实时物联网压力监测：MKR GSM 1400 + Arduino Cloud + Google Sheets

核心硬件清单

云端与软件服务

• Google Sheets：数据存储、解析、邮件告警脚本
• Arduino IoT Cloud：设备管理、变量监控、Webhook触发
• Arduino Web Editor / IDE：代码编写烧录

项目目标

构建低成本原型，利用蜂窝网络远程监测工业设备压力，适用于无WiFi/有线网络的现场。数据流向：

压力传感器 → UNO(模拟转压力值) → 串口 → MKR GSM 1400(蜂窝上传) → Arduino Cloud → Webhook → Google Sheets(解析/存储/告警)

数据流详细走向

步骤1：压力传感器 → UNO

传感器输出模拟电压，UNO读取A2引脚，按线性公式换算为psi：

float voltage = (analogRead(A2) * 5.0) / 1023.0;
// 0 psi → 0.4889V (约100 ADC), 150 psi → 4.5V
float m = (150 - 0) / (4.5 - 0.4889);
float b = 150 - m * 4.5;
float pressure_psi = m * voltage + b;

参考教程：YouTube压力传感器接线与标定

步骤2：UNO → MKR GSM 1400 (串口)

跨设备串口通信三原则：RX↔TX交叉、共地、波特率一致(9600)。UNO使用Serial，MKR使用Serial1（硬件串口1，引脚13/14）。

三种触发上传模式：

1. 定时上报：每30分钟(transmitFrequency)主动发送
2. 阈值触发：压力>40 psi或<20 psi持续>2分钟(dtLastTriggerLimit)立即上报
3. 云端轮询：Arduino Cloud下发指令(pinCloud=2)→MKR拉高UNO A1引脚→UNO主动上报当前值

参考：Arduino论坛《串口输入基础》

步骤3：MKR GSM 1400 → Arduino Cloud (蜂窝)

MKR解析UNO串口数据包(格式<索引,告警标志,持续时间,按钮状态,月,日,年,时,分,秒,湿度,温度,压力>)，更新Cloud两个变量：

• dataStringCloud：打包所有遥测数据的字符串，简化Google Sheets解析
• pinCloud：云端控制引脚，1=点亮板载LED，2=触发UNO即时上报

步骤4：Arduino Cloud → Google Sheets (Webhook)

核心是Google Apps Script的doPost(e)函数。设置步骤：

1. 新建Google Sheets → 工具 → 脚本编辑器
2. 粘贴doPost代码（见附件GoogleSheetsScript.js）
3. 发布 → 部署为网络应用：版本选New，执行身份我，访问权限任何人(含匿名)
4. 复制生成的URL，粘贴到Arduino Cloud的Webhook配置页

参考项目：Arduino IoT Cloud Google Sheets Integration

步骤5：Google Sheets解析与存储

doPost将dataStringCloud按逗号拆解，写入RawData表表头对应列；再汇总去重写入Data表最新行。表格示例：在线演示表

步骤6：Google Sheets邮件告警

脚本含第二函数sendEmail()，每分钟定时触发(触发器设置：时间驱动→分钟计时器→每分钟)；逻辑：

• 压力超限恢复正常 → 发送"Status Change Alert - Normal"
• 压力超限持续 → 发送"Status Change Alert - Outside Setpoints"(最多4次)
• 设备>60分钟无上报 → "Alert - Over 60 minutes Since Last Device Update"
• 设备恢复上报 → "Alert - Device Started Updating"

关键指标

硬件采购渠道

• Arduino官方店：store.arduino.cc
• Adafruit：adafruit.com
• Amazon、Harbor Freight、Home Depot

核心代码

UNO端：InstrumentReader.ino

// 关键片段：压力读取、三种触发模式、OLED显示、串口发包
#include  #include  #include "U8glib.h" // Velleman OLED专用库
#define DHTPIN 11 #define DHTTYPE DHT22
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); U8GLIB_SH1106_128X64 u8g(3,4,6,7); // CLK, MOSI, CS, DC
RTClib RTC; const int ledPin=9, ledPin2=8, buttonPin=A1;
int transmitFrequency=30; // 分钟
float lowTrigger=20.0, highTrigger=40.0, dtLastTriggerLimit=2.0;
// ... 完整代码见附件，含防抖动、RTC、OLED绘图、串口发包逻辑 ...

Google Apps Script：GoogleSheetsScript.js

// 核心两函数：doPost(接收Webhook写表) + sendEmail(定时触发告警)
// 完整代码见附件，含去重、列动态扩展、布尔值转0/1、阈值判定邮件发送

MKR GSM 1400端：CommunicationsDevice.ino

代码随项目附件提供，核心逻辑：Serial1读取UNO数据包 → 解析 → 更新Cloud变量 → 处理Cloud下发的pinCloud指令控制GPIO

原理图