Automatizēta upes ūdens monitoringa sistēma: 14 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:55

Šo pamācību izmanto, lai dokumentētu automatizētas upes ūdens monitoringa sistēmas izstrādi. Uzraudzītie parametri ir ūdens līmenis un ūdens temperatūra. Šī projekta mērķis bija izstrādāt lētu un neatkarīgu reģistrētāju, kas ir savienots ar datu bāzi. Ūdens līmeni uzrauga ar īpašu QR līmeni. Pi kamera uzņem attēlu ik pēc 15 minūtēm. Šajā attēlā redzamos QR kodus atšifrē programmatūra, un tie norāda uz faktisko ūdens līmeni. Ūdens temperatūru mēra ar sensoru DS18B20.

Piegādes

1. Raspberry Zero WH
2. WittyPi Mini
3. Raspberry Pi kameras modulis v2.1
4. Huawei E3531 SurfStick
5. SIM karte (ThingsMobile)
6. DC DC Step Down Buck pārveidotājs
7. Digitālais termometrs DS18B20
8. OTG mikro USB kabelis
9. Mikro USB kabeļa gals
10. Logu stikli
11. Slēgts korpuss (G258)
12. Kabeļu montāža
13. Ieskrūvējiet 3 kontaktu spaiļu bloku
14. 4, 7 kOhm rezistors
15. Tukša shēmas plate 65x30mm
16. 40-pin staking-header
17. 4 x M3x20 skrūves
18. 8 xM3 skrūves
19. Telefona kabelis
20. Skaļruņa kabelis

1. solis: Temperatūras moduļa lodēšana

Šajā solī mēs izveidojam temperatūras moduli no nulles. Tam ir pHAT izmērs, un to var savienot ar Pi 40 kontaktu GPIO. Šī metode ļauj droši piestiprināt DS18B20 sensoru pie Raspberry Pi.

1. Pirmkārt, mums ir jāpielodē 40 kontaktu savienošanas galviņa pie 60x35 mm tukšās shēmas plates.
2. Novietojiet skrūves spaiļu bloku un rezistoru vietā, kā parādīts attēlā
3. Pievienojiet rezistoru spaiļu bloka ārējām tapām
4. Lodējiet rezistoru un tapas kopā
5. Lodējiet kabeļus (melnu, sarkanu un dzeltenu) līdz precīzām stakera galvenes tapām un spaiļu bloka tapām
6. Lai urbtu montāžas caurumus, vispirms piestipriniet moduli pie aveņu pi nulles, pēc tam ar 3 mm urbi urbiet caur esošajiem Raspberry Pi caurumiem jaunajā modulī.
7. Visbeidzot, jūs varat savienot savu DS18B20 sensoru ar savu moduli, pievienojot sensora kabeļus atbilstošajām tāfeles krāsām.

2. darbība: izveidojiet mūsu DCDC pārveidotāja kabeli

Lai darbinātu mūsu Raspberry Pi, mums ir jāpārveido 12V, ko iegūstam no akumulatora, uz 5V. Lai samazinātu spriegumu, mēs izmantojam līdzstrāvas līdzstrāvas pārveidotāju.

1. Lodējiet melno vadu no skaļruņa kabeļa pie porta, kas apzīmēts ar GND
2. Lodējiet sarkano vadu pie porta, kas apzīmēts ar IN+
3. Lodējiet melno vadu no mikro-USB kabeļa līdz portam, kas apzīmēts ar GND
4. Lodējiet sarkano vadu no mikro-USB kabeļa līdz portam ar apzīmējumu OUT+
5. Ķēdes griezums, kas attēlā atzīmēts ar sarkanu bultiņu
6. Metiniet savienošanas spilventiņus kopā, lai iegūtu 5 V fiksētu izeju (zila bultiņa)

3. darbība. Surfstick uzstādīšana

Lai izveidotu interneta savienojumu, sērfošanas nūja ir jāpievieno mūsu Raspberry Pi. Vispirms mums ir jāveic dažas konfigurācijas:

1. Ievietojiet sērfošanas nūjā SIM karti no jūsu izvēlētā mobilo sakaru operatora. Šajā piemērā mēs izmantojam Things Mobile SIM karti.
2. Savienojiet sērfošanas nūju ar datoru, izmantojot USB.
3. Pārlūkprogrammā vajadzētu parādīties logs.
4. Sadaļā Iestatījumi> Profila pārvaldība nomainiet APN uz savu mobilo sakaru pakalpojumu sniedzēju. Things Mobile tas ir “TM”.
5. Iespējojiet viesabonēšanas funkciju sadaļā Iestatījumi> Mobilais savienojums un Ieslēdziet mobilos datus.
6. Noklikšķiniet uz Lietot.
7. Sākumlapā varat pārbaudīt, vai ir izveidots savienojums.
8. Tagad jums ir labi iet, atvienojiet sērfošanas nūju.
9. Sērfošanas nūju var savienot ar aveņu bez papildu konfigurācijas.

4. darbība: izveidojiet PostgreSQL datu bāzi

Šajā solī mēs izveidojam savu datu bāzi. Mēs izmantojam Amazon Web Services bezmaksas līmeņa piedāvājumu.

1. Vispirms izveidojiet bezmaksas kontu vietnē AWS:
2. Izpildiet šo apmācību, lai izveidotu PostgreSQL datu bāzi un uzzinātu, kā ar to izveidot savienojumu:

5. darbība: SD kartes sagatavošana

Vispirms lejupielādējiet Raspian Stretch Lite attēlu:

Raspberry Pi lejupielādes

Tagad mums ir jāatspoguļo attēls tukšā SD kartē (vismaz 16 GB). Ievietojiet SD karti savā SD karšu lasītājā. Lejupielādējiet Balena Etcher un instalējiet to savā datorā:

www.balena.io/etcher/

Atveriet Balena Etcher, atlasiet iepriekš lejupielādētā Raspian attēla.zip failu. Sadaļā Select Drive atlasiet savu SD karti. Noklikšķiniet uz Flash!

6. darbība: aveņu instalēšana un savienošana ar to, izmantojot SSH

Pirms mēs varam izmantot savu Raspberry Pi, mums ir jāveic dažas sākotnējās iestatīšanas.

1. Ievietojiet SD karti savā Raspberry Pi un pievienojiet to monitoram, tastatūrai un pelei. (Ja jums nav papildu monitora, tastatūras un peles, varat instalēt bez galvas. Apskatiet, vai tas ir izdarīts pēc tam)
2. Izpildiet Raspberry Pi [wifi, valoda, laika josla] iestatīšanas darbības
3. Iespējot SSH, izmantojot termināli, uz jums PI: sudo raspi-configgo uz: 5 saskarnes opcijas Iespējot SSH

4. Lejupielādējiet datorā Termius. Šī programma ļauj viegli izveidot savienojumu ar mūsu Raspberry Pi, izmantojot SSH.1. https://termius.com/2. Izveidojiet kontu

   3. Izveidojiet JAUNU HOST4. Piešķiriet Raspberry etiķeti (izvēlieties nosaukumu) 5. Ievadiet sava PI IP-ADRESSE no tīkla, kurā tas ir pieteicies (ja nezināt IP-ADRESSE, varat to meklēt, izmantojot programmu ar nosaukumu "ADVANCED IP SCANNER") 7. Ievadiet savu lietotājvārdu (pi pēc noklusējuma, ja tas nav mainīts) 8. Ievadiet savu paroli (pēc noklusējuma aveņu, ja tas nav mainīts) 9. Noklikšķiniet uz saglabāt 10. Veiciet dubultklikšķi uz jaunizveidotā saimniekdatora 11. Tiek parādīts ziņojums -> noklikšķiniet uz jā

Jūsu Raspberry ir jāpievieno datoram, izmantojot SSH

7. solis: reģistrētāja reģistrēšana

1. Iespējojiet kameru saskarnes opcijās: sudo raspi-configgo, lai: 5 saskarnes opcijas Iespējot kameras
2. Izveidojiet jaunu direktoriju savā /home /pi direktorijā cd /home /pisudo mkdir Desktop
3. Izveidojiet jaunu python failu darbvirsmas direktorijā cd Desktopsudo nano ctrl+ocall failu qrbooftemp.pyenterctrl+x
4. Instalēt paketi pyboof (numpy un py4j tiek instalēti automātiski), tas var ilgt līdz 40 minūtēm. Sudo pip3 install pyboof == 0.33.1
5. Palaidiet atjauninājumu (ja to nedarīsit, vēlāk, instalējot pakotnes, var rasties problēmas) sudo apt-get updatesudo apt-get install libpq-dev
6. Instalējiet postgreSQL un psycopg2, lai mijiedarbotos ar postgreSQL datu bāzi, izmantojot Pythonsudo apt-get install postgresqlsudo pip3 install psycopg2

8. solis: reģistrētāja reģistrēšana (temperatūras modulis)

Lai uzstādītu temperatūras moduli, tas ir jāpiestiprina pie Raspberry Pi ar DS18B20 sensoru. Modulis tiek uzstādīts, izmantojot 40 kontaktu galveni.

1. iespējot 1 vadu saskarnes opcijā sudo raspi-configgo: 5 saskarnes opcijas Iespējot 1-Wiresudo atsāknēšanu
2. iestatiet 1 vadu tapu uz 23. tapu un gpu_mem = 256sudo nano /boot/config.txt pievienojiet dtoverlay = w1-gpio, gpiopin = 23, pullup = ieslēdziet līdz faila maiņai gpu_mem = 128 līdz gpu_mem = 256
3. aktivizēt 1-Wiresudo modprobe w1-gpiosudo modprobe w1-thermsudo reboot
4. uzziniet savu DS18B20 adresi, tai jāsākas ar 28-… cd/sys/bus/w1/devicesl uzrakstiet adresi, tā vēlāk būs nepieciešama Python skriptā

9. darbība: lejupielādējiet un pielāgojiet Pyhton skriptu

1. Lejupielādējiet datorā Python skriptu un atveriet to teksta redaktorāhttps://github.com/gremax93/QR-Code-Water-Level
2. Kopējiet visu skriptu klipā (ctrl+a, ctrl+c)
3. Dodieties uz iepriekš izveidoto python failucd/home/pi/Desktopsudo nano qrbooftemp.py
4. Noklikšķiniet ar peles labo pogu, lai ievietotu skriptu
5. Mainiet temperatūras sensora adresi uz to, kuru iepriekš pierakstījāt
6. Mainiet postgresql savienojuma iestatījumus uz savu specifisko informāciju, kā norādīts skriptā
7. Saglabāt un izietctrl+oenterctrl+x

10. solis: WittyPi moduļa instalēšana

1. Lejupielādējiet instalācijas failu no Witty Pi wget
2. Palaidiet instalēšanas skriptu sudo sh installWittyPi.sh
3. Pārstartējiet sudo reboot

11. darbība. Veiciet dažas izmaiņas Java virtuālās mašīnas iestatīšanā

Šis solis ir nepieciešams, lai pārliecinātos, ka JVM sāksies, kad tiks izpildīts python skripts.

1. Dodieties uz direktoriju py4j un atveriet jawa_gateway.py cd /usr/local/lib/python3.5/dist-packages/py4jsudo nano jawa_gateway.pyset DEFAULT_CALLBACK_SERVER_ACCEPT_TIMEOUT = 20
2. Dodieties uz pyboof direktoriju un atveriet _init _. Pycd /usr/local/lib/python3.5/dist-packages/pyboofsudo nano _init _. Pyset while time.time () - start_time <20.0

12. darbība: iestatiet Cron Job

Šajā solī mēs iestatījām cronjob, kad aveņu zābaki. Tādā veidā katru reizi, kad Pi pamostas, mūsu pitona skripts tiek izpildīts.

1. Iestatiet cronjob un ierakstiet to žurnāla failā. Tas padara problēmu novēršanu efektīvāku. Crontab -e@reboot sleep 20 && sudo python3 /home/pi/Desktop/qrbooftemp.py >> /home/pi/Desktop/log.txt
2. Pievienojiet crontab citai rindai. Šī līnija nodrošina, ka tad, kad WittyPi failes Raspberry Pi atsāknēšanu jebkurā gadījumā.@Reboot miega 1500 && sudo rebootctrl+oenterctrl+x

13. solis: salieciet to visu kopā

1. Pārliecinieties, vai jūsu Pi ir izslēgts, ja nē, izslēdziet to tūlīt pēc izslēgšanas
2. Sakraujiet WittyPi savā Raspberry Pi un temperatūras moduli virs tā.
3. Skrūvējiet 3 moduļus kopā
4. Pievienojiet kameras moduli aveņu pi zero CSI portam
5. Pievienojiet sērfošanas nūju savam Raspberry Pi, izmantojot USB OTG kabeli
6. Pievienojiet strāvas kabeli WittyPi (nevis Raspberry Pi!)
7. Ielieciet visu korpusā un uzskrūvējiet vāku
8. Pievienojiet strāvas kabeli akumulatoram
9. Apsveicam, ka jūsu reģistrētājam vajadzētu darboties!

14. darbība: galīgā uzstādīšana

Šajos attēlos redzams uzstādītais reģistrētājs ar uzstādītu QR koda ūdens līmeni.

Mežizstrādātāji tika uzstādīti zem tilta, lai iegūtu optimālus rezultātus. Jāizvairās no tiešiem saules stariem.