1. 传感器安装及配置
1.1 DHT22 安装
DHT22 是一款温度与湿度传感器,它有3个针脚,左边的第一个引脚(#1)为3-5V电源,第二个引脚(#2)连接到数据输入引脚,最右边的引脚(#4)接地。
而树莓派3B 一共有40个针脚(GPIO,General Purpose I/O Ports,通用输入/输出端口),只需要将传感器的3个引脚接入板子上的合适引脚即可。我的连接是 1 - 01,2 - 07, 4 - 09。注意 DHT22的数据引脚连接的GPIO编号为 07名称为 GPIO04。下面的代码中会用到。
1.2 简单测试
安装代码库:
git clonehttps://github.com/adafruit/Adafruit_Python_DHT.git
cd Adafruit_Python_DHT
sudo apt-get update
sudo apt-get install build-essential python-dev
sudo python setup.py install
简单的python测试代码:
import Adafruit_DHT as dht
import time
while True:
time.sleep(2.5)
h,t = dht.read_retry(dht.DHT22, 4) #这里的 4 就指的是 GPIO04
print 'Temp = %.1f"C, Humidity = %.1f%%RH' % (t, h)
测试结果:
2. AWS IoT 实现
要实现的效果如下:
2.1 AWS IoT 配置
在 https://ap-southeast-1.console.aws.amazon.com/iot/home?region=ap-southeast-1#/thinghub 上做如下操作。
(1)创建 thing
(2)创建 thing 的证书,并下载
(3)创建 policy
policy 负责授权,上面的配置表示对所有资源都允许所有 aws iot 操作。
(4)将 policy 附加给第二步中创建的证书,将 thing 也附加给证书。
(5)创建一个 AWS ElasticSearch domain
(6)创建一条 rule,将树莓派传上来的数据导入 ElasticSearch
操作的具体配置:
几个配置项:
- ID:ES 中每个文档的_id,这里使用自动生成的uuid
- 索引:保存树莓派文档的索引,取名为 homepi,它是一个逻辑命名空间
- 类型:索引下面的一个 type,表示对应树莓派的数据
2.2 树莓派中的配置
(1)安装 AWS IoT device python SDK
git clone https://github.com/aws/aws-iot-device-sdk-python
cd aws-iot-device-sdk-python/
python setup.py install
(2)将 2.1 中下载到的四个证书上传到树莓派中
root@raspberrypi:/home/pi/awsiot# ls -lt
total 16
-rw-r--r-- 1 pi pi 1758 Aug 6 10:26 VeriSign-Class3-Public-Primary-Certification-Authority-G5.pem
-rw-r--r-- 1 pi pi 1220 Aug 6 09:46 aec2731afd-certificate.pem.crt
-rw-r--r-- 1 pi pi 1679 Aug 6 09:46 aec2731afd-private.pem.key
-rw-r--r-- 1 pi pi 451 Aug 6 09:46 aec2731afd-public.pem.key
(3)编写代码
import RPi.GPIO as GPIO
import Adafruit_DHT as dht
from AWSIoTPythonSDK.MQTTLib import AWSIoTMQTTClient
from time import sleep
from datetime import date, datetime
# initialize GPIO
GPIO.setwarnings(False)
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.cleanup()
# AWS IoT certificate based connection
myMQTTClient = AWSIoTMQTTClient("123afhlss411")
myMQTTClient.configureEndpoint("*************.iot.ap-southeast-1.amazonaws.com", 8883)
myMQTTClient.configureCredentials("/home/pi/awsiot/VeriSign-Class3-Public-Primary-Certification-Authority-G5.pem", "/home/pi/awsiot/aec2731afd-private.pem.key", "/home/pi/awsiot/aec2731afd-certificate.pem.crt")
myMQTTClient.configureOfflinePublishQueueing(-1) # Infinite offline Publish queueing
myMQTTClient.configureDrainingFrequency(2) # Draining: 2 Hz
myMQTTClient.configureConnectDisconnectTimeout(10) # 10 sec
myMQTTClient.configureMQTTOperationTimeout(5) # 5 sec
#connect and publish
myMQTTClient.connect()
myMQTTClient.publish("homepi/dht22", "connected", 0)
#loop and publish sensor reading
while 1:
now = datetime.utcnow()
now_str = now.strftime('%Y-%m-%dT%H:%M:%SZ') #e.g. 2016-04-18T06:12:25.877Z
h,t = dht.read_retry(dht.DHT22, 4) #07 引脚的名称是 GPIO04
print 'Temp = %.1f"C, Humidity = %.1f%%RH' % (t, h)
payload = '{ "timestamp": "' + now_str + '","temperature": ' + "{:.2f}".format(t)+ ',"humidity": '+ "{:.2f}".format(h) + ' }'
print payload
myMQTTClient.publish("homepi/dht22", payload, 0)
sleep(10)
代码很简单,稍微解释一下:
- 利用 AWS IoT device sdk 创建和 AWS IoT Core 的 MQTT 连接
- 利用 DHT22 sdk 每隔10秒从传感器获取温度和湿度数据
- 利用 AWS IoT device sdk 将数据发到 MQTT topic
(4)运行代码,在 AWS IoT 中进行测试,能够收到传上来的树莓派传感器数据
(5)在 ElasticSearch 中也能看到数据统计
2.3 配置 Kibana
AWS ElasticSearch 默认内置了一个 Kibana,可以在 ES 的界面上看到其链接。打开该链接,然后做以下配置:
(1)配置 index pattern
配置的目的是让 Kibana 定位到 ES 中的某个或者某几个 index。这里就是用 homepi 这个index。
(2)配置 Virsualize,然后就可以看到图了
话说最近家里气温一直都在30度以上,本来以为晚上会低点的。湿度倒是有一些变化。
3. 一点感受
- github 是个好地方,大家分享的东西避免了大量重复造轮子的劳动
- AWS free tier 是个好东西,做一些PoC测试基本上不用花钱,但是要注意得看清楚免费提供的资源的内容,否则钱不小心就花出去了,另外就是定期看看账单
- AWS 文档实在太丰富了,一个文件动辄两三百页
- AWS IoT 平台应该归类为 应用支持平台AEP(Application Enablement Platform),提供了设备接入(MQTT)、与AWS服务对接、数据分析、安全等内容。
- AWS ElasticSearch 功能感觉还不是太全面,界面上能做的事情不多,权限管理有些复杂
- 动手做,做了之后再分享,是一件蛮有意思的事情
参考链接:
- http://techblog.calvinboey.com/raspberrypi-aws-iot-python/
- https://cloudncode.blog/2017/11/07/make-your-first-iot-device-via-aws-iot-service-and-raspberry-pi/
- https://www.jianshu.com/p/f31b90cc756f
- https://docs.aws.amazon.com/zh_cn/iot/latest/developerguide/iot-sdk-setup.html