【教程】搭建一款监测土壤水分的物联网系统

在这篇文章中，我们将介绍如何搭建一款监测土壤水分的物联网系统，用于在土壤干燥时发出警报，提醒用户。本项目使用了 IoT 云平台 （http://t.cn/RJGCFD1）来管理警报系统，同时存储来自传感器的数据。众所周知，物联网是当今热门话题之一，它将改变我们的未来及生活方式。如今我们可以自己动手搭建物联网系统，因为市场上已有一些原型板，这使得我们不用花费太多金钱及精力就可以着手物联网项目。

1、搭建 IoT 系统项目

构建这个项目，我们需要：

·  Arduino MKR1000；
·  湿度传感器；
·  IoT 云平台 Carriots 的免费账户（点击 http://t.cn/RSJBG7F 创建账户）；

·  IFFT 账户（点击https://ifttt.com/discover了解更多）。

该项目的核心理念是搭建一个监测土壤水分的 IoT 系统，勘测土壤的湿度。Arduino MKR1000 控制传感器向 Carriots IoT 平台发送数据。Carriots 平台反过来存储来自传感器的数据，并检测存储的值何时达到阈值。下文我们会分享如何分析数据。现在可以假设 Carriots IoT 平台能够以某种方式调用一个 IFFT 服务，并向用户发送一个提醒的短消息。构建该 IoT 系统，我们可以探索如何使用 IoT 生态系统的组件。此外，该项目使用 LED 矩阵显示湿度土壤状态。接下来，我们看看具体怎么搭建。

2、检测传感器数据

第一步，我们必须读取传感器数据。该 IoT 项目使用了 YL-38 + YL-69 传感器，这个是可以插入要检查的土壤中的模拟传感器。那么如何将传感器连接到 Arduino，如下所示：

代码很简单。我们 从A1 引脚读取数据，然后计算湿度：

float moistureHum = analogRead(A1);

moistureHum = (1023 - moistureHum) * 100 /1023;

此外，还需将 Arduino MKR1000 连接到互联网，以便它可以发送数据：

#include "WiFi101.h"WiFiClient client;void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.print("Starting...");  if (WiFi.status() == WL_NO_SHIELD) {
    Serial.println("WiFi shield not present");    while (true);
  }
  connectToWifi();
}
connectToWifi() 包含：

void connectToWifi() {  while ( status != WL_CONNECTED) {   Serial.print("Attempting to connect to WPA SSID: ");   Serial.println(ssid);   // Connect to WPA/WPA2 network:
   status = WiFi.begin(ssid, pass);   // wait 10 seconds for connection:
  delay(10000);
 }
}
这样，如以上代码所述，我们可以管理显示湿度的 LED 矩阵。接下来就聚焦于物联网云平台上。

3、连接到 IoT 云平台

在将数据发送到云端之前，我们必须配置 Carriots 平台才能管理数据。 Carriots 使用了分层结构来对设备进行分组和管理。因此，在使用设备之前，必须创建此结构。用户一旦登录，先点击“Hierarchy”，再点击“ Project”，填写所需的数据，如下图：




下一步创建服务，填写所需的数据：




最后，创建组：




以上的步骤只需做一次。最后一步是配置设备。它表示我们用来发送数据的物理设备。该设备属于在最后一步创建的组，组属于服务，服务属于项目。配置步骤非常简单，如下图所示：




至此，配置步骤已完成。我们需将 Arduino 设备连接到 Carriots 并开始发送数据。上图中，Id.developer 这个参数很重要，它代表了将来自 Arduino 设备的数据绑定到 Carriots 设备的唯一标识符。另一个重要参数是 API 密钥。你可以在设置>API密钥菜单中找到它。为了发送数据，我们将这个函数添加到上面的代码中：

void sendData(float data) {  if (client.connect(server,80)) {
   Serial.println("Connected to the server....");
   String jsonData = "{\"protocol\":\"v2\",\"device\":\""+DEVICE_ID+                     "\",\"at\":\"now\",\"data\":{\"soil\":\""+
                     String(data)+"\"}}";  // Make a HTTP request
  client.println("POST /streams HTTP/1.1");  client.println("Host: api.carriots.com");  client.println("Accept: application/json");  client.println("User-Agent: Arduino-Carriots");  client.println("Content-Type: application/json");  client.print("carriots.apikey: ");  client.println(API_KEY);  client.print("Content-Length: ");  int thisLength = jsonData.length();  client.println(thisLength);  client.println("Connection: close");  client.println();  client.println(jsonData);
 }
}
注意该函数发送一个包含从传感器读取的数据的 JSON 有效载荷。必须在 loop（）方法中调用此函数。运行这个程序，我们可以发现设备向 Carriots 发送数据，如下所示：

4、监控物联网传感器数据

接下来是监控数据。通常在物联网系统中，我们不仅希望从传感器获取数据，而且当这些值超出特定值时，我们希望监视这些信息以采取完善措施。本项目中，当土壤太过干燥时，我们要告知用户。虽然 Carriots 拥有内置的电子邮件系统，但我们更倾向于与 Carriots 集成的另一个有用的平台，即 IFFT。该平台提供了多种集成服务。

为了提醒用户，我们需要两个组件：

·  监控数据系统；

·  警报系统。

作为监控数据系统，本 IoT 系统项目使用 Carriots 监听器。监听是分析输入值及应用特定规则的一个过程。当规则被验证时，它就会调用一个脚本。对于 Carriots 的有趣方面是，我们可以使用 Groovy 作为脚本语言来调用外部服务。

警报系统建立在 IFFT 上。在完成 Carriots 的任务之前，配置 IFFT 非常有必要。如上所述，当湿度达到阈值时，我们想要发送一条短消息提醒用户。为了实现这个功能，需要在 IFFT 中配置一个短消息服务。在此之前，我们需要一个免费的帐户。那么首先我们创建一个新的 Applet：




点击“+”添加服务并搜索“Maker”服务：



选择“Maker webhooks”来启用 IoT Maker。接下来配置 maker 服务，并填入触发发送消息进程的事件名称：






最后，启动发送消息服务，配置所有必需的参数，如目标号码和消息体：



现在，我们来看一下 Carriots 平台的监听器。首先创建一个新的监听器，调用与之前刚创建的 Applet 相关的 URL。当监听器调用 URL 时，IFFT 发送一条短消息。配置监听器流程如下图所示：




最后一步是配置表达式。我们可以使用 Groovy 写这个案例。

综上，我们可以验证当土壤水分低于阈值水平时，手机上是否会收到一条短信。

总结

通过本文，相信大家已经学会了如何使用传感器、Arduino 和 IoT 云平台构建 IoT 系统。也正如本文所述，我们可以集成现有的平台和服务来构建一款 IoT 系统。更多智能硬件相关行业交流、技术讨论请加QQ群：642391572，敲门暗号：我爱方案网。