Anlagenüberwachungssystem mit AWS IoT

Notwendige Werkzeuge und Maschinen

3D-Drucker (generisch)

Apps und Onlinedienste

	Amazon Web Services AWS IoT
	Amazon Web Services AWS IAM
	Amazon Web Services AWS DynamoDB
	Amazon Web Services AWS SNS
	dweet.io
	Arduino-IDE

Über dieses Projekt

Stellen Sie sich vor, Sie fahren für eine Woche oder so in den Urlaub und machen sich Sorgen um Ihre Zimmerpflanze zu Hause. Hier ist ein großartiges Projekt, das Sie eine Woche vor Ihrer Abreise in den Urlaub unternehmen sollten.

Bauen Sie sich ein Anlagenüberwachungs- und Benachrichtigungssystem mit der folgenden Funktion auf

• Überwachen Sie die Temperatur, den Lichtwert und den Bodenfeuchtigkeitswert mit dweet.io
• ODER Verwendung des neuen Amazon IoT-Service zum Protokollieren von Daten in AWS – DynamoDB
• Verwenden Sie AWS -SNS-Benachrichtigung, um eine E-Mail an sich selbst zu senden, damit Sie Ihren Cousin/Nachbarn benachrichtigen können, die Pflanze schnell zu gießen oder Ihren Thermostat zu Hause zu überprüfen.

Darüber hinaus habe ich ein 3D-gedrucktes Gehäuse entworfen, um das Arduino Yun, das Grove-Shield und die Sensoren unterzubringen.

Wenn Sie daran interessiert sind, zu sehen, wie es meiner Anlage geht, finden Sie hier den Link 

http://dweet.io/follow/PlantMonitorTorontoON

Hier sind die Schritte, die Sie ausführen müssen, um den Build abzuschließen 

#1 Baue die Schaltung auf   mit dem Grove-Anschlussschild  Wie im schematischen Abschnitt des Projekts gezeigt, verbinden Sie im Grunde die 

• Temperatursensor auf A0
• Bodenfeuchtesensor an A1
• Lichtsensor auf A2
• Und mit einem 220-Ohm-Widerstand eine LED an Pin 2 anschließen 

#2 3D-Druck der STL-Dateien , angehängt in der  Abschnitt für benutzerdefinierte Teile und Gehäuse , Hier haben Sie 3 STL-Dateien zum Drucken, stellen Sie Ihre Slicing-Software auf 0,3 mm Schichthöhe und eine Fülldichte von mindestens 25 % oder höher

Der 3D-Druck sollte ungefähr 2 Stunden dauern. Laden Sie also die STL-Dateien herunter und starten Sie Ihren 3D-Drucker, während Sie die anderen Schritte unten ausführen

 #3 Bestimmung des Bodenfeuchtewertes

Laden Sie den unten angehängten Code (Bodenfeuchtigkeitswert) auf Ihr Arduino Yun hoch und bestimmen Sie den tooDryValue im folgenden Code. Wenn der Wert der Bodenfeuchtigkeit den tooDryValue unterschreitet, müssen Sie die Pflanze gießen. (und dieser Wert ist der Wert, den Sie wird im AWS-SNS-Zustand zum Senden einer E-Mail verwendet)

Hier ist das Video, in dem die Methode gezeigt wird, mit der ich den Toodry-Wert bestimmt habe  

#4 Lade Arduino-Code in Yun hoch, um  Daten auf dweet.io zu posten

Nachdem Sie sich nun für den toodryvalue entschieden haben, laden Sie die Datei ArduinoYunDweetIO.ino in den Yun hoch und ersetzen als Teil des Codes auch "PlantMonitorTorontoON" durch etwas mehr Bedeutung für Sie.

Hier ist ein Video, das den Upload von Sensordaten auf dweet.io testet

#5 Einrichten von AWS CLI auf Ihrem Computer (hier verwende ich einen Mac)

Um nun Daten mit AWS IoT in DyanamoDB zu protokollieren, müssen Sie ein Konto unter https://aws.amazon.com/free erstellen. Hier müssen Sie auch Ihre Kreditkartendaten angeben, aber für die unten stehende Anleitung sollten Sie dies nicht tun Kosten entstehen (wiederum hängt dies von der Region der AWS-Einrichtung ab)  

Erstellen Sie anschließend einen Ordner "AWS " auf Ihrem Mac und folgen Sie dem Link unten, um AWS CLI herunterzuladen und zu installieren

http://docs.aws.amazon.com/iot/latest/developerguide/installing-aws-cli.html

Ich benutze einen Mac, hier sind die Anweisungen, die ich befolgt habe

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

Hinweis:Am Terminal müssen Sie sich im gerade erstellten AWS-Ordner befinden

#6 Erstellen eines Dings mithilfe der CLI, das in der AWS IoT-Konsole angezeigt werden soll

Jetzt erstellen wir mit dem folgenden Befehl ein Ding in AWS IoT 

aws iot create-thing --thing-name "plantSystem" 

Weitere Informationen finden Sie unter dem Link

http://docs.aws.amazon.com/iot/latest/developerguide/create-thing.html

#7 Zertifikate erstellen 

Um die benötigten Zertifikate zu erstellen und zu aktivieren, geben Sie den folgenden Befehl ein  

aws iot create-keys-and-certificate --set-as-active --certificate-pem-outfile cert.pem --public-key-outfile publicKey.pem --private-key-outfile privateKey .pem 

Dieser Befehl erstellt die Zertifikate (3 PEM-Dateien) für Sie im AWS-Ordner, wie im Screenshot unten gezeigt

#8 Erstellen und Anhängen einer AWS IoT-Richtlinie an Ihre Zertifikate

Beginnen Sie mit dem Erstellen einer json-Datei im AWS-Ordner mit Ihrem bevorzugten Texteditor (ich bevorzuge Sublime Text 2) - nennen Sie die Datei policy.json

{ "Version":"2012-10-17", "Statement":[{ "Effect":"Allow", "Action":["iot:*"], "Resource":[ "*"] }]} 

Kopieren Sie dann den folgenden Befehl und fügen Sie ihn in Ihren Texteditor ein

aws iot create-policy --policy-name "PubSub" --policy-document file://./policy.json 

#9 Richtlinie an Zertifikat anhängen gefolgt von Zertifikat an Gerät anhängen

Geben Sie die folgenden Befehle nacheinander ein

$aws iot attach-principal-policy --principal "arn:aws:iot:xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx" --policy-name "PubSub"$ aws iot attach-thing-principal --thing-name "PlantSystem" --principal "arn:aws:iot:xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx" 

Eine einfache Möglichkeit, Ihr Zertifikat zu erhalten, wenn Sie es nicht notiert haben, besteht darin, zur AWS IoT-Konsole zu gehen, auf Ihr Zertifikat zu klicken und auf der rechten Seite Ihres Bildschirms zu den Details zu gehen. Von hier aus können Sie den Arn in das Terminal kopieren

Weitere Informationen finden Sie in der Dokumentation zu 

http://docs.aws.amazon.com/iot/latest/developerguide/secure-communication.html

# 10 Ihre Einrichtung auf Ihrem Computer überprüfen/testen und mit MQTT.fx testen

Um nun zu behaupten, dass das Setup auf Ihrem Computer durchgeführt wurde, laden Sie MQTT.fx über den unten stehenden Link herunter und installieren Sie es, um zu testen, ob das Setup funktioniert und wir in der Lage sind, Daten über AWS IoT zu veröffentlichen und zu abonnieren

http://mqttfx.jfx4ee.org/index.php/download

Für weitere Setup-Informationen und zum Herunterladen des Root-Zertifikats verwenden Sie den folgenden Link

http://docs.aws.amazon.com/iot/latest/developerguide/verify-pub-sub.html

- Hier in MQTT.fx müssen Sie Ihr Verbindungsprofil einrichten

- und verknüpfen Sie Ihre Zertifikate, die Sie im Rahmen der obigen Schritte heruntergeladen haben

Hier ist ein kurzes Video, das zeigt, wie Sie die Einrichtung auf Ihrem Computer testen können, der in meinem Fall ein MAC mit dem MQTT.fx-Tool ist.

Sobald Sie fertig sind und getestet haben, dass Ihr Setup in Ordnung ist, führen Sie die folgenden Schritte aus, um das Zertifikat auf den Arduino Yun hochzuladen

#11 Einrichten des Arduino Yun für die Kommunikation mit der AWS IoT-Cloud

Laden Sie die neueste Version des Arduino Yun SDK von github herunter und entpacken Sie sie in Ihren Arduino-Ordner "Libraries" 

https://github.com/aws/aws-iot-device-sdk-arduino-yun

Wenn Sie das Arduino Yun zum ersten Mal verwenden, folgen Sie den Setup-Anweisungen unter

https://www.arduino.cc/en/Guide/ArduinoYun

Grundsätzlich erfahren Sie über den Link, wie Sie den Arduino Yun so einrichten, dass er sich mit dem Heim-WLAN-Netzwerk verbindet.

Laden Sie dann die Prozessbeispielskizze Arduino IDE in Ihr YUN (Datei->Beispiele->Brücke -> Prozess). Dadurch wird bestätigt, dass Yun Zugriff auf das Internet hat. 

Legen Sie Ihre RootCA-Datei, Ihren privaten Schlüssel und Ihr Zertifikat in den Ordner certs, wie im Screenshot unten gezeigt

Als nächstes ändern Sie codebase_upload.sh und environment_setup.sh und ersetze [your_boards_IP] durch die IP-Adresse deines Boards und [your_boards_IP] durch dein Passwort

Führen Sie in Ihrem Terminal die folgenden Befehle aus, um den .sh-Dateien die Berechtigung zu erteilen. Dies dauert etwa 5-10 Minuten, wodurch die Zertifikate verschoben und installiert werden, python-openssl, pip, paho-mqtt auf dem Yun. Dies sind die Pakete, die Sie benötigen, um von Ihrem Yun aus mit der AWS-Cloud zu kommunizieren (in unserem Fall als PlantSystem bezeichnet)

$chmod 755 codebase_upload.sh$./codebase_upload.sh$chmod 755 environment_setup.sh$./environment_setup.sh 

Für die Installation unter Linux/Windows folgen Sie dem Link unter 

https://github.com/aws/aws-iot-device-sdk-arduino-yun#installation

Als Teil des nächsten Paares, das AWS CLI verwendet, erstellen wir jetzt eine Tabelle in DynamoDB, um Sensordaten zu posten

#12 Erstellen einer IAM-Rolle und Erteilen von Berechtigungen

Um Daten in die DynamoDB-Sensortabelle einzugeben, die wir im nächsten Schritt erstellen werden, müssen wir eine IoT-Regel erstellen, die auf die von AWS empfangene MQTT-Nachricht reagiert. Dazu müssen wir eine Rolle erstellen und gewähren es sind Berechtigungen erforderlich

Erstellen Sie eine Json-Datei rolePolicy.json

{"Version":"2012-10-17", "Statement":[{ "Sid":"", "Effect":"Allow", "Principal":{ "Service":" iot.amazonaws.com" }, "Action":"sts:AssumeRole" }]} 

und um die Rolle zu erstellen, führen Sie den folgenden Befehl im Terminal aus

aws iam create-role --role-name iot-actions-role --assume-role-policy-document file://./rolePolicy.json 

Erstellen Sie eine weitere json-Datei policy.json

{ "Version":"2012-10-17", "Statement":[{ "Effect":"Allow", "Action":[ "dynamodb:*", "lambda:InvokeFunction"] , "Ressource":["*"] }]} 

Rufen Sie dann create-policy auf und geben Sie das IAM-Richtliniendokument an

aws iam create-policy --policy-name iot-actions-policy --policy-document file://./policy.json 

Und schließlich hängen Sie die Richtlinie an die Rolle an, indem Sie - ändern Sie den Richtlinien-ARN in den ARN, den Sie im vorherigen Schritt erhalten haben

aws iam attach-role-policy --role-name iot-actions-role --policy-arn "arn:aws:xxxxxxxxxxxx:policy/iot-action-policy" 

http://docs.aws.amazon.com/iot/latest/developerguide/config-and-test-rules.html

#13 Einrichten der Tabelle in DynamoDB in der AWS-Konsole

Als Teil dieses Schritts erstellen wir eine DynamoDB in der AWS-Konsole

Tabellenname :plantSensor

Partitionsschlüssel :Schlüssel

Sortierschlüssel :Zeitstempel

und setzen Sie auch Ihre Lesekapazitätseinheiten und Schreibkapazität auf 1.

#14 Erstellen einer Regel zum Einfügen von Daten in die PlantSensor-Tabelle

Erstellen Sie eine JSON-Datei - plantdatarule.json (ändern Sie hier den roleArn-Wert im Abschnitt unten, gehen Sie zu IAM->Roles->iot-action-role, um den Arn zu erhalten)

{ "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" } }]} 

Führen Sie dann den folgenden Befehl auf Ihrem Terminal aus

aws iot create-topic-rule --rule-name plantDataToDynamoDB --topic-rule-payload file://./plantdatarule.json 

Wenn Sie jetzt zur AWS IoT-Konsole gehen, sollten Sie eine erstellte Regel namens "PlantDataToDynamoDB" sehen, wie im Screenshot unten gezeigt ('' ignorieren Sie die E-Mail-Senderegel, die als Teil der folgenden Schritte bereitgestellt wird.)

Führen Sie mit MQTT.FX einen Schnelltest durch, um zu sehen, ob Datensätze in der erstellten Tabelle erstellt werden.

#15 Laden Sie die Arduino-Skizze hoch, um Daten vom Yun in AWS IoT zu veröffentlichen

Hier beginnen Sie mit dem Herunterladen der ArduinoJSON-Bibliothek von github unter

https://github.com/bblanchon/ArduinoJson

Laden Sie nun die Dateien YunAWSIoTDynamoDB,ino und aws_iot_config.h aus dem  Codeabschnitt unten herunter und laden Sie sie auf Yun hoch.

Öffnen Sie Ihren seriellen Monitor und Sie sollten die Temperatur, den Lichtwert und den Bodenfeuchtigkeitswert sehen, die an die DynamoDB gesendet werden.

Wenn Sie schon einmal AWS waren, können Sie alle möglichen großartigen Dinge tun, indem Sie die Lambda-Funktion einrichten und Datenkinese posten ...

Hinweis: Wenn Sie dies dauerhaft einrichten möchten, vergessen Sie nicht, die Verzögerung am Ende der Schleife zu erhöhen, um das Zeitintervall für die Veröffentlichung in DynamoDB zu verlängern, damit Ihnen keine zusätzlichen Kosten entstehen . Weitere Informationen zu den Preisen finden Sie unter https://aws.amazon.com/iot/pricing/

#16 Einrichten einer AWS-IoT-SNS-Regel zum Empfangen und E-Mailen, wenn Ihr Bodenfeuchtigkeitswert unter einen Schwellenwert fällt.

Im Wesentlichen umfasst dieser Schritt das Einrichten einer einfachen SNS-Benachrichtigungsbasis für die AWS IoT-Regel.

Beginnen Sie mit der Zuweisung der folgenden Richtlinien zu der AWS-Rolle (iot-action-role), die Sie im vorherigen Schritt in der IAM-Konsole erstellt haben

-AmazonSNSRole

-AmazonSNSFullAccess

Erstellen Sie anschließend in der SNS-Konsole ein Thema namens sendMail und erstellen Sie ein Abonnement und geben Sie Ihre E-Mail-Adresse auf Ihrem Telefon ein, um benachrichtigt zu werden, wenn der Bodenfeuchtigkeitswert NIEDRIG ist.

Kehren Sie nun zur AWS IoT-Konsole zurück und erstellen Sie mithilfe der Schaltfläche + Ressource erstellen eine Regel namens E-Mail senden und geben Sie die folgenden Informationen ein

• Name:E-MailSenden
•  Attribut:mositValue (dies sollte mit dem Json-Wert übereinstimmen, den Sie als Teil Ihres Themas im Arduino-Code posten)
•  Themenfilter: topic/plantdata
•  Bedingung:as moistval <250 (dies ist der Wert, den Sie in den ersten Schritten der Anleitung ermittelt haben)
• Aktion auswählen:Nachricht als Push-Benachrichtigungs-SNS senden
• SNS-Ziel:sendEmail
•  Rolle:iot-action-role

Sobald Sie fertig sind, sollte Ihre Konsole wie im Screenshot unten aussehen

Hier ist eine Beispiel-E-Mail, die ich erhalten habe, als ich den Bodenfeuchtigkeitssensor aus einem Glas Wasser entfernt habe

Um mehr über AWS-SNS zu erfahren

https://aws.amazon.com/sns/faqs/

#15 Zusammenfügen der 3D-gedruckten Teile und Hinzufügen zum Topf.

Sie benötigen eine 4x40-Schraube und -Mutter, um das 3D-gedruckte Teil des Black-Soil-Pokers am Basisteil des Arduino Yun zu befestigen.

Der obere Teil rastet einfach ein. Denken Sie daran, die obere Öffnung auf Ihr Fenster zu richten und die Bodenfeuchtigkeit in den Topf zu stecken. Und den Yun mit einem Micro-USB-Kabelstecker an eine Wandsteckdose anschließen.

Bitte beachten Sie, dass ich immer noch die fantastische Welt von AWS erforsche und lerne und von den Funktionen der AWS-Konsole beeindruckt bin. Wenn Sie AWS also schon länger verwenden, posten Sie einen Kommentar oder einen Vorschlag für eine Funktion, die Sie haben würden gerne gesehen/zutreffend für das Anlagenüberwachungsprojekt.Danke ..

Code

• BodenFeuchtigkeitswert
• ArduinoYunDweetio
• ArduinoYunAWSIoTDynamodb
• aws_iot_config.h

SoilMoistureValueArduino

//@CarmelitoA -Hauspflanzenüberwachungsprojekt zur Bestimmung des Bodenfeuchtewertsconst int MoisturePin =A1; // Grove-Feuchtigkeitssensor, der an A1 des Grove Shieldconst angeschlossen ist int ledPin =2;int MoisturValue =0;int tooDryValue =250; // Ändern Sie diesen Wert basierend auf Ihrem Ergebnisvoid setup () {Serial.begin (9600); pinMode(ledPin,OUTPUT);digitalWrite(ledPin,LOW);}void loop() {moisturValue =analogRead(moisturePin);Serial.print("Feuchtigkeitssensor =");Serial.println(moisturValue); // Überprüfen Sie den Wert für mit trockenem Sand und dann mit nassem Sandif (moisturValue  
ArduinoYunDweetioArduino 
 Senden von Sensordaten an dweet.io mit Arduino Yun
 // Erstellt von @CarmelitoA für das House Plant Monitoring-Projekt - Hochladen von Daten auf dweet.io. (CC BY-SA https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)#include #include #define SITE_URL "www.dweet.io"#include 
ArduinoYunAWSIoTDynamodbArduino 
 Sketch, um Sensordaten in AWS -DynamoDB zu posten, müssen Sie auch aws_iot_config.h als neue Registerkarte in der Arduino IDE hinzufügen.
//Erstellt von @CarmelitoA 16.01.2016 für das House Plant Monitoring-Projekt. Fühlen Sie sich frei zu remixen und zu modifizieren#include #include #include "aws_iot_config.h"#include char data[80];StaticJsonBuffer<200> jsonBuffer;//#define SITE_URL "www.dweet.io" //Kombinieren von YunClient.h mit diesem Beispiel, um in Dweet zu posten, was zu Konflikten führt, siehe ArduinoYunDweetio.ino#include  //Hinzugefügt für Temperaturberechnungenconst int MoisturePin =A1; // Grove-Feuchtigkeitssensor an A1 des Grove Shieldconst angeschlossen int ledPin =2;int MoisturValue =0; // Variable zum Speichern des vom Sensorconst kommenden Werts int tooDryValue =250; // ÄNDERN Sie diesen Wert basierend auf Ihrem Test, wie viel Feuchtigkeit der Boden haben sollte, weniger als dieser Wert schaltet die LED ein, was bedeutet, dass Sie die Pflanze gießen müssen. TooLowTemp =20; // ÄNDERN, Temperatur in Grad C basierend auf der Art Ihrer Zimmerpflanze. Wenn die Temperatur niedriger als der Wert ist, wird die LED rot // Temperatursensor defsconst int B =4275; // B-Wert des Thermistorconst int R0 =100000; // R0 =100kconst int pinTempSensor =A0; // Grove - Temperatursensor mit A5//Lichtsensor verbindenconst int lightPin =A2; unsigned long lastConnectionTime =0; const unsigned long postingInterval =10L * 1000L; //Ändere diesen Wert, um das Buchungsintervall zu erhöhenaws_iot_mqtt_client myClient; // init iot_mqtt_clientchar msg[32]; // Lese-Schreib-Pufferint cnt =0; // Schleife countsint rc =-100; // Rückgabewert placeholderbool success_connect =false; // ob es verbunden ist // Grundlegende Callback-Funktion, die die Messagevoid ausdruckt msg_callback(char* src, int len) { Serial.println("CALLBACK:"); int ich; for (i =0; i  
aws_iot_config.hArduino 
 Add as a new tab in the Arduino IDE
/* * Copyright 2010-2015 Amazon.com, Inc. or its affiliates. Alle Rechte vorbehalten. * * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"). * You may not use this file except in compliance with the License. * A copy of the License is located at * * http://aws.amazon.com/apache2.0 * * or in the "license" file accompanying this file. This file is distributed * on an "AS IS" BASIS, WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either * express or implied. See the License for the specific language governing * permissions and limitations under the License. *///@carmelitoA modified the value for the plant monitoring project#ifndef config_usr_h#define config_usr_h// Copy and paste your configuration into this file//===============================================================#define AWS_IOT_MQTT_HOST "XXXXXXXXXXX.iot.us-west-2.amazonaws.com" // your endpoint#define AWS_IOT_MQTT_PORT 8883 // your port#define AWS_IOT_CLIENT_ID "clientYun2" // your client ID#define AWS_IOT_MY_THING_NAME "PlantSystem" // your thing name#define AWS_IOT_ROOT_CA_FILENAME "rootCA.pem" // your root-CA filename#define AWS_IOT_CERTIFICATE_FILENAME "cert.pem" // your certificate filename#define AWS_IOT_PRIVATE_KEY_FILENAME "privateKey.pem" // your private key filename//===============================================================// SDK config, DO NOT modify it#define AWS_IOT_PATH_PREFIX "./certs/"#define AWS_IOT_ROOT_CA_PATH AWS_IOT_PATH_PREFIX AWS_IOT_ROOT_CA_FILENAME // use this in config call#define AWS_IOT_CERTIFICATE_PATH AWS_IOT_PATH_PREFIX AWS_IOT_CERTIFICA TE_FILENAME // use this in config call#define AWS_IOT_PRIVATE_KEY_PATH AWS_IOT_PATH_PREFIX AWS_IOT_PRIVATE_KEY_FILENAME // use this in config call#endif
 

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