Sensor Telemetry 2.0.1：基于 Azure IoT Hub 的高精度温度监控系统

Sensor Telemetry 2.0.1 将 MCP9808 高精度温度传感器的实时数据发送至 Microsoft Azure IoT Hub，经 Azure Stream Analytics 处理后存入 Azure SQL，再通过 Windows 通用移动应用 (UWP) 可视化历史曲线与远程控制。更新日期：2017年5月17日。

项目背景

更新：Sensor Telemetry 已重构并重命名为 2.0.1 版本。

系统概述

本项目演示如何在树莓派上读取 MCP9808 温度传感器，将遥测数据发送至 Azure IoT Hub，经 Stream Analytics 处理后持久化至 Azure SQL。UWP 移动应用展示历史数据并通过 SignalR 实现远程下发控制指令。

应用架构

两个 UWP 应用共享约 99% 代码：一端运行于树莓派（IoT 侧），另一端运行于 PC（客户端）。IoT 端应用向 IoT Hub 与 SignalR 发送传感器数据；客户端订阅 SignalR 实时接收更新，并可向设备下发命令。

代码采用 MVVM 模式，配合 Prism (Prism.Unity 依赖注入) 与 Prism.Event 事件聚合器实现松耦合。SignalR 提供跨应用实例的实时通信。

核心 MCP9808 库封装为可复用 UWP 组件。客户端采用 View-ViewModel 配对，三个仓库分别管理设置、调试日志与传感器数据。Mcp9808TemperatureRepository 仅在读数变化时发布温度变更事件。后台服务包括：遥测服务、定时器服务、报警引脚监控、LED 控制、按钮监控、通知中继、调试控制台。

核心后台服务

• 遥测服务：监听温度变化，转发消息至 Azure Service Bus Event Hub
• 定时器服务：500ms 心跳，用于 UI 时间显示与 1 秒传感器轮询
• 报警引脚监控：检测 MCP9808 ALERT 引脚 GPIO 变化并发布事件
• LED 服务：根据温度报警状态控制 LED
• 按钮监控：处理 GPIO 按钮手动复位报警
• 通知中继：将内部事件映射为 SignalR 消息，实现跨应用通信
• 调试控制台：收集并暴露调试事件供 UI 显示

硬件准备

电路需求

• 大型无焊面包板（可选 Vilros T 型扩展板）
• MCP9808 模块 (Adafruit)
• 4 颗 LED、220Ω 电阻、10kΩ 上拉电阻、轻触按钮

接线指南

• LED 分别接 GPIO 18(蓝)、23(绿)、12(红)、16(黄)，配 220Ω 接 3.3V
• MCP9808：VDD→3.3V, GND→GND, SCL→GPIO 5, SDA→GPIO 3, ALERT→GPIO 6, 10kΩ 上拉至 3.3V
• 按钮：一端接 GPIO 5，另端接 GND，10kΩ 上拉至 3.3V

Microsoft Azure 云端配置

在 azure.com 申请免费账户（$200 额度），登录 portal.azure.com。

IoT Hub 创建

• 新建 → 物联网 → IoT Hub
• 唯一名称、订阅、资源组（新建）、区域（同区）
• 定价层：F1 免费层（每账户仅限一个）
• 部署完成后查看概览

设备注册

• 从 GitHub 下载 Azure IoT SDK for C#，在 Visual Studio 打开 DeviceExplorer
• 粘贴 IoT Hub 连接字符串（共享访问策略 → iothubowner）
• 创建设备（如 TemperatureDevice1），自动生成密钥

Azure SQL 数据库

• SQL 数据库 → 新建 → 名称：SensorTelemetry
• 使用现有资源组，新建服务器（唯一名称、管理员账号密码、Basic 层、同区）
• 防火墙允许本机 IP

建表脚本

• Visual Studio 打开 SQL Server 对象资源管理器，连接 Azure SQL 服务器
• 执行提供的 CREATE TABLE 脚本创建 SensorReadings 表

App Service 计划与移动应用

• App Service 计划 → 新建，Basic B1 层
• 新建 → Web+Mobile → Mobile App，关联上述计划

Stream Analytics 作业

• 新建 → 数据+分析 → Stream Analytics 作业
• 输入配置为 IoT Hub，输出配置为 Azure SQL 表
• 查询语句：SELECT [TimestampUtc], Source, Temperature, IsCritical, IsAboveUpperThreshold, IsBelowLowerThreshold INTO [YourOutputAlias] FROM [YourInputAlias];
• 启动作业

软件配置与部署

从仓库下载源码，在 Visual Studio 打开解决方案。

发布移动应用

• 右键 Web 项目 → 发布 → Microsoft Azure App Service → 选择你的 App Service
• 复制 Azure SQL 连接字符串 (ADO.NET)，粘贴至项目 MS_TableConnectionString，更新用户名密码
• 发布完成，网站自动启动

配置 IoT Hub 凭据

• UWP 项目 App.xaml 中替换 {YOUR CONNECTION STRING HERE} 为 Device Explorer 获取的设备连接字符串
• 替换 {YOUR DEVICE ID HERE} 为创建的设备 ID

配置移动应用 URL

• UnityConfiguration.cs 中粘贴 Azure 门户复制的 App Service URL 至 {YOUR MOBILE SERVICES URL HERE}

详细部署文档请参考完整的 Sensor Telemetry 2.0.1 官方指南。