使用Blues Wireless將BLE傳感器數(shù)據(jù)路由到云端

描述

我住的地方有社區(qū)花園，您可以在那里種植香草和小作物。我認(rèn)為這是將社區(qū)聚集在一起的一項(xiàng)偉大舉措，也是開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的絕佳機(jī)會(huì)。

我很想監(jiān)測(cè)土壤的濕度，以便知道植物何時(shí)口渴需要水。監(jiān)測(cè)花園中的濕度和溫度等其他數(shù)據(jù)點(diǎn)也可能有助于繪制植物生長(zhǎng)情況圖表。

然而，問題是這些花園通常建在公共區(qū)域，幾乎沒有電源或數(shù)據(jù)插座，這給我的物聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃增加了額外的麻煩。

花園到云端

要使物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)真正獨(dú)立于網(wǎng)點(diǎn)，需要解決兩個(gè)問題：電源和數(shù)據(jù)。對(duì)于電力，我們有大量的能量收集解決方案，而對(duì)于花園，太陽(yáng)能是完美的選擇。但是對(duì)于數(shù)據(jù)，只有幾種方法是真正無(wú)線的：蜂窩或衛(wèi)星。衛(wèi)星數(shù)據(jù)在全球范圍內(nèi)可用，但非常昂貴。蜂窩數(shù)據(jù)更便宜，但您的運(yùn)營(yíng)商必須支持它。幸運(yùn)的是，Blues Wireless通過其支持 eSIM 的設(shè)備Blues Wireless Notecard使這一切變得非常簡(jiǎn)單。我不必通過復(fù)雜的流程來(lái)申請(qǐng)和購(gòu)買 IoT SIM。更好的是，500 MB 的數(shù)據(jù)已包含在內(nèi)，無(wú)需每月花費(fèi)來(lái)保持 SIM 上的數(shù)據(jù)線暢通。

本地采購(gòu)

擁有一個(gè)獨(dú)立于電源和數(shù)據(jù)的系統(tǒng)是很棒的。但是我想一次監(jiān)視幾個(gè)區(qū)域。這個(gè)設(shè)備的幾個(gè)倍數(shù)是不可擴(kuò)展的，我不喜歡在花園里到處都是蜿蜒的電線來(lái)到處種植傳感器。

所以我決定使用藍(lán)牙作為將本地傳感器節(jié)點(diǎn)橋接到由 Notecard 供電的主要設(shè)備的方法。藍(lán)牙非常適合在本地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)。它具有低開銷并保持低功耗，非常適合物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目。來(lái)自這些傳感器的數(shù)據(jù)直接橋接到 Blues Wireless 云服務(wù)Notehub，以定期處理并下載以供分析。

網(wǎng)絡(luò)圖

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堅(jiān)韌不拔

我將 Adafruit 的 nRF52840 Feather Express 與 CircuitPython 結(jié)合使用。它與 Blues Wireless 的 Cellular Notecard 配對(duì)，Notecarrier-AF與小型太陽(yáng)能電池陣列配對(duì)以確保電源獨(dú)立性。來(lái)自Volatic systems的6V 2W太陽(yáng)能電池連接到Notecarrier以提供太陽(yáng)能，并連接鋰聚合物電池以在陽(yáng)光不足的地方提供電力。

在我們出去在烈日下部署和調(diào)試傳感器之前（它可能會(huì)變得非常熱），我認(rèn)為首先在家里制作原型是有意義的。為了模擬我的其他傳感器，我使用了 Mijia BLE 溫度和濕度傳感器。它們是流行且便宜的家用傳感器，由電池供電并通過 BLE 廣播傳感器數(shù)據(jù)。

我在不同的地方放置了兩個(gè)這樣的傳感器。數(shù)據(jù)每 10 分鐘收集一次，每?jī)尚r(shí)上傳一次到服務(wù)器。

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代碼

代碼是用 CircuitPython 編寫的，以便于擴(kuò)展和原型設(shè)計(jì)。代碼的關(guān)鍵部分是包含 ENVservice 文件，該文件詳細(xì)說明了米家廣播的環(huán)境服務(wù) GATT 條目的預(yù)期特征。

Feather 會(huì)定期掃描包含此服務(wù)的藍(lán)牙廣告，并將連接到廣播此服務(wù)的任何設(shè)備。連接時(shí)，它將在關(guān)閉連接之前提取溫度和濕度數(shù)據(jù)。通過向 ENVservice 文件添加新的特征，可以為不同類型的傳感器捕獲和表示新的數(shù)據(jù)類型，例如雨量傳感器、土壤傳感器等。

list_of_devices = ble_scan.scanForDevices()
print(list_of_devices)
print("Getting data from devices")
list_of_collected_data = ble_scan.getInfoFromDevices(list_of_devices)

ble_scan.py文件中已經(jīng)表示了兩種類型的服務(wù)，其中包含用于掃描具有特定前綴的設(shè)備（在我的例子中為 ATC）并從這些設(shè)備收集數(shù)據(jù)的輔助函數(shù)。設(shè)備信息服務(wù)和環(huán)境服務(wù)作為可以探測(cè)數(shù)據(jù)的 BLE 服務(wù)的示例。

控制臺(tái)輸出

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從控制臺(tái)中的 Feather 收集的數(shù)據(jù)。在這個(gè)特定的收集點(diǎn)，溫度為 30.7 度，濕度為 72.01%：確實(shí)是非常炎熱的一天！我的植物肯定需要更多的水。

航線

以這種方式收集數(shù)據(jù)的好處在于 Notehub 已經(jīng)為您處理了所有身份驗(yàn)證和配置。我之前推出了自己的蜂窩模塊和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫朔浅＞哂刑魬?zhàn)性，因?yàn)樗茈y調(diào)試，但使用 Notehub，一切正常，數(shù)據(jù)正在等待我：不再需要嘗試插入正確的證書進(jìn)入設(shè)備。別誤會(huì)我的意思，我喜歡研究物聯(lián)網(wǎng)，但有些部分我不想花更多時(shí)間

Notehub 中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)

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下一步是將數(shù)據(jù)移動(dòng)到我們可以解析和處理它的地方。對(duì)我來(lái)說，我選擇使用谷歌云，因?yàn)槲沂煜ぴ摲?wù)，并且它與 Notehub 集成，但你可以推出自己的 webhooks，因?yàn)?Notehub 也支持它。

我通過使用 webhook.site 設(shè)置路由進(jìn)行測(cè)試（只花了 5 分鐘！），當(dāng)它工作時(shí)，我啟動(dòng)了一個(gè) Google Cloud Function 來(lái)接收端點(diǎn)請(qǐng)求并顯示它，我們可以看到 Notehub 有已成功將數(shù)據(jù)發(fā)送給 Google。

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在 Google Cloud 中，我在 BigQuery 中設(shè)置了一個(gè)簡(jiǎn)單的表，并讓 Cloud Function 將數(shù)據(jù)傳遞給它，隨后在 Google 表格中連接并可視化。這是一個(gè)很棒的儀表板，可以讓我快速安全地確定任何地方的溫度和濕度，而無(wú)需托管網(wǎng)站。

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如果您希望開始使用低功耗和低帶寬蜂窩物聯(lián)網(wǎng)，請(qǐng)查看Blues Wireless 提供的入門套件之一。