描述

介紹

該系統(tǒng)非常適合那些熱愛并想要照看家中植物但又忙于日常工作的人們。種植植物需要時間和努力才能成功，因為每天都有一些常規(guī)的事情要做，比如給它們澆水。人們有時會忘記照顧他們的植物。此外，有些人經(jīng)常出差，在家呆的時間更少。在這種情況下，他們通常會尋求幫助來照顧他們的室內(nèi)植物，否則他們就會放棄擁有它們。WaterPi 可以幫助那些人為植物做一些常規(guī)的事情。此外，由于可以遠程控制，植物所有者可以在需要時輕松干預(yù)澆水過程。

該系統(tǒng)監(jiān)控該地點的溫度和濕度，以及地面的土壤濕度，遠程澆灌植物，然后通過 AWS IoT 將所有數(shù)據(jù)保存到 DynamoDB。收集的數(shù)據(jù)通過不同的圖表和數(shù)字進行可視化，以更好地了解植物生長的條件。

Raspberry Pi 運行一個 nodejs 應(yīng)用程序來控制所有傳感器和水泵。為此，我更喜歡使用Johnny-Five庫。為了與 AWS 通信，我使用了適用于 javascript 的 AWS IoT 開發(fā)工具包。

第 1 步：設(shè)置 DynamoDB

DynamoDB 用于保存?zhèn)鞲衅魇占臄?shù)據(jù)。轉(zhuǎn)到DynamoDB?頁面并創(chuàng)建一個具有以下屬性的新表：

• 表名：waterpi_sensor_data
• 分區(qū)鍵：key
• 單擊添加排序鍵并添加時間戳

重要的是鍵和時間戳類型必須是字符串。

第 2 步：設(shè)置 AWS IoT

轉(zhuǎn)到 AWS IoT 控制臺頁面并執(zhí)行以下操作：

創(chuàng)建一個名為raspi-water-pump的東西

創(chuàng)建新策略。策略名稱pump-policy、Action iot:*、resource * ，選擇Allow，然后單擊 Add statement 和 Create。

使用?1-Click certificate create 創(chuàng)建證書。然后下載公鑰、私鑰和證書。

然后您應(yīng)該選擇您創(chuàng)建的證書并執(zhí)行以下操作：

• 單擊?操作?>激活按鈕證書
• 單擊操作 > 附加策略，鍵入您創(chuàng)建的策略名稱，然后單擊附加
• 單擊Actions > Attach a thing ，鍵入 raspi-water-pump，然后單擊Attach

使用以下內(nèi)容創(chuàng)建規(guī)則：

• 名稱?saveToDynamoDB
• 屬性?*
• 主題過濾?傳感器/數(shù)據(jù)
• 選擇?將消息插入數(shù)據(jù)庫表的操作
• 表名?waterpi_sensor_data
• 哈希鍵值?${topic()}
• 范圍鍵值?${timestamp()}
• 角色名稱 > 單擊?創(chuàng)建新角色?，然后從打開頁面單擊?允許?按鈕，然后從角色名稱下拉列表中選擇它

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第 3 步：準備 Arduino

水位和土壤濕度傳感器輸出為模擬輸出。因此，與其將它們直接連接到 Raspberry Pi，我更喜歡使用 Arduino 來獲取這些模擬值，然后通過 Arduino 作為數(shù)字值發(fā)送到 Pi。Arduino 代碼由 pi 更新，所以我們在這一步中唯一要做的就是將 Arduino 連接到我們的計算機并將標準固件上傳到它。?

如果您沒有 Arduino IDE，請按照?此處的步驟?進行安裝。

• 打開?Arduino IDE

• 打開文件 > 示例 > Firmata > StandardFirmata示例

• 將草圖上傳到 Arduino

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將土壤水分連接到 Arduino 架構(gòu)應(yīng)如下所示；

• VCC（電源）-> PIN 7
• GND（接地）-> GND
• AO（模擬輸出）-> A1

將水位傳感器連接到 Arduino 架構(gòu)應(yīng)如下所示；

• (+) -> PIN 4
• (-) -> 接地
• S -> A0

之后，您應(yīng)該?通過 USB 電纜將您的 arduino 與樹莓派連接起來??。另外不要忘記將土壤濕度傳感器放入花盆，將水位傳感器放入水箱。

第 4 步：準備樹莓派

線液晶屏，dht11，水泵通過繼電器與樹莓派。

將 DHT11 連接到 Pi

• S -> GPIO4（引腳 7）
• (+) -> 3V3（引腳 1）
• (-) -> GND（引腳 25）

接線液晶屏

• VCC -> 5V（引腳 2）
• 接地 -> 接地（引腳 6）
• SDA -> GPIO2（引腳 3）
• SCL -> GPIO3（引腳 5）

水泵接線繼電器

• S -> GPIO18（引腳 12）
• (+) -> 5V（引腳 4）
• (-) -> GND（引腳 20）

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帶繼電器和電池組的水泵接線

• 水泵有兩條電纜。一個應(yīng)連接到繼電器，另一個應(yīng)連接電池組電纜。
• 其他電池組電纜應(yīng)連接到繼電器。查看上圖以了解如何連接它們。

第 5 步：在 Pi 上運行 Nodejs 應(yīng)用程序

在這一部分中，我們將在 pi 上運行 nodejs 應(yīng)用程序來收集傳感器數(shù)據(jù)并控制水泵。樹莓派應(yīng)該連接到互聯(lián)網(wǎng)。你可以通過以太網(wǎng)或wifi來做到這一點。

在繼續(xù)之前，必須在 pi 上安裝節(jié)點。如果您之前沒有安裝 nodejs，請按照此處的教程進行安裝。

連接您的樹莓派并運行以下命令：

git clone git@github.com:demirhanaydin/waterpi-node.git
cd waterpi-node
npm install

您應(yīng)該將您從 aws iot 頁面下載的公鑰、私鑰和證書文件放在certs文件夾下。此外，您應(yīng)該從根證書下載根 CA 證書文件?。將該文件另存為 rootCA.pem 并將其放在certs文件夾下。

然后使用您喜歡的文本編輯器打開device.js文件，并?使用您的文件路徑更新這些行。您應(yīng)該?通過單擊您的事物從 AWS IoT 平臺獲取您的IOT_DEVICE_URL 。它應(yīng)該像?https://XXXXXXXXX.iot.us-east-1.amazonaws.com

然后運行

sudo node index.js

如果一切正確，您應(yīng)該能夠看到打印在液晶屏上的傳感器值。

您還應(yīng)該看到 DynamoDB 表中的值。應(yīng)用程序每 20 秒向物聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)送傳感器數(shù)據(jù)

第 6 步：運行 Web 應(yīng)用程序

基本的 sinatra 應(yīng)用程序使用highcharts可視化 dynamodb 表上的數(shù)據(jù)。此外，它可以遠程控制水泵。它的作用是每當用戶單擊開始/停止按鈕時，它都會將事件發(fā)布到 AWS IoT 平臺。Raspberry Pi 接受此事件并處理它是否啟動或停止泵。

應(yīng)該在您的計算機上安裝 Ruby 以繼續(xù)本教程。如果不是，請查看此頁面以安裝它。

打開終端并運行以下命令

git clone git@github.com:demirhanaydin/waterpi-web.git
cd waterpi-web
bundle install

您應(yīng)該將您的公鑰、私鑰、證書和 rootCA 文件放在?certs?文件夾下。然后打開boot.rb并?使用正確的值?更新這些行。您應(yīng)該從 AWS 管理控制臺上的安全憑證頁面獲取您的 aws 訪問密鑰和秘密。

如果你完成了，那么你應(yīng)該像這樣運行項目

ruby app.rb

打開瀏覽器并輸入您應(yīng)該能夠在圖表上看到來自 dynamodb 的收集到的傳感器數(shù)據(jù)。

當您單擊開始時，泵將開始給植物澆水。

這是我在開發(fā)項目時拍攝的一些照片

恭喜！