树莓派 + Windows IoT Core 搭建环境监控系统
树莓派 + Windows IoT Core 搭建环境监控系统
前言：Windows IoT 是微软为嵌入式开发板设计的一种物联网操作系统，运行Windows UWP（C# 开发），可以设计出丰富的交互界面，驱动GPIO，连接一些传感器做有意思的事，本文详细介绍如何使用它搭建一个环境监控系统，并将数据上传到Microsoft Flow云服务器。
工具：一台Windows 10电脑，树莓派3B/3B+，（8GB（以上）容量SD卡，读卡器。
传感器：DHT11温湿度传感器、BMP180气压计、BH1750FVI光强传感器、MQ-2烟雾传感器、蜂鸣器、若干杜邦线。
系统框架：
实现室内温湿度，光线强度，气压高度的采集，火灾情况的报警，数据的上传到云端。
（全是微软的一套，PowerBi部分没做）
PS：
- 本系统传感器驱动代码来自 https://github.com/ZhangGaoxing/windows-iot-demo
搬运至码云，加速Clone：https://gitee.com/xKryo/windows-iot-demo
- DHT11项目代码有一些问题，修改版本网盘下载：https://pan.baidu.com/s/11-EofiscGOnMuSyPgvFO1w 提取码：a2p1
- 本系统的完整代码：https://pan.baidu.com/s/1gTaC3vrEigzjzqDfF_uA1Q 提取码：quau
- Microsoft Flow服务器现在HTTP请求触发需要注册高级账户。
正文：
一、开发平台的搭建
1.树莓派安装Windows IoT
下载Windows 10 IoT Core Dashboard 和最新的固件：https://docs.microsoft.com/en-us/windows/iot-core/downloads，下载完成后解压出FFu固件，打开Dashboard并选择固件，设置密码，写入SD卡。
将SD卡插入树莓派，漫长的等待数次重启，中间需要通过鼠标对树莓派进行设置，最后进入系统：
通过仪表盘（Dashboard）的“我的设备”可以扫描到局域网的树莓派，浏览器输入IP:8080，输入用户名Administrator和刚刚设置的密码，进入Windows IoT的管理页面。
2.Visual Studio 2017安装，可以通过下载Visual Studio Installer安装：
二、第一个传感器驱动（DHT11 Demo）
以驱动DHT11为例，讲解将传感器连接树莓派，并编译打包程序并部署到树莓派。
1.DHT11连接树莓派，DHT11和树莓派的引脚定义如图，将DHT11的数据输出引脚连接GPIO4（07号引脚），电源（VCC）和地（GND）就近接入但不要接反。
2.VS 2017打开DHT11 Demo 项目（IDE可能会要求安装一些依赖的组件）
生成解决方案时，可能会出现证书过期：
双击打开项目Package.appxmanifest文件：
在新的窗口中选择打包一栏，弹出的窗口选择配置证书—创建测试证书（任意名称）
重新生成解决方案：
我的VS 2017出现了问题，不能远程调试，如果调试设置出现以下信息，则可以直接远程调试安装应用不用打包部署：
3.打包项目的安装程序包：
右键项目 – 应用商店 – 创建应用程序包 – 创建旁加载包：
选择生成包的路径，勾选合适的体系结构，点击创建，漫长等待生成完成：
进入浏览器后台管理页的Apps Manager选择打包好的应用，点击Install安装：
安装成功：
运行效果：
三、接入所有传感器
下载系统完整代码，用VS2017打开，里面有详细的注释，代码模块较为清晰，这里就不再分析代码功能了。
通过重新设计交互界面，接入BMP180气压计、BH1750FVI光强传感器、MQ-2烟雾传感器。
图中可看到传感器功能都已经实现，关于数据上传部分在后面会讲解。
系统设计的电路图：
对应树莓派引脚的连接图：
实物图如下，先在面包板上调试，再把所有传感器模块焊接在实验板上。
四、Microsoft Flow云服务
系统通过HTTP POST的方式，将数据打包成的JSON文件POST到流，服务器解析后执行流。
推荐先观看此视频：https://b23.tv/av21526828使用Microsoft Flow 快速采集IoT设备数据。
注意：微软Flow的服务器升级后，HTTP请求的触发器已不再支持免费的账户，如果不想注册，则跳过该部分，通过其他的方式上传到所需要的其他服务器。
尽管如此，还是记录一下之前连接Flow的过程。
以视频中的例子为基础，代码中数据封装及HTTP POST部分：
复制代码
1 using System;
2 using System.Diagnostics;
3 using System.IO;
4 using System.Threading.Tasks;
5
6 namespace Windows_IoT_Core
7 {
8 class PostFlow
9 {
10 private string Url { get; set; }
11 private string Str { get; set; }
12 public PostFlow(String httpUri , String jsonStr)
13 {
14 this.Url = httpUri;
15 this.Str = jsonStr;
16 }
17 public PostFlow(ViewModel view)
18 {
19 //由MS-Flow产生的Https请求Url
20 Url = "https://XXX";
21
22 //有效负载的请求正文 JSON架构
23 Str = "{nt"Temp" : " "+view.Temp+"" ,nt"Hum" : ""+view.Hum+"" ,nt"Bright" : ""+view.Ill+"" ,nt"Alt" : ""+view.Alt+"" ,nt"Press" : ""+view.Press+"" ,nt"Fire" : ""+view.Fire+"" ,nt"Time" : ""+view.Time+""n}";
24 }
25 public async Task DoPostAsync()
26 {
27 var request = System.Net.WebRequest.Create(new Uri(Url));
28 request.ContentType = "application/json";
29 request.Method = "POST";
30
31 using (var requestStrem = await request.GetRequestStreamAsync())
32 {
33 var writer = new StreamWriter(requestStrem);
34 writer.Write(Str);
35 writer.Flush();//清空缓存并发送
36 }
37
38 using (var resp = await request.GetResponseAsync())
39 {
40 using (var responseStream = resp.GetResponseStream())
41 {
42 var reader = new StreamReader(responseStream);
43 var result = reader.ReadToEnd();
44 Debug.WriteLine(result.ToString());
45 }
46 }
47 }
48 }
49 }
复制代码
服务器HTTP端触发JSON配置：
View Code
- 进入Microsoft Flow官网，注册免费账户
- 在“我的流”中新建，选择触发条件，通过搜索框搜索HTTP添加触发条件，填入JSON配置，现在免费账户搜索不到。
添加条件分支，如果发生燃气泄漏情况，推送报警和Outlook发送邮件，最终会将数据插入到Excel（OneDrive）。
具体邮件内容的设置：
- 制作好带表头的Excel文件，上传到OneDrive，Flow连接OneDrive，可以找到文件，然后关联JSON代码内容：
上传多次数据，可以看到表格中的内容如下：
如图发生r燃气泄漏，Flow会推送邮箱内容：
Microsoft Flow APP在Googe Paly 中下载，通过Flow APP 和OneDrive APP 在移动端查收：
五、总结
树莓派搭载Windows IoT接入传感器，基本的环境数据采集、数据展示、数据上传都已完成。使用微软的一套东西进行开发着实令人崩溃，所以不再深入了，1年前开发的，有些具体的步骤还不够清晰，现在总结起来感觉有点low。
