Domotica

Huerto controlado por raspberry

soloelectronicos3 comentarios

Carolina Herrero nos propone un sistema de un sistema automatizado para riego  que  ademas  no precisa de conexión a Internet porque todas las medidas se  gestionan de forma interna y por tanto no precisan ningún servicio de IoT  para su  funcionamiento ( como por ejemplo Cayenne.com del que  hemos hablado numerosas ocasiones en este blog)

 

La idea principal de Carolina era construir un sistema de riego automático, controlado por diferentes tipos de sensores, de forma que el sistema tomase decisiones de modo automático  guiándose  en función de las condiciones del ambiente y la necesidad de riego que tiene la tierra según el grado de humedad  de modo que cuando las condiciones fuesen óptimas comenzase el riego(, siempre y cuando exista agua en el depósito)
Además su creadora  también quería que los datos se almacenaran de forma periódica en una base de datos local  mySQL  , y a través de una aplicación Web, con sus  credenciales poder acceder y ver un histórico gráfico de las mediciones de los sensores .
Para conseguir esto básicamente   ha utilizado:
  • Varios  Sensores
  • Una placa  Microcontroladora
  • Un Servidor local

Sensores

El sistema utiliza diferentes tipos de sensores, porque se requiere  controlar diversos valores como son :
  • Valores de la humedad de la tierra para lo que se usa un sensor conocido como YL-69, que consiste en dos picas que se encuentran enterradas en tierra de manera que controlando la resistencia de la tierra se puede conocer la humedad.Esta es una herramienta indispensable para un jardín conectado  pues por si mismo nos puede  recordar que debe regar las plantas de interior o para monitorear la humedad del suelo en su jardín . Se alimenta a: 3.3V-5V   y el modo de módulo de salida dual, salida digital, salida analógica más precisa

  • Para recoger los valores de humedad y temperatura ambiente se utiliza un  simple sensor DHT11 (si bien  un DHT22 hubiese sido  mas recomendable por su mayor precisión , aunque es cierto que su coste es algo mayor)                                                   
  • De la temperatura del suelo se encarga el DS18B20, un sensor sumergible y resistente a la humedad, que se usará para controlar la temperatura de la tierra. 
  • Por seguridad, y para evitar que las bombas funcionen en vacío, y puedan dañarse, es imprescindible controlar el nivel de agua que hay en el depósito, y estos se consigue con un sensor de nivel .Estos sensores pueden medir humedad entre el 10% -90% sin condensación con un consumo de menos de 20mA y ofreciendo una salida analógica con  un área de detección de 40mmx16mm
  •  Por último controlar si hay luz o no, para evitar el riego de noches se ha usado un sensor de luz, también conocido como resistencia LDR.

Arduino

El encargado de recoger todos los  valores  procedentes de los sensores descritos y tomar las acciones necesarias es una placa  sistema Arduino  que ha sido programado para recoger datos, actuar en función de los valores de dichos datos, y en última instancia se encarga de mandarlos a un servidor ( una Raspberry Pi) para su seguimiento estadístico  de modo que en principio si no nos interesa seguir esa traza perfectamente el proyecto quedaría únicamente con esta placa   y sus sensores .

Aquí su autora comparte  una parte del código encargado de recoger los datos, y enviarlos por el puerto serie.

//Función que se encarga de leer datos de todos los sensores
void leer_datos_sensores(){
  valor_ha = dht.readHumidity();             //Se lee la humedad en el ambiente
  valor_ta = dht.readTemperature();          //Se lee la temperatura en el ambiente
  valor_ht1 = analogRead(hum_tierra1);       //Se lee humedad en tierra en la zona1
  valor_na = analogRead(nivel_agua);         //Se mide el nivel de agua existente en el depósito
  valor_luz = analogRead(luz_ldr);           //Se lee la luz
  DS18B20.requestTemperatures();             //Prepara el sensor para la lectura
  valor_tt1 = DS18B20.getTempCByIndex(0);    //Se lee la temperatura en tierra en la zona 1        
}
//Función para enviar valores de los sensores por el puerto serie
void enviar_datos(){
  Serial.print(valor_ha);Serial.print(«,»);
  Serial.print(valor_ta);Serial.print(«,»);
  Serial.print(valor_ht1);Serial.print(«,»);
  Serial.print(valor_na);Serial.print(«,»);
  Serial.print(valor_luz);Serial.print(«,»);
  Serial.print(valor_tt1);Serial.print(«,»);
}

Servidor web y BBDD

Como servidor no podía ser de otra manera que optar  por una Raspberry PI conRaspbian, basada en Debian  y que  hace  de servidor  Base de Datos, y además también de de Servidor Web.
Como servidor web se usa el Servidor Web Apache funcionando junto con MySQL como servidor de BBDD.
Además para que Arduino y Raspberry se comuniquen entre sí, se requiere un script en Python, que se encarga de recibir los datos por el puerto Serie que Arduino está enviando de forma constante .
Básicamente este script recibe los datos de Arduino  , se conecta con la  BBDD MySql  e inserta los datos.
#!/usr/bin/python
#-*- coding: UTF-8 -*-
 
import MySQLdb
import serial
 
# Establecemos la conexión con la base de datos
bd = MySQLdb.connect(«host»,«user»,«pass»,«db» )
# Preparamos el cursor que nos va a ayudar a realizar las operaciones con la base de datos
cursor = bd.cursor()
 
#Inicia la comunicación con el puerto serie
PuertoSerie= serial.Serial(‘/dev/ttyACM0’, 9600)
#Lectura de datos
sArduino = PuertoSerie.readline()
#Separa la cadena en valores, cada valor hasta la coma es almacenado en una variable
sHumAmbiente,sTempAmbiente,sHumTierra1,sNivelAgua,sLuz,sTempTierra1=sArduino.split(«,»)
 
ha = float(sHumAmbiente)
ta = float(sTempAmbiente)
ht1 = int(sHumTierra1)
na = int(sNivelAgua)
luz = int(sLuz)
tt1 = float(sTempTierra1)
zona1 = 1
 
 
#Almacenamos los valores en tabla datos de la base de datos huerto
sql1=«INSERT INTO datos_huerto(hum_ambiente,temp_ambiente,hum_tierra,nivel_agua,luz,temp_tierra,id_zona) VALUES (%f,%f,%d,%d,%d,%f,%d)» % (ha,ta,ht1,na,luz,tt1,zona1)
 
try:
   # Ejecutamos el comando
   cursor.execute(sql1)
   bd.commit()
except:
   print «Error»
   bd.rollback()
 
# Nos desconectamos de la base de datos
bd.close()
Para se hacer esto  de forma periódica pero no constante, puede usarse  la herramienta Cron integrada en Raspbian, de manera que cada “X” minutos se ejecute el script en Python.
Para la parte de  visualización de los datos la autora opto  por o una aplicación Web sencilla, programada n Php, junto con pequeñas funciones en Javascript para controlar y validar ciertos campos. En el aspecto visual uso  el framework Bootstrap, asi como la  librería HighCharts para la creación de gráficas y así conseguir visualización de los datos muy atractiva.
arduino.png
Es muy importante que si le damos salida a internet a La Rasberry PI  nos cercioremos de que está segura. Para ello es interesante :
  • Modificar el archivo de configuración de Apache, para que ante un ataque muestre la mínima información posible sobre el servido
  • Encriptar el tráfico entre cliente y servidor mediante certificados SSL
  • Forzar para que el acceso siempre sea seguro vía peticiones del tipo  HTTPS.
 Finalmente esta es la lista de componentes utilizados para el sistema:
  • Arduino Mega 2560 Rev.3 x1
  • Raspberry Pi x1
  • Sensor de humedad de tierra YL-69 x 2
  • Sensor de temperatura y humedad ambiente DTH-11 x1
  • Sensor de luz LDR x1
  • Sensor de temperatura de tierra  SD18b20 x2
  • Sensor de nivel de agua x1
  • Placa de 4 relés 5V-220Vx1
  • Bombas de agua x2
  • Protoboard x1
  • Resistencias de pull-up de diferentes valoresx 12
  • Cableado y conectores –
  • Leds de diferentes colores x15
  • Bandeja de plástico x1
  • Piezas de policarbonato x2
  • Recipientes para depósito de agua y electrónica x2
  • Tarjeta SD  para Raspberry PI x1
  • Tubos de goteo x2
  • Plantasx 6
  • Fuente de alimentación 220V x1

Le damos nuestra mas sincera enhorabuena a Laura por su sistema que animamos a que siga perfeccionando así como compartiendo con la comunidad todos sus progresos

Datalogger de posicionamiento con Raspberry Pi y Azure

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CÓDIGO

AzureIoTRegistryManagerApp C #
Este es el código de acceso y gestión Azure Registro Hub IO, haciendo uso de la clase RegistryManager.
////The MIT License(MIT)
////Copyright(c) 2016 BardaanA

////Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal in the Software without restriction, including without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to the following conditions:

////The above copyright notice and this permission notice shall be included in all copies or substantial portions of the Software.

////THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.

using System;
using System.Threading.Tasks;

// These are the Microsoft's recommended libraries to access
// and make changes to Azure IoT Hub's Registry
using Microsoft.Azure.Devices;
using Microsoft.Azure.Devices.Common.Exceptions;

// This namespace which also dictates the name of the Assembly can be anything you desire.
namespace AzureIoTRegistryManagerApp
{
    class Program
    {
        // RegistryManager object which is going to do most of the work for our application
        static RegistryManager registryManager;
        // This here is the Connection String that you copied from the IoT Hub Shared Access Policies > iothubowner > Shared access keys; remember??
        static string connectionString = "Don't forget to replace this with your own connection string";
        // Keeps track of the registry access status
        static string registryAccessStatus = "";

        static void Main(string[] args)
        {
            try
            {
                // Let's try and create a Registry Manager using our connection string, shall we?
                registryManager = RegistryManager.CreateFromConnectionString(connectionString);
                registryAccessStatus = "Successfuly connected to the IoT Hub registry"; // Yay!
            }
            catch(Exception ex)
            {
                Console.WriteLine("Registry access failed!  {0}",ex.Message);  // Bummer!!
            }
            // Check if RegistryManager was created successfully
            if(registryManager != null)
            {
                Console.WriteLine("*****************************************************");
                Console.WriteLine("===== Welcome to the Azure IoT Registry Manager =====");
                Console.WriteLine();
                Console.WriteLine("++ {0} ++",registryAccessStatus);
                Console.WriteLine();
                int menuSelection = 0;
                while(menuSelection != 3)  // Loop to keep you going...
                {
                    Console.WriteLine("  1) Add device into registry");
                    Console.WriteLine("  2) Remove device from the registry");
                    Console.WriteLine("  3) Close this application");
                    Console.WriteLine("------------------------------------");
                    Console.Write("Enter your selection: ");
                    menuSelection = int.Parse(Console.ReadLine());
                    Console.WriteLine();
                    switch(menuSelection)
                    {
                        case 1:
                            Console.Write("Enter device name that you want to register: ");
                            string deviceName = Console.ReadLine();
                            Console.WriteLine();
                            if(deviceName.Length > 0 && !deviceName.Contains(" "))  // Weak validation :)
                            {
                                // Calling method that actually adds the device into the registry
                                AddDevice(deviceName).Wait();
                            }
                            else
                            {
                                Console.WriteLine("---");
                                Console.WriteLine("Enter valid name!");
                                Console.WriteLine("---");
                            }
                            break;
                        case 2:
                            Console.Write("Enter name of the device to be removed: ");
                            string deviceRemoveName = Console.ReadLine();
                            Console.WriteLine();
                            if(deviceRemoveName.Length > 0 && !deviceRemoveName.Contains(" "))  // Weak validation :(
                            {
                                // Calling method that actually removes the device from the registry
                                RemoveDevice(deviceRemoveName).Wait();
                            }
                            else
                            {
                                Console.WriteLine("---");
                                Console.WriteLine("Enter valid name!");
                                Console.WriteLine("---");
                            }
                            break;
                        case 3:
                            // Breaks out of the loop
                            break;
                        default:
                            Console.WriteLine("---");
                            Console.WriteLine("Choose valid entry!");
                            Console.WriteLine("---");
                            break;
                    }
                }
                // Closes the RegistryManager access right before exiting the application
                registryManager.CloseAsync().Wait();
            }
        }

        // Method used to add device into the Registry, takes in a string as a parameter
        private static async Task AddDevice(string deviceId)
        {
            // A Device object
            Device device;
            try
            {
                // Lets try and create a Device into the Device Registry
                device = await registryManager.AddDeviceAsync(new Device(deviceId));
                if(device != null)
                {
                    Console.WriteLine("Device: {0} added successfully!",deviceId); // Hooray!
                }
            }
            catch(DeviceAlreadyExistsException)  // What?
            {
                Console.WriteLine("---");
                Console.WriteLine("This device has already been registered...");// When did I do that??
                Console.WriteLine("---");
                device = await registryManager.GetDeviceAsync(deviceId);
            }
            Console.WriteLine();
            Console.WriteLine("Generated device key: {0}",device.Authentication.SymmetricKey.PrimaryKey);  // Now you're talking!
            Console.WriteLine();
        }

        // Method used to remove a device from the Device Registry, takes a string as a parameter
        private static async Task RemoveDevice(string deviceId)
        {
            try
            {
                // Lets try and get rid of the Device from our registry, using the device id.
                await registryManager.RemoveDeviceAsync(deviceId);
                Console.WriteLine("Device: {0} removed successfully!",deviceId);  // Yup!
            }
            catch(DeviceNotFoundException)
            {
                Console.WriteLine("---");
                Console.WriteLine("This device has not been registered into this registry!");  // Are you sure??
                Console.WriteLine("---");
            }
        }
    }
}

Fuente aqui