NodeMCU колдонуу менен Smart бөлүштүрүлгөн IoT аба ырайына мониторинг системасы: 11 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:36

Баарыңар салттуу метеостанциядан кабардар болушуңар мүмкүн; бирок ал чынында кантип иштээрин ойлонуп көрдүңүз беле? Адаттагы метеостанция кымбат жана көлөмдүү болгондуктан, бул станциялардын бирдигине карата тыгыздыгы өтө аз, бул маалыматтардын так эместигине өбөлгө түзөт. Мен сизге кантип түшүндүрөм: Станция шаардын ортосунда жайгашкан дейли жана бул 'x' метр радиуста жайгашкан жалгыз станция, эгерде булганууга алып келүүчү агент жакын жерде бар болсо, аны бир жактуу кароого болот. "x" метрлик радиустун аймагын булганган станция көрсөткөндүктөн, бул станция бүт аймактагы аба ырайы маалыматын аныктоого жооптуу.

Бул көйгөйдү чечүү үчүн, модулдардын тыгыздыгын жогорулатуу керек, бул модулдар арзаныраак болгондо жана учурдагыга караганда кичинекей изди алганда гана мүмкүн болот.

Бул менин сунуш кылган чечимим - бул көйгөйдүн эң сонун чечими, себеби анын баасы 10 доллардан азыраак жана алаканымда оңой эле турат.

Бул кантип иштейт…

Бул долбоордун 3 негизги бөлүгү бар.

Түзмөк тарабы:

Түзмөк - бул сүрөттө көрсөтүлгөн IoT модулу, ал аба ырайын серверге ар бир 'x' интервалында жөнөтөт. Маалыматтарга аба ырайынын реалдуу маалыматтары, модулдун географиялык орду кирет; башкача айтканда, анын координаттары, MAC дареги; түзмөктү уникалдуу аныктоо үчүн, ал иштеп жаткан камтылган программанын версиясы. Түзмөк тарабы N-модулдарды камтыйт, алар серверге маалыматтарды активдүү түрдө кошуп турат.

Сервер тарабы:

Аталышынан көрүнүп тургандай, бул модулдардан маалыматтарды алуу жана маалымат базасында сактоо, модулду акыркы версиясы менен жаңыртуу, эгерде ал эски версияда иштеп жатса, аба ырайы маалыматын кардар талабы боюнча.

Кардар/Колдонуучу тарап:

Бул серверден аба ырайы маалыматын сураган акыркы колдонуучу. Кардар учурдагы жайгашкан жерин жөнөтөт жана жайгашкан жерине жараша, сервер кардар менен бардык модулдардын ортосундагы аралыкты эсептейт жана так деп эсептелген кардарга жакынкы модулдун аба ырайы маалыматын жөнөтөт.

Жабдуулар

• NodeMCU (ESP8266-12E)
• DHT11 (нымдуулук жана температура сенсору)
• BMP180 (басым жана температура сенсору)
• MQ-135 (аба сапатынын индекси сенсор)
• USB кабели (программаны жүктөө үчүн)
• 5 вольттук электр булагы
• Конденсаторлор (Милдеттүү эмес: электр линиясына параллель жайгаштырылышы керек)
• Arduino IDE (Мүчүлүштүктөрдү оңдоо жана жүктөө үчүн)
• POSTMAN тиркемеси (милдеттүү эмес: APIде мүчүлүштүктөрдү оңдоо үчүн)
• Вебсайт (PHP жана MySQL серверин жайгаштыруу үчүн)

1 -кадам: Бардык компоненттерди ширетүү жана Программаны NodeMCUге жүктөө

Бардык компоненттерди NodeMCUга ширетүү, тактадагы схемада көрсөтүлгөндөй. Ошондой эле, конденсаторду электр линиясына параллелдүү түрдө кошуңуз, анткени активдүү түрдө маалыматтарды берүү жана алуу учурунда кубаттуулук күчөйт.

Лайкоо иштери бүткөндөн кийин, "code.c" файлында берилген кодду жүктөңүз.

Эскертүү: Ишеним грамоталарын өздүк грамоталарыңыз менен алмаштырууну унутпаңыз. Ошондой эле "html_file.h" аттуу файлды arduino эскиз папкасына коюңуз. Бул долбоордо колдонулган бардык баш файлдарды бул жерден тапса болот

Коддун өзгөчөлүктөрү:

Кирүү чекити: Массалык өндүрүштөгү грамоталары бар ар бир модулду программалоо кыйын болгондуктан, модул кийинчерээк колдонуу үчүн модулдар EEPROMдо туташууга тийиш болгон WiFiнын грамоталарын кабыл алуу үчүн биринчи жүктөөдө веб -баракчаны жайгаштырат.

Ишеним грамоталары конфигурациялангандан кийин, NodeMCU EEPROMдун грамоталарын текшерет жана EEPROMдо бар WiFi грамоталарына туташат.

WiFi'га ийгиликтүү туташкандан кийин, NodeMCU ар бир 'x' аралыкта маалыматтарды серверге жүктөй баштайт, бул маалыматтар аба ырайын, модулдун MAC дарегин, программалык камсыздоонун версиясын, түзүлүштүн географиялык жайгашуусун камтыйт.

OTA жаңыртуусу: Модуль ошондой эле коддо көрсөтүлгөн белгилүү бир убакта күн сайын жаңы камтылган программаны жаңыртууну текшерет. Бул өзгөчөлүк пайдалуу, анткени кандайдыр бир өндүрүшчүнүн жеке модулдун программасын өзгөртүүгө жана өзгөртүүгө мүмкүнчүлүгү жок.

Күзөтчү таймери: Атласт тыгылып калса же кулап калса, эч кандай адамдын кийлигишүүсүз өзүн калыбына келтирүүнүн жолу болушу керек. Буга Watchdog таймерин колдонуу менен жетишүүгө болот. Бул кандайча иштейт: Ар секундада иштей турган үзгүлтүккө учуроо тартиби бар. ISR эсептегичти аткарган сайын көбөйтөт жана эсептегич максималдуу санга жеткенин текшерет. Эсептегич максималдуу мааниге жеткенде, модуль бузулду деп ойлоп, кайра баштайт. Кадимки иштөөдө, эсептегич максималдуу санга жеткенге чейин дайыма баштапкы абалга келтирилет.

2 -кадам: SQL Serverди конфигурациялоо

SQL Server орнотуу да чынында эле жөнөкөй. Жөн эле SQL серверинде маалымат базасын түзүңүз жана "database_structure.txt" аттуу файлды импорттоо менен жөндөөнү импорттоңуз. Сиз бул кадамда файлды таба аласыз. Нускоочу ".sql" файлдарын жүктөөгө уруксат бербегендиктен, мен файлдын атын ".txt" деп өзгөрттүм.

Эскертүү: Файлдын атын ".txt" ден ".sql" деп өзгөртүңүз.

3 -кадам: File Serverди конфигурациялоо

Серверди конфигурациялоо, эгерде сизде веб -сайт болсо жана ал онлайнда жайгашкан болсо. Мен веб -сайтты орнотуунун жана аны хостинг кылуунун бардык процедурасынан өтпөйм, анткени ал бул окуу куралынын чегинен чыгып кеткен. Бирок сиз файлдарды иштетүү үчүн аны жеке компьютериңизде localhost катары өткөрө аласыз.

Instructable PHP файлдарын жүктөөгө уруксат бербегендиктен, мен файлдардын атын ".txt" деп өзгөрттүм.

Эскертүү: Файлдардын кеңейтүүсүн ".php" деп атагыла. Ошондой эле "config.php" файлынын ишеним грамоталарын өзгөртүүнү унутпаңыз.

Файлдарды серверге жүктөп койсоңуз болот.

Мен сизге PHP файлдары жөнүндө кыскача маалымат берем.

db_config.php:

Бул файлда SQL серверине туташуу үчүн зарыл болгон бардык грамоталар сакталат.

db_connect:

Бул файлда маалымат базасына туташуу үчүн керектүү класс бар.

insert.php:

NodeMCU бул PHP файлын GET ыкмасын колдонуу менен серверге маалыматтарды жүктөө үчүн чакырат. Бул файл ошол эле маалыматты SQL серверине сактоого жооптуу.

retrieve.php:

Колдонуучу/Кардар бул PHPти GET ыкмасын колдонуп чакырат. Сервер колдонуучу менен бардык модулдардын ортосундагы аралыкты эсептейт. Андан кийин жакынкы модулдун маалыматы кардар каалагандай JSON/XML форматында кардарга жооп катары жөнөтүлөт.

update.php:

Бул PHP файлы модулдун күн сайын белгилүү бир убакта чакырып, модулдун микроб программасынын акыркы версиясын иштетип жаткандыгын текшерет. Эң акыркы ".bin" файлын файл серверине коюп, файлдын каталогун файлдын өзгөрмөсүндө көрсөтүңүз.

Эгерде бул көптөгөн файлдар алгач оор көрүнсө, мен кийинки кадамга колдонуучунун документтерин коштум.

4 -кадам: Колдонуучунун документтери

Киришүү:

Weather API жер бетиндеги жерлер боюнча аба ырайы маалыматын сурап алуу үчүн жөнөкөй интерфейсти камсыз кылат. Сиз көрсөтүлгөн формат менен белгилүү бир кеңдик/узундук жуп үчүн аба ырайы маалыматын сурайсыз. API суралган жерден жакынкы модуль тарабынан акыркы жолу жазылган температураны, нымдуулукту, басымды жана Абанын сапатынын индексин кайтарат.

Баштоодон мурун:

Бул документ иштелип жаткан тиркемеде аба ырайы тууралуу маалыматты киргизүүнү каалаган веб -сайттарга жана мобилдик иштеп чыгуучуларга арналган. Бул жеткиликтүү параметрлер боюнча API жана маалымдама материалын колдонуу менен тааныштырат.

Аба ырайы маалыматы сурамдары:

Аба ырайы API сурамдары URL сабы катары курулган. API кеңдик/узундук түгөйү тарабынан көрсөтүлгөн жердин бир чекити үчүн аба ырайы маалыматын кайтарат. Белгилей кетсек, аба ырайы маалыматтарынын тактыгы бир аймакка жайгаштырылган модулдардын тыгыздыгына түз пропорционалдуу.

Weather API сурамы төмөнкү форманы алат:

example.com/retrieve.php?lat=25.96446&lon=53.9443&format=json

Кайсы жерде формат (формат) төмөнкү баалуулуктардын бири болушу мүмкүн:

• JSON (сунушталат), JavaScript Object Notation (JSON) ичинде чыгууну көрсөтөт; же
• XML, түйүндүн ичине оролгон XMLде чыгууну көрсөтөт.

Суроо параметрлери:

Бардык URL'дердегидей эле, параметрлер амперсанд (&) белгиси аркылуу бөлүнөт. Параметрлердин тизмеси жана алардын мүмкүн болгон мааниси төмөндө белгиленет.

Керектүү параметрлер:

• лат: издөө үчүн жайгашкан жердин кеңдигин билдирет. (мис. лат = 19.56875)
• lon: Издөө үчүн жайгашкан жердин узунун билдирет. (мис. lon = 72.97568)

Кошумча параметрлер:

формат: аба ырайы маалыматтарынын жооп чыгаруу форматын аныктайт. Бул JSON же XML болушу мүмкүн. Демейки - JSON. (мисалы, формат = json же формат = xml)

Аба ырайы жооптору:

Ар бир жарактуу суроо үчүн, убакыт алкагы кызматы суроо URL ичинде көрсөтүлгөн түрдө жооп кайтарат. Ар бир жооп төмөнкү элементтерди камтыйт:

• ийгилик: жооптун абалын көрсөтүүчү мааниси.

  • 0: Терс; өтүнүч туура эмес түзүлгөнүн көрсөтөт.
  • 1: тастыктоочу; өтүнүч ийгиликтүү болгонун көрсөтөт.
• кабар: сурамдын туура эместигинин себебин көрсөтүүчү сап. Статус терс болгондо гана жеткиликтүү.

• маалыматтар: аба ырайынын бир нече параметрлери бар массив.

  • температура: температура маалыматы.
  • hum: нымдуулуктун болушу жөнүндө маалыматтар.
  • пресс: абсолюттук басым маалыматы.
  • aqi: азыркы абанын сапатынын индекси.

Эки форматтын тең жоопторун сүрөттөрдөн көрүүгө болот.

5 -кадам: Модулду орнотуу

Кирүү чекити түзүлөт жана веб-баракча IP дарегине жайгаштырылат (По умолчанию: 192.168.4.1), биринчи жүктөөдө түзмөк менеджеринен/колдонуучусунан грамоталарды алуу үчүн же эгерде модуль буга чейин сакталган грамоталарды таппаса. EEPROM.

Колдонуучу модулдун туташуусун каалаган SSIDди жана паролду киргизиши керек. Эгерде сиз браузерге жайгашкан жерге кирүүгө уруксат берсеңиз, кеңдик жана узундук автоматтык түрдө толтурулат.

Бардык деталдар киргизилгенден кийин, "ЖӨНӨТҮҮ" баскычын чыкылдатыңыз, андан кийин модулдун EEPROMдо бардык грамоталар жазылат.

Бул кадам абдан маанилүү, анткени модулдарды массалык түрдө чыгарууда, бардык модулдарды так жайгашкан жери жана WiFi грамоталары менен программалоо мүмкүн эмес. Ошондой эле, программада ишеним грамоталарын катуу коддоо туура эмес, анткени эгерде биз модулду башка жерге которушубуз керек болсо же WiFi ишеним грамоталарын өзгөрткүбүз келсе, анда модулду кайра программалоо керек болот. Бул кыйынчылыкты болтурбоо үчүн, баштапкы орнотуу функциясы ишке ашырылат.

6 -кадам: Эми булутка маалыматтарды кошууга убакыт келди

Бардык мурунку кадамдар аяктагандан кийин, модулга маалыматтарды серверге жүктөөгө уруксат берүү убактысы келди. Ишеним грамоталарын сактагандан кийин ал автоматтык түрдө жүктөлө баштайт.

Ал "insert.phpди" GET ыкмасында жөнөтүү үчүн бардык параметрлерди өткөрүп берүү менен API чалуу катары чакырат.

Төмөндөгү код үзүндүсү параметрлердин кандайча иштетилээрин көрсөтөт.

if (isset ($ _ GET ['temp'])) && isset ($ _ GET ['hum']) && isset ($ _ GET ['pres']) && isset ($ _ GET ['aqi']) && isset ($ _ GET) ['mac']) && isset ($ _ GET ['lat']) && isset ($ _ GET ['lon']))) 2. {3. // негизги программа 4.}

Ошентип, бардык модулдар маалыматтарды жүктөп баштайт.

Эскертүү: Эгер сервер ашыкча жүктөлүп баратканын сезсеңиз, анда кодду жүктөө жыштыгын төмөндөтүңүз.

7 -кадам: Абада (OTA) жаңыртуу

Модулдун баары орнотулуп, маалыматтарды жүктөй баштагандан кийин, программада көрсөтүлгөн белгилүү бир убакта ар күнү микроб программасынын жаңыртууларын текшерет. Эгер ал тапса, андагы бинардык файлды жүктөп жана жаркылдатат. А эгер андай болбосо, маалыматтарды жүктөөнүн кадимки операциясы улантылат.

Жаңы жаңыртууну текшерүү үчүн, модуль MAC дарегин суроо -талаптын башына жөнөтүү менен "update.php" деп аталат. Андан кийин сервер ошол MAC дарегинин жаңы жаңыртуусу бар -жогун текшерет, эгер ооба болсо, анда ал жооп катары акыркы программалык камсыздоонун бинардык файлын жөнөтөт.

Ал ошондой эле модулдун негизги аутентификациясы үчүн зарыл болгон бардык керектүү аталыштарды текшерет.

8 -кадам: Колдонуучу/Кардар маалыматка кантип кире алат …

Берилиштерге серверден кирүү абдан жөнөкөй. Жөн эле "retrieve.php" чакырып, биз JSON форматында аба ырайы маалыматын алабыз. Андан кийин, жеке элементтерге кирүү үчүн JSON маалыматтарын талдоо гана калды. Окшош XML жооп менен. Колдонуучу ар дайым колдонуучу менен иштөөгө ыңгайлуу болгон жооптун форматын көрсөтө алат. Эгерде колдонуучу форматты көрсөтпөсө, демейки формат JSON.

Үлгү сурамы APIнин иштешин текшерүү үчүн POSTMAN куралынын жардамы менен жасалат.

JavaScript боюнча JSON жоопторун талдоонун мисалы төмөндөгү код үзүндүсүндө көрсөтүлгөн.

var url = "https://example.com/retrieve.php?lat=19.044848&lon=72.8464373"; функциясы httpGet (theUrl) {var xmlHttp = жаңы XMLHttpRequest (); xmlHttp.open ("Get", theUrl, false); // синхрондуу суроо үчүн жалган xmlHttp.send (null); кайтуу xmlHttp.responseText; } var myVar = httpGet (url); var obj = JSON.parse (myVar); document.getElementById ("aqi"). innerHTML = obj.data [0].aqi; document.getElementById ("температура"). innerHTML = Math.round (obj.data [0].temp) + "° C"; document.getElementById ("temp"). innerHTML = Math.round (obj.data [0].temp) + "° C"; document.getElementById ("нымдуулук"). innerHTML = Math.round (obj.data [0].hum) + "%"; document.getElementById ("басым"). innerHTML = Math.round (obj.data [0].pres) + "mb";

JSON жообун талдаган HTML баракчасынын булак коду бул кадамдын аягында жеткиликтүү.

Эскертүү: Файлдын кеңейтүүсүн ".html" деп өзгөртүңүз.

9 -кадам: Бул долбоордун чектөөлөрү

• Долбоор маалыматтарды жөнөтүү үчүн GETти колдонот; ал купуя маалыматтар менен иштебесе дагы, маалыматтарды оңой эле башкарууга болот, анткени булактын тактыгын текшерүүдөн башка эч кандай механизми жок, аны оңой эле өзгөртүүгө болот, ал тургай кадимки түзмөктү да алдап коюшу мүмкүн. аба ырайы модулу окшойт.
• Модуль көпчүлүк учурда башка уюмдардын маалыматтарын жөнөтүү үчүн башка жетүү чекитине (WIFI) таянат жана көз каранды болгондуктан. Эгерде кандайдыр бир себептерден улам кирүү түйүнү иштебей калса, модуль маалыматтарды жөнөтө албайт.
• Долбоор учурдагы тутумдун тактыгын жогорулатуу үчүн курулганына карабастан, рынокто жеткиликтүү болгон сенсор анча так эмес, натыйжада анын негизги максаты ишке ашпай жатат.
• Долбоорду пландап жатып, мен катаны оңдоо үчүн сервердин маалыматтын маанисин орточо эсепке алган режимди киргизүүнү пландаштырдым. Бирок бул мүмкүнчүлүктү ишке ашыргандан кийин, географиялык аймактарга координаттарды которуу үчүн үчүнчү тараптын API'лери керек экенин түшүндүм.

10 -кадам: Бул долбоорго жасала турган андан ары жакшыртуу

• Модулдун тактыгын сенсорлорду рынокто жеткиликтүү болгон жалпы модулду колдонуунун ордуна атайын максатка ылайыкташтырып жакшыртууга болот.
• Модул, Cell-мунаралар менен зымсыз байланышып, маалыматтарды жөнөтүү үчүн атайын чипти колдонуу менен дагы да өз алдынча иштөө үчүн өзгөртүлүшү мүмкүн, ошондо ката сабырдуулугун жакшыртат.
• Күн панели жана батарейка системасы ESPтин терең уйку режими менен бирге колдонулушу мүмкүн, ошону менен электр энергиясынын эффективдүүлүгүн жогорулатуу жана аны тышкы электр булагынан көз карандысыз кылуу.
• POST маалыматтарды ар бир берүү үчүн циклдик коддорду колдонуу сыяктуу кээ бир аутентификация механизми менен маалыматтарды жөнөтүү үчүн колдонулушу мүмкүн.
• Прототипдөөчү такта болгон NodeMCUнун ордуна, биз бааны төмөндөтүп гана койбостон, тутумдун ресурстарын эң мыкты пайдаланган жеке микроконтроллерди массалык өндүрүштө колдоно алабыз.
• Google geolocation API менен бирдикте жана ачык WIFIге туташуу менен, модуль аны конфигурация кылбастан иштей алат; эч кандай орнотуунун кереги жок фабрикадан маалыматтарды берүүгө даяр.

11 -кадам: Көрүүчүлөр үчүн бир нече сөз

Эй балдар, мен бул башталгычтарга ылайыктуу окуу куралы эмес экенин түшүнөм, анткени мен камтууга тийиш болгон бардык деталдарды айткан жокмун. Жана ошондой эле бул долбоор Нускамада камтылышы үчүн чынында эле кеңири. Ошентсе да, мен долбоордун бардык маанилүү аспектилерин камтууга болгон күчүмдү жумшадым. Мен дагы билем, бул долбоордун иштешин чагылдырган видео чынында эле сонун болмок, бирок бул менин биринчи үйрөткүчүм жана чынын айтсам, бул менин ушуга окшош нерселерди биринчи жолу басып чыгарганым үчүн, камера.

Эгер балдарга бул долбоорду жасоого кандайдыр бир жардам керек болсо же ага окшош нерсе болсо, мага [email protected] дарегине кайрылыңыз же ар дайымкыдай комментарий калтырсаңыз болот. Мен балдарга колумдан келишинче жардам берүүгө аракет кылам.

Рахмат!!