集，同时利用 Wi-Fi 网络将数据实时上传至云端，可在网页或手机上远程查看泳池当前温度。系统供电使用 USB 电源，也可扩展为太阳能板+锂电池供电，具备稳定性强、体积小巧、远程可视化等优点。该方案主要适用于家庭泳池、水疗中心、学校游泳馆等对水温监控有较高要求的场景，并具有良好的扩展性，可继续集成PH监测、浊度传感器等模块以提升功能。

二、主要优选元器件及功能解析

为了确保系统具有良好的稳定性和高精度采集能力，我们选用了以下关键元器件：

1. Particle Photon（控制主芯片）

作用：作为主控单元，负责与温度传感器通信、数据处理、Wi-Fi 连接和云端上传。

型号选择理由：Photon 是一款基于 STM32F205 微控制器的 Wi-Fi 模块，集成度高，拥有 1MB Flash 和 128KB RAM，支持 Particle 云平台和本地 API，编程简单，适合 IoT 应用。

功能优势：具备高速 USB 接口、ADC 模数转换、GPIO 控制、低功耗待机等功能。其内建 Wi-Fi 芯片方便系统远程监控，无需额外 Wi-Fi 模块，降低整体成本。

2. DS18B20（数字温度传感器）

作用：用于精准采集泳池当前水温并将数据传送给 Particle Photon。

型号选择理由：DS18B20 为常见的单总线数字温度传感器，精度高（±0.5°C），测温范围宽（-55℃ 到 +125℃），抗干扰能力强，便于防水封装，适合水下环境使用。

功能优势：支持多个传感器挂接到一根线；可通过编程方式设置报警温度；具有唯一序列号，便于多点管理；无需外接 ADC，数字输出对接 MCU 简单。

3. 4.7kΩ 上拉电阻

作用：用于将 DS18B20 数据线连接到上拉电位，以确保总线数据通信稳定。

型号选择理由：4.7kΩ 是官方推荐的上拉电阻值，适合 3.3V 或 5V 系统，在 OneWire 通信中可保持数据高电平。

功能优势：成本极低，通用性强，易于布线焊接，是 OneWire 总线通信中不可或缺的元器件。

4. 防水探头封装套件（含不锈钢管+三芯引线）

作用：将 DS18B20 封装成防水温度探头，用于长时间水下监测而不损坏。

型号选择理由：工业级防水套件，常用于水族箱、工业冷却系统、户外温度检测等领域，耐压耐腐蚀。

功能优势：封装后可直接插入泳池，不需额外防护；引线长度可定制，便于灵活布置；提升传感器使用寿命。

5. Micro-USB 电源适配器（5V 1A）

作用：为 Particle Photon 提供稳定电源，确保系统连续运行。

型号选择理由：5V 是 Photon 推荐工作电压，1A 电流足够保障其高峰负载运行，常见的手机充电器即可使用。

功能优势：价格低廉，通用性强，便于更换，保障系统供电稳定性，是可靠的低成本供电方案。

三、系统连接原理图示意

以下是系统硬件的简单连接示意图：

+----------------------------+
|         Particle Photon    |
|                            |
|  D2 (GPIO) --------------+ |       
|                          | |<-- 上拉电阻 4.7kΩ --> VCC (3.3V)
|                          | |
|                          | |
|      GND --------------- DS18B20 ---- 不锈钢防水探头
|      3.3V --------------+ |
+----------------------------+

• DS18B20 的三个引脚：VCC 接 3.3V，GND 接地，Data 接 D2。

• 在 D2 和 VCC 之间串联一个 4.7kΩ 上拉电阻。

• 所有元件均可焊接在小型 PCB 或面包板上。

四、Particle Photon 软件代码实现

以下是使用 Particle 的 Web IDE（或 VS Code + Particle Workbench）编写的主要代码：

#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>

// 设置数据引脚连接到 D2
#define ONE_WIRE_BUS D2

// 实例化 OneWire 和 DallasTemperature
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);

// 温度变量
float waterTempC = 0.0;

void setup() {
  // 启动串口和温度传感器库
  Serial.begin(9600);
  sensors.begin();

  // 注册 Particle 云变量
  Particle.variable("WaterTempC", waterTempC);
}

void loop() {
  // 请求温度采样
  sensors.requestTemperatures();
  waterTempC = sensors.getTempCByIndex(0);

  // 输出到串口
  Serial.print("Current Water Temperature: ");
  Serial.print(waterTempC);
  Serial.println(" °C");

  // 每隔30秒采样一次
  delay(30000);
}

说明：

• 使用 Particle.variable() 将当前水温数据同步到云端，手机或电脑端可实时查看。

• sensors.getTempCByIndex(0) 读取第一个温度传感器的温度。

• 该代码可直接通过 Particle Web IDE 烧录至 Photon，并通过 Particle Console 查看数据。

五、系统云端数据查看与拓展说明

借助 Particle 的云平台功能，我们可以远程查看水温数据。使用 Particle Console 或 REST API，用户可开发网页仪表盘或手机应用，实时刷新温度信息。例如：

• https://api.particle.io/v1/devices/<DeviceID>/WaterTempC?access_token=<Token>
  可以直接获取最新温度值。

未来用户还可以通过 IFTTT 或 Home Assistant 接入智能家居系统，实现如下功能：

• 温度过高时发送邮件或短信提醒

• 温度过低时自动启动泳池加热系统

• 长时间温度无更新自动触发维护告警

六、系统稳定性与防水注意事项

由于泳池是高湿水环境，因此系统设计中对电气绝缘、防水措施必须严格重视。建议：

• DS18B20 使用防水探头版本，探头使用热缩管与水电分离

• Photon 本体可放置于防水电气盒中，并安装在泳池边缘

• 电源线走线应使用防水线槽并防止人为拉扯

对于极端环境下应用，如海边泳池或高温池，可增加二次保护电路（如 TVS 二极管、稳压模块）确保安全运行。

七、总结与展望

本系统采用 Particle Photon 和 DS18B20 构建了一个小型而精准的泳池温度监测装置，具备 Wi-Fi 联网、远程监控、防水探测、代码简洁等优势，特别适用于个人家庭与中小型泳池的智能改造。系统构建成本低、维护简便，后续可扩展为包括湿度检测、液位报警、滤水状态提醒在内的完整泳池智能管理平台。同时，也为开发者提供了一个将 IoT 技术落地应用于实际生活场景的完整案例模板。