描述

介紹

該系統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澆水過程。

該系統監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 將所有數據保存到 DynamoDB。收集的數據通過不同的圖表和數字進行可視化，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 開發工具包。

第 1 步：設置 DynamoDB

DynamoDB 用于保存傳感器收集的數據。轉到DynamoDB?頁面并創建一個具有以下屬性的新表：

• 表名：waterpi_sensor_data
• 分區鍵：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：設置 AWS IoT

轉到 AWS IoT 控制臺頁面并執行以下操作：

創建一個名為raspi-water-pump的東西

創建新策略。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 創建證書。然后下載公鑰、私鑰和證書。

然后您應該選擇您創建的證書并執行以下操作：

• 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

使用以下內容創建規則：

• 名稱?saveToDynamoDB
• 屬性?*
• 主題過濾?傳感器/數據
• 選擇?將消息插入數據庫表的操作
• 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 作為數字值發送到 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 架構應如下所示；

• 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 架構應如下所示；

• (+) -> PIN 4
• (-) -> 接地
• S -> A0

之后，您應該?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。一個應連接到繼電器，另一個應連接電池組電纜。
• 其他電池組電纜應連接到繼電器。查看上圖以了解如何連接它們。

第 5 步：在 Pi 上運行 Nodejs 應用程序

在這一部分中，我們將在 pi 上運行 nodejs 應用程序來收集傳感器數據并控制水泵。樹莓派應該連接到互聯網。你可以通過以太網或wifi來做到這一點。

在繼續之前，必須在 pi 上安裝節點。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。您應該?通過單擊您的事物從 AWS IoT 平臺獲取您的IOT_DEVICE_URL 。它應該像?https://XXXXXXXXX.iot.us-east-1.amazonaws.com

然后運行

sudo node index.js

如果一切正確，您應該能夠看到打印在液晶屏上的傳感器值。

您還應該看到 DynamoDB 表中的值。應用程序每 20 秒向物聯網平臺發送傳感器數據

第 6 步：運行 Web 應用程序

基本的 sinatra 應用程序使用highcharts可視化 dynamodb 表上的數據。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。

應該在您的計算機上安裝 Ruby 以繼續本教程。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，那么你應該像這樣運行項目

ruby app.rb

打開瀏覽器并輸入您應該能夠在圖表上看到來自 dynamodb 的收集到的傳感器數據。

當您單擊開始時，泵將開始給植物澆水。

這是我在開發項目時拍攝的一些照片

恭喜！