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

時間 2019-11-10

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

1. 傳感器安裝及配置

1.1 DHT22 安裝

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

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），只須要將傳感器的3個引腳接入板子上的合適引腳便可。個人鏈接是 1 - 01，2 - 07， 4 - 09。注意 DHT22的數據引腳鏈接的GPIO編號爲 07名稱爲 GPIO04。下面的代碼中會用到。 github

1.2 簡單測試

安裝代碼庫：安全

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：dom

import Adafruit_DHT as dht
import time

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

測試結果：ide

2. AWS IoT 實現

要實現的效果以下：oop

2.1 AWS IoT 配置

在 https://ap-southeast-1.console.aws.amazon.com/iot/home?region=ap-southeast-1#/thinghub 上作以下操做。post

（1）建立 thing測試

（2）建立 thing 的證書，並下載

（3）建立 policy

policy 負責受權，上面的配置表示對全部資源都容許全部 aws iot 操做。

（4）將 policy 附加給第二步中建立的證書，將 thing 也附加給證書。

（5）建立一個 AWS ElasticSearch domain

（6）建立一條 rule，將樹莓派傳上來的數據導入 ElasticSearch

操做的具體配置：

幾個配置項：

ID：ES 中每一個文檔的_id，這裏使用自動生成的uuid
索引：保存樹莓派文檔的索引，取名爲 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 建立和 AWS IoT Core 的 MQTT 鏈接
利用 DHT22 sdk 每隔10秒從傳感器獲取溫度和溼度數據
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，可以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，能夠在 ES 的界面上看到其連接。打開該連接，而後作如下配置：

（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。這裏就是用 homepi 這個index。

（2）配置 Virsualize，而後就能夠看到圖了

話說最近家裏氣溫一直都在30度以上，原本覺得晚上會低點的。溼度卻是有一些變化。

3. 一點感覺

github 是個好地方，你們分享的東西避免了大量重複造輪子的勞動
AWS free tier 是個好東西，作一些PoC測試基本上不用花錢，可是要注意得看清楚免費提供的資源的內容，不然錢不當心就花出去了，另外就是按期看看帳單
AWS 文檔實在太豐富了，一個文件動輒兩三百頁
AWS IoT 平臺應該歸類爲應用支持平臺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 功能感受還不是太全面，界面上能作的事情很少，權限管理有些複雜
動手作，作了以後再分享，是一件蠻有意思的事情

參考連接：

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