云上树莓派(2):将传感器数据上传到 AWS IoT 并利用Kibana进行展示 – SammyLiu

 

云上树莓派(1):环境准备

云上树莓派(2):将传感器数据上传到AWS IoT 并利用Kibana进行展示

 

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:

 



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