基于AWS IoT的智能植物监测系统：土壤湿度/光照/温度远程监控与邮件报警

硬件清单

系统功能

• 实时采集土壤湿度、环境温度、光照强度
• 双通道上报：
  ① dweet.io 免Key快速可视化（原型验证）
  ② AWS IoT Core → DynamoDB 生产级持久化存储
• 阈值报警：土壤湿度低于设定值 → AWS IoT Rule → SNS发送邮件通知用户/邻居浇水
• 本地指示：LED亮起提示缺水/低温

接线表

温度传感器 → A0
土壤湿度传感器 → A1
光照传感器 → A2
红色LED(含330Ω) → D2

实施步骤详解

阶段一：原型验证 (dweet.io)

1. 烧录SoilMoistureValue.ino，串口观察干/湿土读数，确定tooDryValue阈值(示例250)
2. 烧录ArduinoYunDweetio.ino，修改设备名PlantMonitorTorontoON为唯一名称，数据自动推送至dweet.io/follow/你的设备名

阶段二：AWS IoT 生产部署

1. 创建AWS账号，开通免费套餐
2. 安装AWS CLI (Mac示例)：

   curl "https://s3.amazonaws.com/aws-cli/awscli-bundle.zip" -o "awscli-bundle.zip"
   unzip awscli-bundle.zip
   sudo ./awscli-bundle/install -i /usr/local/aws -b /usr/local/bin/aws
   

3. 创建Thing：aws iot create-thing --thing-name "PlantSystem"
4. 生成证书：aws iot create-keys-and-certificate --set-as-active --certificate-pem-outfile cert.pem --public-key-outfile publicKey.pem --private-key-outfile privateKey.pem
5. 策略授权：创建允许iot:*的策略PubSub，关联证书并绑定Thing
6. 配置Yun连接AWS：
   • 下载AWS IoT SDK for Arduino Yun至Libraries
   • 将rootCA.pem、cert.pem、privateKey.pem放入Yun/certs目录(通过codebase_upload.sh脚本)
   • 运行environment_setup.sh安装python-openssl、paho-mqtt等依赖
7. 创建DynamoDB表：plantSensor，主键key(String)、排序键timestamp(Number)，读写容量单位各1
8. 配置IoT Rule写入DynamoDB：

   
   {
     "sql": "SELECT * FROM 'topic/plantdata'",
     "ruleDisabled": false,
     "actions": [{
       "dynamoDB": {
         "tableName": "plantSensor",
         "hashKeyField": "key",
         "hashKeyValue": "${topic(2)}",
         "rangeKeyField": "timestamp",
         "rangeKeyValue": "${timestamp()}",
         "roleArn": "arn:aws:iam::XXXXXXXXXXXX:role/iot-actions-role"
       }
     }]
   }
   

   执行aws iot create-topic-rule --rule-name PlantDataToDynamoDB --topic-rule-payload file://plantdatarule.json
9. 烧录生产固件：ArduinoYunAWSIoTDynamodb.ino + aws_iot_config.h(填入Endpoint/Thing名/证书路径)
10. 验证：串口监视器观察Publish成功，DynamoDB控制台查看数据落库

阶段三：SNS邮件报警

1. IAM角色iot-actions-role附加AmazonSNSFullAccess
2. SNS控制台创建TopicsendMail，添加邮箱订阅并确认
3. AWS IoT控制台创建RuleEmailSend：
   • 属性：moistval (对应JSON载荷字段)
   • Topic filter：topic/plantdata
   • Condition：moistval < 250 (即tooDryValue)
   • Action：SNS发布至sendMail，角色iot-actions-role
4. 测试：拔出湿度传感器触发报警，收到邮件含完整JSON载荷

3D打印外壳安装

• 打印3个STL部件：底座、土壤探针固定件、顶盖
• M4螺丝固定探针件于底座，顶盖卡扣合
• 探针朝向花盆土壤，顶盖开口朝窗(光照传感器)，Micro-USB供电

成本与运维建议

• AWS免费套餐内：IoT 25万条消息/月、DynamoDB 25GB存储、SNS 100万次发布/月
• 生产部署请大幅增加发送间隔(如30-60分钟)，避免超额计费
• 可扩展：接入Lambda做异常检测、Kinesis做流式分析、QuickSight做仪表盘、自动浇水泵闭环控制

代码仓库

项目包含4个草图：SoilMoistureValue、ArduinoYunDweetio、ArduinoYunAWSIoTDynamodb、aws_iot_config.h，详见项目代码区。