雲中樹莓派（2）：將傳感器數據上傳到 AWS IoT 並利用Kibana進行展示

 

雲中樹莓派（1）：環境准備

雲中樹莓派（2）：將傳感器數據上傳到AWS IoT 並利用Kibana進行展示

 

1. 傳感器安裝及配置

1.1 DHT22 安裝

DHT22 是一款溫度與濕度傳感器，它有3個針腳，左邊的第一個引腳（#1）為3-5V電源，第二個引腳（#2）連接到數據輸入引腳，最右邊的引腳（#4）接地。

而樹莓派3B 一共有40個針腳（GPIO，General Purpose I/O Ports，通用輸入/輸出端口），只需要將傳感器的3個引腳接入板子上的合適引腳即可。我的連接是 1 - 01，2 - 07， 4 - 09。注意 DHT22的數據引腳連接的GPIO編號為 07名稱為 GPIO04。下面的代碼中會用到。 

1.2 簡單測試

安裝代碼庫：

git clonehttps://github.com/adafruit/Adafruit_Python_DHT.git
cd Adafruit_Python_DHT
sudo apt-get update
sudo apt-get install build-essential python-dev
sudo python setup.py install

簡單的python測試代碼：

import Adafruit_DHT as dht
import time

while True:
time.sleep(2.5)
h,t = dht.read_retry(dht.DHT22, 4) #這里的 4 就指的是 GPIO04
print 'Temp = %.1f"C, Humidity = %.1f%%RH' % (t, h)

測試結果：

 

2. AWS IoT 實現

要實現的效果如下：

2.1 AWS IoT 配置

在 https://ap-southeast-1.console.aws.amazon.com/iot/home?region=ap-southeast-1#/thinghub 上做如下操作。

（1）創建 thing

（2）創建 thing 的證書，並下載

（3）創建 policy

policy 負責授權，上面的配置表示對所有資源都允許所有 aws iot 操作。

（4）將 policy 附加給第二步中創建的證書，將 thing 也附加給證書。

（5）創建一個 AWS ElasticSearch domain

 

（6）創建一條 rule，將樹莓派傳上來的數據導入 ElasticSearch

操作的具體配置：

幾個配置項：

• ID：ES 中每個文檔的_id，這里使用自動生成的uuid
• 索引：保存樹莓派文檔的索引，取名為 homepi，它是一個邏輯命名空間
• 類型：索引下面的一個 type，表示對應樹莓派的數據

2.2 樹莓派中的配置

（1）安裝 AWS IoT device python SDK

   git clone https://github.com/aws/aws-iot-device-sdk-python
   cd aws-iot-device-sdk-python/
   python setup.py install

（2）將 2.1 中下載到的四個證書上傳到樹莓派中

root@raspberrypi:/home/pi/awsiot# ls -lt
total 16
-rw-r--r-- 1 pi pi 1758 Aug  6 10:26 VeriSign-Class3-Public-Primary-Certification-Authority-G5.pem
-rw-r--r-- 1 pi pi 1220 Aug  6 09:46 aec2731afd-certificate.pem.crt
-rw-r--r-- 1 pi pi 1679 Aug  6 09:46 aec2731afd-private.pem.key
-rw-r--r-- 1 pi pi  451 Aug  6 09:46 aec2731afd-public.pem.key

（3）編寫代碼

import RPi.GPIO as GPIO
import Adafruit_DHT as dht
from AWSIoTPythonSDK.MQTTLib import AWSIoTMQTTClient
from time import sleep
from datetime import date, datetime
 
# initialize GPIO
GPIO.setwarnings(False)
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.cleanup()
 
# AWS IoT certificate based connection
myMQTTClient = AWSIoTMQTTClient("123afhlss411")
myMQTTClient.configureEndpoint("*************.iot.ap-southeast-1.amazonaws.com", 8883)
myMQTTClient.configureCredentials("/home/pi/awsiot/VeriSign-Class3-Public-Primary-Certification-Authority-G5.pem", "/home/pi/awsiot/aec2731afd-private.pem.key", "/home/pi/awsiot/aec2731afd-certificate.pem.crt")
myMQTTClient.configureOfflinePublishQueueing(-1)  # Infinite offline Publish queueing
myMQTTClient.configureDrainingFrequency(2)  # Draining: 2 Hz
myMQTTClient.configureConnectDisconnectTimeout(10)  # 10 sec
myMQTTClient.configureMQTTOperationTimeout(5)  # 5 sec
 
#connect and publish
myMQTTClient.connect()
myMQTTClient.publish("homepi/dht22", "connected", 0)
 
#loop and publish sensor reading
while 1:
    now = datetime.utcnow()
    now_str = now.strftime('%Y-%m-%dT%H:%M:%SZ') #e.g. 2016-04-18T06:12:25.877Z
    h,t = dht.read_retry(dht.DHT22, 4) #07 引腳的名稱是 GPIO04
    print 'Temp = %.1f"C, Humidity = %.1f%%RH' % (t, h)
    payload = '{ "timestamp": "' + now_str + '","temperature": ' + "{:.2f}".format(t)+ ',"humidity": '+ "{:.2f}".format(h) + ' }'
    print payload
    myMQTTClient.publish("homepi/dht22", payload, 0)
    sleep(10)

代碼很簡單，稍微解釋一下：

• 利用 AWS IoT device sdk 創建和 AWS IoT Core 的 MQTT 連接
• 利用 DHT22 sdk 每隔10秒從傳感器獲取溫度和濕度數據
• 利用 AWS IoT device sdk 將數據發到 MQTT topic

（4）運行代碼，在 AWS IoT 中進行測試，能夠收到傳上來的樹莓派傳感器數據

（5）在 ElasticSearch 中也能看到數據統計

2.3 配置 Kibana

AWS ElasticSearch 默認內置了一個 Kibana，可以在 ES 的界面上看到其鏈接。打開該鏈接，然后做以下配置：

（1）配置 index pattern

配置的目的是讓 Kibana 定位到 ES 中的某個或者某幾個 index。這里就是用 homepi 這個index。

（2）配置 Virsualize，然后就可以看到圖了

話說最近家里氣溫一直都在30度以上，本來以為晚上會低點的。濕度倒是有一些變化。

3. 一點感受

• github 是個好地方，大家分享的東西避免了大量重復造輪子的勞動
• AWS free tier 是個好東西，做一些PoC測試基本上不用花錢，但是要注意得看清楚免費提供的資源的內容，否則錢不小心就花出去了，另外就是定期看看賬單
• AWS 文檔實在太豐富了，一個文件動輒兩三百頁
• AWS IoT 平台應該歸類為 應用支持平台AEP（Application Enablement Platform），提供了設備接入（MQTT）、與AWS服務對接、數據分析、安全等內容。
• AWS ElasticSearch 功能感覺還不是太全面，界面上能做的事情不多，權限管理有些復雜
• 動手做，做了之后再分享，是一件蠻有意思的事情

參考鏈接：

• http://techblog.calvinboey.com/raspberrypi-aws-iot-python/
• https://cloudncode.blog/2017/11/07/make-your-first-iot-device-via-aws-iot-service-and-raspberry-pi/
• https://www.jianshu.com/p/f31b90cc756f
• https://docs.aws.amazon.com/zh_cn/iot/latest/developerguide/iot-sdk-setup.html

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