Arduino 环境监测

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	Arduino IDE
	WolkAbout IoT Platform

关于这个项目

简介

我们手头有一些环境点击传感器，因此我们决定将它们连接到 Arduino MKR1000 并在 WolkAbout IoT Platform 上可视化它们。这个想法是每分钟进行一次测量，并每 15 分钟发布一次结果。如果传感器读数的发布失败（由于网络繁忙或其他一些问题），则结果应保留在设备的闪存中。每天最多可能写入 96 次，我们最大限度地减少了使闪存进入错误状态的机会（Arduino 保证 10,000 次写入周期）。

硬件设置

环境点击传感器连接到 I2C 通信引脚（即 MKR1000 上的 11 和 12）、Vcc 和地。

软件设置

我们使用了几个库来使这个项目成为可能，所有这些库都可以从 Arduino IDE 的库管理器安装，或者通过从附件中列出的 GitHub 存储库下载 .zip 档案，然后将它们添加到 Arduino IDE。所需的库是：

• WiFi101
• Adafruit 统一传感器驱动程序
• Adafruit BME680 库
• RTCZero
• 闪存存储
• WalkConnect

一旦安装了所有必需的库，请继续复制环境监控的内容 将附件中的草图绘制到 Arduino IDE 中。

它实现了一个循环缓冲区的结构，并用它来存储测量结果。还有一个关于如何使用 FlashStorage 库将该结构存储在闪存中的实现。数据的定时读取和发布是通过使用 RTCZero 库实现的。最初，在连接到 WiFi 后，我们向 WolkAbout IoT Platform 发送一个 ping 以获取将被输入到 RTC 库中的当前纪元，以便传感器读数可以正确地加上时间戳。

警报中断更改需要完成（读取和发布）任务的标志，其余工作在循环函数中处理。在这里我们检查是否需要阅读或发布。为实现最低功耗，WiFi 与 MKR1000 一样设置为低功耗模式。环境点击上的传感器会自动进入低功耗模式，直到请求读取为止。

必须对草图进行的更改包括在第 33 和 34 行输入 WiFi 凭据：

const char* ssid ="<*你的SSID*>";
const char* wifi_pass ="<*你的WIFI密码*>"; 

以及从 WolkAbout IoT Platform 输入设备凭据。

要获取这些凭据，您需要先使用设备类型创建设备。

此项目的设备类型，Environment click-deviceType.json， 可在项目的附件中找到，因此请创建它的副本。在 WolkAbout IoT Platform 上登录或创建您的帐户并打开设备 管理 申请。

选择设备 输入 管理 选项卡，然后按 + 签名并选择上传 选项，导航到设备类型的本地副本。

现在设备类型可用，您可以通过单击创建从它创建设备 设备 .

在这里，您需要为您的设备命名，设置连接类型 到 MQTT 并勾选 Create Default 的复选框 语义 （稍后在您的仪表板上创建小部件所必需的）。

按保存 并且将显示带有设备凭据的表单。根据需要存储此信息，然后将其输入到 Arduino IDE 中的草图中：

const char *device_key ="device_key";
const char *device_password ="device_password"; 

现在您可以继续验证此草图并将其上传到您的电路板，但您仍然需要创建一种方法来显示接收到的传感器数据。

要显示此数据，请切换到可视化 和监控 WolkAbout IoT Platform 部分，然后按 + 添加仪表板 创建一个新仪表板 并输入仪表板的名称并将范围设置为设备名称。然后，您可以通过按 Add 开始向仪表板添加小部件 小部件。

选择热门

然后选择温度 来自您的设备。

对 Pressure 重复此过程 和湿度 .创建另一个 Reading, 类型的小部件 选择海拔 并为 Gas 创建另一个卡片小部件 阻力 .您可以根据需要重新排列小部件。

在为您希望从您的设备接收到的整个单个传感器读数添加小部件后，以下仪表板将准备好从您的设备接收数据。

因此，请继续将设备部署到您选择的环境并远程监控条件。

结论

通过将 Arduino MKR1000 和 Environment Click 连接到 WolkAbout 物联网平台，您创建了一种节能的方式来报告您想要远程监控的地方的环境条件。该解决方案可以通过使用 WolkAbout IoT Platform 的规则引擎进行扩展，如果某个值超过您定义的阈值，您可以收到不同类型的通知。

有关规则引擎和其他 WolkAbout IoT Platform 功能的更多信息，您可以访问我们的用户指南页面。

代码

• 环境监测示意图
• 环境 click-deviceType.json

环境监控草图Arduino

#include #include #include #include #include #include #include #include "WolkConn.h"#include "MQTTClient.h"/*要存储的outbound_message_t数量*/#define STORAGE_SIZE 32#define SEALEVELPRESSURE_HPA (1013.25)/ *用于将出站消息存储到持久性的圆形缓冲区*/typedef struct{ boolean valid; outbound_message_t outbound_messages[STORAGE_SIZE]; uint32_t 头； uint32_t 尾；布尔空； boolean full;} Messages;static Messages data;/*连接细节*/const char* ssid ="ssid";const char* wifi_pass ="wifi_pass";const char *device_key ="device_key";const char *device_password ="device_password ";const char* hostname ="api-demo.wolkabout.com";int portno =1883;WiFiClient espClient;PubSubClient client(espClient);/* WolkConnect-Arduino Connector context */static wolk_ctx_t wolk;/* Init flash storage * /FlashStorage(flash_store, Messages);/*初始化i2c传感器通信*/Adafruit_BME680 bme;RTCZero rtc;bool read;/*每分钟读取一次传感器。如果您更改此参数，请确保它 <60*/const byte readEvery =1;bool publish;/*每 10 分钟发布一次。如果更改此参数请确保它是 <60*/const byte publishEvery =10;byte publishMin;/*Flash 存储和自定义持久化实现*/void _flash_store(){ data.valid =true; flash_store.write(data);}void increase_pointer(uint32_t* pointer){ if ((*pointer) ==(STORAGE_SIZE - 1)) { (*pointer) =0; } else { (*指针)++; }}void _init(){ 数据 =flash_store.read(); if (data.valid ==false) { data.head =0; data.tail =0; data.empty =true; data.full =false; }}bool _push(outbound_message_t* outbound_message){ if(data.full) { increase_pointer(&data.head); } memcpy(&data.outbound_messages[data.tail], outbound_message, sizeof(outbound_message_t));增加指针（&data.tail）； data.empty =false; data.full =(data.tail ==data.head); return true;}bool _peek(outbound_message_t* outbound_message){ memcpy(outbound_message, &data.outbound_messages[data.head], sizeof(outbound_message_t)); return true;}bool _pop(outbound_message_t* outbound_message){ memcpy(outbound_message, &data.outbound_messages[data.head], sizeof(outbound_message_t));增加指针（&data.head）； data.full =false; data.empty =(data.tail ==data.head); return true;}bool _is_empty(){ return data.empty;}void init_wifi(){ if ( WiFi.status() !=WL_CONNECTED) { while (WiFi.begin(ssid, wifi_pass) !=WL_CONNECTED) { delay(1000) ); } }}void setup_wifi() { delay(10);如果（WiFi.status（）！=WL_CONNECTED）{ int numAttempts =0;而 (WiFi.begin(ssid, wifi_pass) !=WL_CONNECTED) { numAttempts++; if(numAttempts ==10){ Serial.println("无法连接 WiFi！");休息; } 延迟（1000）； } }}void setup() { pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);数字写入（LED_BUILTIN，低）； /*初始化循环缓冲区结构*/ _init(); init_wifi(); wolk_init(&wolk, NULL, NULL, NULL, NULL, device_key, device_password, &client, hostname, portno, PROTOCOL_JSON_SINGLE, NULL, NULL); wolk_init_custom_persistence(&wolk, _push, _peek, _pop, _is_empty); /* 如果出现问题，板载 LED 将亮起 */ if(!bme.begin()) { digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); } /*传感器初始化*/ bme.setTemperatureOversampling(BME680_OS_8X); bme.setHumidityOversampling(BME680_OS_2X); bme.setPressureOversampling(BME680_OS_4X); bme.setIIRFilterSize(BME680_FILTER_SIZE_3); bme.setGasHeater(320, 150); // 320*C 延迟 150 毫秒（200）；读=真；发布 =真； /*从服务器获取当前纪元*/ wolk_connect(&wolk);延迟（100）； wolk_update_epoch(&wolk);而 (!(wolk.pong_received)) { wolk_process(&wolk);数字写入（LED_BUILTIN，高）；延迟（1000）； } 数字写入（LED_BUILTIN，低）； wolk_disconnect(&wolk); rtc.begin(); rtc.setEpoch(wolk.epoch_time); rtc.setAlarmTime(rtc.getHours(), (rtc.getMinutes() + readEvery) % 60, rtc.getSeconds()); rtc.enableAlarm(rtc.MATCH_MMSS); rtc.attachInterrupt(alarmMatch); publishMin =(rtc.getMinutes() + publishEvery) % 60; WiFi.lowPowerMode();}void loop() { /*为了使中断例程尽可能短，例程只设置要完成的任务 read =true 表示应该完成传感器读数 publish =true 表示如果连接不可用，读数应发布到平台或保存在闪存中 */ if(read) { read =false; if (!bme.performReading()) { digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); } wolk_add_numeric_sensor_reading(&wolk, "T", bme.temperature, rtc.getEpoch()); wolk_add_numeric_sensor_reading(&wolk, "H", bme.湿度, rtc.getEpoch()); wolk_add_numeric_sensor_reading(&wolk, "P", bme.pressure / 100.0, rtc.getEpoch()); wolk_add_numeric_sensor_reading(&wolk, "GR", bme.gas_resistance, rtc.getEpoch()); wolk_add_numeric_sensor_reading(&wolk, "A", bme.readAltitude(SEALEVELPRESSURE_HPA), rtc.getEpoch()); /*设置新闹钟*/ int alarmMin =(rtc.getMinutes() + readEvery) % 60; rtc.setAlarmMinutes(alarmMin);延迟（100）； } 如果（发布）{ 发布 =假； setup_wifi(); wolk_connect(&wolk); if(!wolk.is_connected) { _flash_store(); } 延迟（100）； if(wolk_publish(&wolk) ==W_TRUE) { _flash_store(); } /*设置新的发布时间*/ publishMin =(rtc.getMinutes() + publishEvery) % 60;延迟（100）； wolk_disconnect(&wolk);延迟（100）； } 延迟（100）； }/*定时中断例程*/void alarmMatch(){ read =true; if(publishMin ==rtc.getMinutes()) { 发布 =真； }}

环境 click-deviceType.jsonJSON

[ { "name":"Environment click", "description":"Device type for the BME680 sensor on MikroElektronika's board Environment Click", "guid":" def68ff6-63c5-4f9c-a066-bcc944b7bd2d", "deviceType":"STANDARD", "protocol":"JSON", "connectivityType":null, "firmwareUpdateType":null, "feeds":[ { "name":"温度”，“说明”：null，“参考”：“T”，“单位”：{“名称”：“摄氏度”，“guid”：“7c805d10-a879-11e9-83cd-0a0027000005”}}，{“名称”：“湿度”，“说明”：空，“参考”：“H”，“单位”：{“名称”：“HUMIDITY_PERCENT”，“guid”：“7c8080a3-a879-11e9-83cd-0a0027000005”} }, { "name":"压力", "description":null, "reference":"P", "unit":{ "name":"MILLIBAR", "guid":"7c807980-a879-11e9-83cd -0a0027000005" } }, { "name":"Gas Resistance", "description":null, "reference":"GR", "unit":{ "name":"OHM", "guid":"7c805890- a879-11e9-83cd-0a0027000005" } }, { "name":"Altitude", "description":null, "referenc e":"A", "unit":{ "name":"METRE", "guid":"7c805a59-a879-11e9-83cd-0a0027000005" } } ], "actuators":[], "alarms":[], "configs":[], "attributes":[ { "name":"CONNECTIVITY_TYPE", "dataType":"ENUM", "validationRegex":"^(MQTT|HTTP)$", "options":[ "MQTT", "HTTP" ], "defaultValue":"MQTT", "required":true, "readOnly":true }, { "name":"FIRMWARE_UPDATE_ENABLED", "dataType":"BOOLEAN", "validationRegex ":"^(true|false)$", "options":null, "defaultValue":null, "required":false, "readOnly":true }, { "name":"FIRMWARE_VERSION", "dataType":"STRING", "validationRegex":null, "options":null, "defaultValue":null, "required":false, "readOnly":true }, { "name":"FILE_DIRECT_DOWNLOAD_ENABLED", "dataType":"BOOLEAN ", "validationRegex":"^(true|false)$", "options":null, "defaultValue":null, "required":false, "readOnly":true }, { "name":"FILE_URL_DOWNLOAD_ENABLED", "dataType":"BOOLEAN", "validationRegex":"^(true|false)$", "options":null, "defaultValue":null, "required":false, " readOnly":true } ] }]

关于环境监控

Arduino WiFi 101 扩展板

Adafruit 统一传感器驱动程序

Adafruit BME680 库

Arduino 的 RTC 库

Arduino 的 FlashStorage 库

WalkConnect-Arduino

示意图