20元搞定IoT 物联网毕业答辩 – 自制 Arduino 环境监测仪

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   硬件准备   

今天我们在只有20元预算前提下,带领大家完成一次IoT物联网开发之旅!

感谢万能的淘宝,让我们能采购到esp8266开发板,dht11温湿度传感器:

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  架构方案  

我们通过DHT11采集温度,湿度数据,通过 MQTT 协议上报到阿里云 IoT 物联网平台,并通过规则引擎转发到表格存储OTS数据库中,整体技术方案如下:

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  创建产品和注册设备  

我们登录阿里云IoT物联网平台控制台,创建产品温湿度计。

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接下来,我基于温湿度计产品注册一个设备hz9527,并获取到设备身份三元组。

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  物模型开发  

物模型指将物理空间中的实体数字化,并在云端构建该实体的数据模型。物模型描述产品是什么、能做什么、可以对外提供哪些服务。

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我们在物联网平台控制台,产品详情页面的功能定义,添加温度和湿度两个属性,如下图:

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物模型属性上报的通信Topic,如下图:

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物模型通信Topic和Payload如下:

Topic:
/sys/a1k823sJ0v/hz9527/thing/event/property/post

Payload:
{
    "id":1596087445906,
    "params":{
        "temperature":23,
        "humidity":65
    },
    "method":"thing.event.property.post"
}

  规则引擎流转  

我们在表格存储控制台,预先创建数据库实例iotMsg和iot_thermometer_data表,如下图:

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然后,我们回到IoT物联网平台控制台,配置数据流转规则,把设备上报数据存储到已有的表格存储数据库实例iotMsg中的iot_thermometer_data表中,规则引擎配置如下:

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数据转发配置如下:

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  硬件开发  

Arduino开发依赖C库,如下:

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设备和云端通过 PubSubClient 建立 MQTT 连接代码:

/* 连接WiFi之后,连接MQTT服务器 */
client.setServer(MQTT_SERVER, MQTT_PORT);
client.setCallback(callback);
client.connect(CLIENT_ID, MQTT_USRNAME, MQTT_PASSWD)

设备读取传感器数据,并通过 MQTT 通道发送到云端:

void loop() {
  // 从传感器获取温度,湿度数据 
  float temperature = dht.readTemperature();
  float humidity = dht.readHumidity();
  char jsonBuf[128];
  sprintf(jsonBuf, BODY_FORMAT, temperature, humidity);

  // 通过 MQTT 发送数据上云
  if (client.connected()) {
    boolean d = client.publish(PROP_POST_TOPIC, jsonBuf);
  }

  client.loop();
  // delay
  delay(DELAY_TIME);
}

使用 Arduino IDE 烧录程序到 esp8266 开发板:

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  联机运行  

烧录完成后,程序启动,在设备详情页面,物模型数据Tab也可以实时看到设备运行状态,如下图:

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观察日志服务中的记录,可以看到消息上报和数据流转的过程,如下图:

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在表格存储控制台,可以看到存储在 iot_thermometer_data 里的数据

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