基于網(wǎng)絡(luò)的InqWeather氣象站

描述

InqWeather是一個(gè)簡(jiǎn)單的基于網(wǎng)絡(luò)的氣象站。它是一個(gè)正在進(jìn)行的項(xiàng)目的一部分，用于在我們當(dāng)?shù)氐墓矆D書館和社區(qū)學(xué)院教授介紹性 Arduino、物聯(lián)網(wǎng)和基于 Web 的編程技術(shù)。

硬件

InqWeather硬件非常簡(jiǎn)單：

• 1 個(gè)基于 ESP8266 的 NodeMCU 或 WeMos

• 1 面包板

• 1 BMP180 溫度/壓力傳感器分線器，使用 I2C

• 1 AHT10 溫度/濕度傳感器分線器，使用 I2C

• 4 跳線

簡(jiǎn)單接線

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InqWeather 接線

我們利用 I2C 作為多目標(biāo)串行通信總線。換句話說(shuō)，我們可以只使用 4 根電線來(lái)服務(wù)兩個(gè)傳感器。請(qǐng)注意 BMP180 和 AHT10 板的引腳 VIN、GND、SCL 和 SDA 如何位于相同的面包板行上。這樣，僅使用我們處理器的兩個(gè)數(shù)據(jù)引腳就可以查詢兩個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)。

• 紅線——NodeMCU 3V 引腳到傳感器的 VIN

• 黑線 – NodeMCU G 引腳到傳感器的 GND

• 黃線——NodeMCU D1 引腳到傳感器的 SCL

• 橙色線 - NodeMCU D2 引腳到傳感器的 SDA

服務(wù)器端草圖

新版本（5.0）有所增長(zhǎng)。主要的源代碼草圖仍然是大約 200 行，完全注釋。這些行中只有大約 30 行用于創(chuàng)建 Web 服務(wù)器。Sketch 的其余部分是傳感器和項(xiàng)目特定計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)處理。該代碼的一些功能包括：

• InqPortal Web 服務(wù)器公開(kāi)客戶端 UI，提供客戶端-服務(wù)器通信并大大減少與 InqWeather 交互所需的編碼。您會(huì)注意到?jīng)]有代碼執(zhí)行顯式發(fā)送和接收。這一切都在透明地處理，因此開(kāi)發(fā)人員可以只專注于手頭的項(xiàng)目……一個(gè)氣象站！

• 展示一個(gè)持久的、已發(fā)布的變量 -高度= 用于將您所在位置的氣壓轉(zhuǎn)換為氣象服務(wù)報(bào)告的等效海平面壓力的因子。同樣在 5.0 版本中，我們添加了多個(gè)客戶端可修改變量以支持自定義 Zambretti 天氣預(yù)報(bào)算法。

• 發(fā)布只讀變量以傳播當(dāng)前溫度、濕度、壓力 Zambretti 結(jié)果。我們希望在測(cè)試和演示期間有一個(gè)更加動(dòng)態(tài)的界面，所以這些變量每秒更新一次。

• 發(fā)布只讀變量以傳播每分鐘的溫度、濕度和壓力。這些是所有 1 秒讀數(shù)的累積一分鐘平均值。這些是應(yīng)該用作氣象站的。

• 使用循環(huán)緩沖區(qū)存儲(chǔ) 3 小時(shí)的壓力讀數(shù)。這些被用作 Zambretti 天氣預(yù)報(bào)算法的主要輸入之一。

• 您甚至不必輸入此內(nèi)容。當(dāng)您從 Arduino IDE 庫(kù)管理器下載InqPortal庫(kù)時(shí)， InqWeather就是示例之一。

• 我們現(xiàn)在有第二個(gè)文件Zambretti.h來(lái)處理所有預(yù)測(cè)計(jì)算。

客戶端應(yīng)用程序

InqWeather具有三個(gè)不同的應(yīng)用程序（網(wǎng)頁(yè)）來(lái)顯示結(jié)果。這些大多是裝飾性的，可以很容易地更改為裝飾性或功能……顯然無(wú)需重新編譯。下面顯示了上傳到InqWeather/InqPortal服務(wù)器的文件（Web 內(nèi)容）列表。

InqWeather 客戶端應(yīng)用程序的 Web 內(nèi)容

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版本 1 – 純數(shù)字

純數(shù)字網(wǎng)頁(yè)是默認(rèn)網(wǎng)頁(yè)——這意味著如果在瀏覽器的 URL 地址行之后沒(méi)有定義 html 文件，它將被調(diào)用。這是實(shí)際使用index.html的標(biāo)準(zhǔn) Web 服務(wù)器默認(rèn)設(shè)置。

• 它顯示兩個(gè)溫度，因?yàn)閮蓚€(gè)傳感器都提供溫度。（標(biāo)簽旁邊的一小部分）通常，我們可能不會(huì)同時(shí)使用兩者，但在課堂上，我們希望展示傳感器制造的可變性。

• 溫度從服務(wù)器提供的°C 修改為客戶端的°F。index.js源代碼文件進(jìn)行了更改。如果您是°C 類型的人，請(qǐng)刪除明顯的等式，您將得到°C。這是一個(gè)重要的概念，我們攔截服務(wù)器提供的原始數(shù)據(jù)并根據(jù)客戶端用戶的上下文對(duì)其進(jìn)行更改。在這個(gè)例子中，InqWeather 服務(wù)器的一個(gè)觀察者可能更喜歡°C，而另一個(gè)°F。兩者都可以有自己的方式，服務(wù)器不必為細(xì)節(jié)煩惱。

版本 2 – 模擬

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模擬版 ()

在這個(gè)版本中，我們想要演示使用現(xiàn)成的 JavaScript 庫(kù)。在上課的時(shí)候，我們一時(shí)興起把它從網(wǎng)上下載下來(lái)，在閱讀了網(wǎng)站的文檔大約十分鐘后把它拍了下來(lái)。為他的圖書館MykhaIloStadnyk 大聲疾呼……尤其是為他的國(guó)家。

版本 3 – 預(yù)測(cè)

InqWeather 現(xiàn)在包括基于 Zambretti 的預(yù)測(cè)

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InqWeather使用一個(gè)循環(huán)緩沖區(qū)來(lái)保存過(guò)去三個(gè)小時(shí)的壓力讀數(shù)。它現(xiàn)在使用這些值來(lái)提供 Zambretti 算法進(jìn)行預(yù)測(cè)分析所需的重要信息。Zambretti 算法創(chuàng)建于 1915 年，遠(yuǎn)早于數(shù)字計(jì)算機(jī)，它利用大氣壓力和過(guò)去三個(gè)小時(shí)內(nèi)的壓力變化來(lái)得出 26 種不同天氣預(yù)報(bào) (AZ) 中的一種。InqWeather Sketch（服務(wù)器）將這個(gè)值發(fā)送到任何客戶端，只要它發(fā)生變化。客戶端應(yīng)用程序（在本例中為changed.jsfile) 獲取該值，查找天氣描述并顯示它。它還檢查具有相同名稱的圖像（A.jpg、B.jpg... Z.jpg）并找到最接近的可用圖像以顯示為背景。

以編程方式，它的主要演示點(diǎn)是關(guān)注點(diǎn)分離。服務(wù)器提供 Zambretti 信函，但客戶端可以以不同的方式顯示結(jié)果。所有描述都可以從 1915 年的原始字符串更改為 21 世紀(jì)更相關(guān)的內(nèi)容或任何語(yǔ)言。只需更改 changed.js 文件中的值并將其上傳到 InqWeather 服務(wù)器。只需將圖片命名為所需的條件，就可以更改背景（例如...在您的前門拍攝天氣狀況的圖片）。在上面的例子中 N.jpg并將其上傳到服務(wù)器。無(wú)需更改代碼。客戶端應(yīng)用程序?qū)?a target='_blank' class='arckwlink_none'>檢測(cè)可用圖像并在適當(dāng)時(shí)顯示它。

100 小時(shí)測(cè)試結(jié)果

在測(cè)試的前 100 小時(shí)內(nèi)， InqPortal管理員正在監(jiān)視服務(wù)器。它能夠配置歷史記錄儀以跟蹤重要的系統(tǒng)性能指標(biāo)以及您的任何數(shù)字輸出。在這里，我們有 100 小時(shí)的數(shù)據(jù)顯示 AHT10 和 BMP180 的溫度以及濕度和海平面歸一化氣壓。它還跟蹤三個(gè)小時(shí)的壓力變化。

100 小時(shí)查詢天氣輸出

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期貨

現(xiàn)在就是這樣。InqWeather 是一個(gè)很棒的教學(xué)/學(xué)習(xí)項(xiàng)目。如果您對(duì)未來(lái)的補(bǔ)充有任何建議，請(qǐng)告訴我……特別是如果它們可以用作未來(lái)學(xué)生的教學(xué)時(shí)刻。