这张照片展示的是一个典型的智慧公厕引导系统（Smart Public Toilet Guidance System）。

要从零开始搭建这样一个系统，你需要从硬件感知、数据传输、逻辑处理、前端展示四个层面来准备。

以下是构建该系统所需的准备清单，以及针对不同场景的三种解决方案。

第一部分：你需要准备什么？（硬件与基础设施）

根据照片中的功能（坑位占用、环境监测、人流量、水电耗能），你需要准备以下组件：

1. 感知层（传感器 - 系统的“眼睛和鼻子”）

• 坑位占用检测：
  • 方案 A（最常用）： 门磁开关（有线或无线）。安装在门锁上，锁门即显示“有人”。
  • 方案 B（更精准）： 红外对射/人体存在传感器（毫米波雷达）。检测隔间内是否真的有人，防止“锁门但无人”的误报。
• 环境监测传感器：
  • 通常使用多合一空气质量变送器（工业级），需监测：
    • 氨气 (NH3) & 硫化氢 (H2S)：厕所异味的主要来源。
    • 温湿度。
    • PM2.5。
• 客流统计：
  • 红外对射计数器（安装在入口）或 3D 视觉客流摄像机（安装在头顶）。
• 能耗监测（可选，如照片下方显示的）：
  • 智能电表、智能水表（支持脉冲或 Modbus 通讯）。

2. 传输与控制层（系统的“神经中枢”）

• 数据采集网关/控制器： 用于汇集所有传感器的数据。
  • 可以是 PLC（可编程逻辑控制器）、单片机开发板、或者工业物联网网关。
• 布线材料： 网线、电源线、RS485 通讯线（如果是工业方案）。

3. 展示与计算层（系统的“大脑与脸面”）

• 显示屏： 像照片中那样的大尺寸商用显示器或电视。
• 主机：
  • 照片中右下角显示“激活 Windows”，说明它用的是一台Mini PC (工控机)。
  • 也可以使用 Android 工控盒 或 树莓派。
• 软件系统：
  • 后端： 处理传感器信号（例如：收到门磁信号 -> 数据库状态改为“占用”）。
  • 前端： 可视化界面（大屏数据看板，类似 ECharts 或专用组态软件）。

第二部分：三种解决方案（从专业到简易）

方案一：工业级 RS485 有线方案（推荐：稳定、免维护）

这是目前公共场所（机场、商场、高速服务区）最主流的方案，因为厕所环境潮湿且信号可能被遮挡，有线最稳定。

• 架构： 传感器 -> RS485总线 -> 串口服务器/工业网关 -> 工控机(Windows/Linux) -> 显示屏。
• 硬件清单：
  • 有线门磁或红外光电开关。
  • Modbus RTU 协议的气体传感器。
  • Windows 工控机（运行定制的 C# 或 Web 软件）。
• 优点： 极其稳定，不需要换电池，抗干扰能力强，数据实时性高。
• 缺点： 施工麻烦，需要开槽布线，成本中等偏高。
• 适用： 新建公厕或彻底翻新的公厕。

方案二：无线 IoT 方案（LoRa / Zigbee）（推荐：老厕所改造）

如果不想破坏装修、不想拉复杂的线，可以使用无线方案。

• 架构： 电池供电传感器 -> 无线网关 -> 本地主机/云端 -> 显示屏。
• 硬件清单：
  • LoRaWAN 或 Zigbee 门磁传感器（电池供电）。
  • 无线环境监测盒。
  • Android 电视盒子（安装 App 展示数据）。
• 优点： 安装极快（粘贴即可），无需布线。
• 缺点： 需要定期更换电池，无线信号在全封闭金属隔断中可能会不稳定。
• 适用： 已装修好的厕所进行智能化升级。

方案三：低成本/极客方案（ESP32 / 树莓派）

适合小型项目、毕业设计或低预算场景。

• 架构： 传感器直接连接单片机 -> Wi-Fi -> 网页显示。
• 硬件清单：
  • 主控： ESP32 开发板 或 树莓派 (Raspberry Pi)。
  • 传感器： 普通干簧管（门磁）、DHT11（温湿度）、MQ-135（空气质量）。
  • 软件： 使用 Home Assistant (开源智能家居系统) 搭建看板，或者自己写一个简单的 Web 页面。
• 优点： 成本极低（几百元人民币即可搞定核心硬件），高度可定制。
• 缺点： 稳定性差，由于非工业级硬件，容易受潮气腐蚀损坏，不适合长期商用。

第三部分：软件界面实现逻辑

照片中的界面其实就是一个数据可视化大屏（Dashboard）。

1. 底图： 设计一张厕所的平面 CAD 矢量图或 PNG 图片。
2. 状态图层：
   • 在每个“坑位”的位置放一个图标（绿色=空，红色=有人）。
   • 程序逻辑：if (sensor_01 == 1) { show_red_icon() } else { show_green_icon() }。
3. 数据图表：
   • 右侧的环境数据只需实时读取数值并刷新。
   • 右下角的图表可以使用开源库（如 ECharts、Highcharts）来绘制。

总结建议

• 如果你是工程商/承包商：请务必选择方案一（有线 Modbus）。虽然施工累，但交付后售后少。找一个做“组态软件”或“物联网可视化”的软件外包，配合工业级传感器即可。
• 如果你是学生或DIY爱好者：选择方案三，用 Home Assistant + ESP32 就能复刻出照片里的效果，成本很低且很有趣。