基于 Arduino 和 IoT 云平台搭建物联网系统

原文：Building an IoT System Using Arduino and IoT Cloud Platform
责编：屠敏，关注物联网、移动开发领域，寻求报道或投稿请发邮件tumin@youkuaiyun.com。

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。

搭建 IoT 系统项目

构建这个项目，我们需要：

1. Arduino MKR1000；
2. 湿度传感器；
3. IoT 云平台 Carriots 的免费账户（点击这里创建账户）；
4. IFFT 账户（点击这里，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。

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。

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：

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：

1. 监控数据系统；
2. 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。

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