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  d& ^' g% _* ~- u0 O7 l

Azure Stream Analytics自动监视传感器，可在发生危险时发送推文和警报。也可通过智能手机控制。

1 x) ^+ a, L8 B5 g' E

" ~8 T5 S/ e+ E+ n, O0 E& ?, p6 f

这个项目中使用的东西

硬件组件

Arduino MKR1000       ×     1      

SparkFun Graphic LCD 84x48 - 诺基亚5110    ×      1      

Texas Instruments LM2596 DC-DC 4.5-40V可调节降压电源模块     ×         1      

DHT11温湿度传感器（4针）      ×     1      

ElecFreaks MQ-5气体传感器    ×     1      

KEYES火焰传感器模块   ×         1      

恩智浦74LS00 TTL四路2输入正与非门     ×        1      

ST STM32L4，STM32F7STB75NF75 N沟道功率MOSFET     ×       3      

气流电磁阀常闭    ×   1      

2线点火线圈      × 1      

电阻10k欧姆      ×  2      

电阻4.75k欧姆        ×         1      

面包板（通用）       ×         1      

33欧姆10W电阻绕线   ×       1      

跳线（通用）          ×  1      

SparkFun DC桶式千斤顶适配器     ×  1      

用于电压调节器或MOSFET的散热器散热器   ×   3      

1N4007  - 高电压，高电流额定二极管         ×     1      

: B+ N* i" v0 Y# l$ q1 T4 [

手动工具和制造机器

烙铁（通用）         

3D打印机（通用）        

绳钻

在我国，天然气压力在需求高峰时段内全天波动。每年有无人看管的加热器有很多人丧生，一氧化碳中毒。

这个项目的灵感来自一个冬天的夜晚，当我女儿的房间太冷，但我不能在她睡觉时让加热器保持开启状态。

当我开始设计这个项目的时候，我想，如果我把一个支持WiFi的控制器如MKR1000放在那里，那么除了安全之外我还可以做很多很酷的事情。这就是智能手机连接，使用摩托车零件自动点火的情况。

框图

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/ {( [1 _& Y! Y; ~+ R

加热器通过物联网中心向Azure发送遥测数据。Stream Analytics正在对设备数据进行近乎实时的分析，并将根据配置的SQL请求发布警报。Worker角色将获取Stream Analytics生成的警报，并通过IoT Hub将警报转发给设备。

% u$ q- U! C9 ?1 S' Y

如果您有足够的气体和电子工作经验，可尝试此项目。

为避免火灾危险，在将纸板和电子设备连接到燃气设备时要小心。

& h, _  O( t. Q
6 D$ }( T& T! g8 x( N, J, @) g$ R

硬件设置

' P3 [' ~8 T, B6 G; m) h

在构建此项目时，MKR1000未发布且文档未公开。我担心的是MQ5气体传感器使用加热器，如果连接到MKR1000电源，可能无法满足电流需求。为安全起见，我使用降压转换器为模块提供5v工作电压。然后在板载稳压器上使用MKR1000提供3.3V工作电压。

. B4 u8 M1 e  v: W

如果您有来自Sparkfun的符合3V标准的MOSFET，如FQP30N06L，那么您不需要Quad NAND芯片，但您需要将MOSFET的电压拉低的10k电阻。

我强烈建议使用可测量电流的台式电源。这将非常有用的，当您在软件或布线中出错并且意外地让MOSFET导通或处于浮动状态时。桌面电源电流消耗会将在您闻到燃烧的硅的味道之前提醒您

DHT11安装

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: h, K, |$ k$ w6 r& Q) r( G7 u4 R4 J

温度传感器安装

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0 d% F% b0 I9 J8 f5 s' J7 c
6 P2 G/ c/ @" W$ d" j  k9 \

液晶显示

2 n% S1 ?6 G. ?( Y# |, c- ]; B% C

' T1 s  c# N7 S, S

火焰传感器

( _/ h  J  Q' q. j/ |1 \- V3 k! e
5 S" s! b, J; t$ T. {, h
! t: t  K! i# l

带盖的火焰传感器

0 T) G3 N6 y* o. R* ^9 |9 ?

1 V% B) r  ?& s" b

添加气体传感器

9 k# x2 c+ b, h5 t

3 K- U; y5 b* z6 w# M# W$ r+ n% u

制作盒子

* Y! s% W' p% l9 h
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7 _! m, f  E+ Z0 M- W% P$ i+ |

7 }6 D- e, D6 }6 U# P
" x) G1 |& ?& f# y
2 j& t4 l- Z! Y& w% X

我只是用了一个旧鞋盒，然后把它切成我的规格。激光切割亚克力板是我的第一选择。

) L8 h3 F# [/ w; S

钻孔

需要一个好的钻头来钻孔

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点火线圈需要连接到金属体上

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/ Z4 q/ f, U8 g* D, q, B9 D
' X0 i$ \  M+ m9 W
& h7 F; h* }' r3 {2 Q

电磁阀故障排除

装配后我意识到我的螺线管漏气了。我打开它，在它的磁盘上发现了洞。用一点点超级胶水固定它。

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% U5 G% x! _& k

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使用聚四氟乙烯胶带棉线密封

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2 `; W1 |- d, }/ u  v) B% r
& A$ |$ [; _% t

这是我检验泄露的方法

* u, |1 m7 G1 X- p: _8 l  ^
8 S) [0 a$ z7 y2 L
- P( F; q& `1 s

请注意，反激式二极管直接焊接在端子上

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3 `; E' C% D3 ?1 b- B4 W

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* S: `& R/ f+ P; ^/ e7 b' t

3D打印

我需要一个用于火焰传感器的支架，这样我就可以调节它以获得最佳的火焰视野而不会产生大量的热量。3D打印解决了这个问题。此外，需要保护火焰传感器免受周围阳光的照射。我为此目的3D打印了一个封面。

需要使用LCD支架将其抬高至靠近盖板以便于读取。

要打印的型号

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( z  j& S" U7 H8 G0 i+ j( W

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安装火焰传感器

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安装支架

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安装火焰传感器盖

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LCD支架

) C+ i' b# t0 n/ R$ ~; T

LCD安装

7 a% [! h7 A& G6 t. z

LCD正在运行屏幕保护程序。代码是我的Sketch的一部分，但在最终版本中未启用。

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) z( F" n$ H! r9 W+ [
* ^6 {' `7 L8 R

Azure云安装

要运行应用程序，您需要执行以下操作：

# c& b: E, R/ k5 Y2 O8 V

创建一个IoT集线器，它将从设备接收数据并将命令发送回设备

创建一对Event hub和StreamAnalytics作业，该作业将从IoT中心读取数据并将警报发布到事件中心

为桥接控制器和设备创建另一对Stream Analytics作业和事件中心。

创建将由工作者角色使用的存储帐户。

部署工作者角色，这些角色将从事件中心读取警报，并通过IoT中心将警报转发给设备并发送推文。

+ \% R2 o, Z% v3 Y
) m( ~: u( A( h! @

创建物联网中心

登录Azure门户。

在跳转栏中，单击“新建”，然后单击“物联网”，再单击“IoT Hub”。

在New IoT Hub中，为IoT Hub指定所需的配置。

在“名称”框中，输入名称以标识您的IoT中心。验证名称后，“名称”框中会出现绿色复选标记。

根据需要更改定价和比例等级。此应用程序需要允许多个设备的付费层。

在“资源”组框中，创建新资源组，或选择现有资源组。有关更多信息，请参阅使用资源组管理Azure资源。

使用位置指定托管IoT中心的地理位置。

配置新的IoT中心选项后，单击“创建”。可能需要几分钟才能创建IoT中心。要检查状态，您可以监控Startboard上的进度。或者，您可以从“通知”部分监控进度。

成功创建IoT集线器后，打开新IoT集线器的刀片，记下主机名，然后选择顶部的密钥图标。

选择名为iothubowner的共享访问策略，然后复制并记下右刀片上的连接字符串。另请注意主键

# ^' I2 {1 j. X4 S9 j

您的IoT中心现已创建，您需要在软件中更新主机名和连接字符串。

要创建Stream Analytics作业输入，您需要从IoT Hub中检索一些信息：

从Messaging刀片（在设置刀片中找到）中，记下与Event Hub兼容的名称

查看与Event-hub兼容的端点，并记下这部分：sb：//thispart.servicebus.windows.net/让我们称之为IoTHub与EventHub兼容的命名空间

对于密钥，您将需要在步骤＃6中读取主键

创建两个事件中心

登录Azure管理门户。

在页面的左下角，单击+ NEW按钮。

选择应用服务，服务总线，事件中心，快速创建

为Event Hub输入以下设置（使用您为事件中心和命名空间选择的名称）：

事件中心名称：“myeventhubname”

地区：您的选择

订阅：您的选择

命名空间名称：“mynamespacename-ns”

单击“创建事件中心”

选择mynamespacename-ns并进入Event Hub选项卡

选择myeventhubname事件中心，然后进入Configure选项卡

在“共享访问策略”部分中，添加新策略：

Name =“readwrite”

权限=发送，收听

单击“保存”，然后转到evnet hub Dashboard选项卡，并单击底部的“连接信息”

记下读写策略名称的连接字符串。

创建两个Stream Analytics作业

$ c$ t- v6 j& _0 R5 @. y$ g9 R! R, b/ I- n% M

登录Azure门户。

在跳转栏中，单击“新建”，然后单击“物联网”，再单击“流分析作业”。

输入作业名称，选择订阅，选择创建IoT Hub时创建的同一资源组，选择位置，然后单击“创建”。

创建作业后，单击作业拓扑部分中的“输入”磁贴。在“输入”边栏选项卡中，单击“添加”

; A& ]! ~( @) |

输入以下设置：

输入别名=“gassense”

Type =“数据流”

来源=“IoT Hub”

IoT Hub =“myiothubname”（使用您之前创建的IoT Hub的名称）

共享访问策略名称=“iothubowner”

共享访问策略密钥=“iothubowner主密钥”（这是您在创建IoT中心时记下的密钥）

IoT Hub Consumer Group =“”（将其保留为默认空值）

事件序列化格式=“JSON”

编码=“UTF-8”

返回Stream Analytics作业刀片，单击“查询”磁贴。

气体传感器检查和推文工作的查询将是：

SELECT

  *

INTO

  gassense4phone

FROM

  gassense

WHERE

  gassense.gassense > 1500

返回Stream Analytics作业刀片，单击“输出”磁贴，然后在“输出”中单击“添加”

输入以下设置，然后单击“创建”：

输出别名=“gassense4phone”

来源=“事件中心”

Service Bus Namespace =“mynamespacename-ns

事件中心名称=“myeventhubname”

事件中心策略名称=“readwrite”

事件中心策略密钥=“读写策略名称的主键”（这是您在创建事件中心后记下的那个）

分区键列=“4”

事件序列化格式=“JSON”

编码=“UTF-8”

格式=“行分隔”

返回Stream Analytics刀片，单击顶部的“开始”按钮启动作业

' D+ E$ L% K) M3 U

桥接作业的查询将只是：

SELECT

*

INTO

gassense4phone

FROM

gassense

我还尝试使用流分析工作来监控火焰传感器并使用以下查询：

SELECT

  *

INTO

  gassense4phone

FROM

  gassense

WHERE

  gassense.flamesense < 500

但最终没有使用它。

请注意火焰传感器值在看到火焰时会下降，而气体传感器值在闻到气体时会上升。

创建存储帐户

1 t# J& C, V0 |: b* D* |

登录Azure门户。

在跳转栏中，单击“新建”，然后选择“数据+存储”，“存储帐户”

为部署模型选择Classic，然后单击create

输入您选择的名称（即帐户名称的“mystorageaccountname”，然后选择您的资源组，订阅，...然后单击“创建”

创建帐户后，在资源刀片中找到它并记下主连接字符串以配置工作者角色

部署辅助角色

  V( D2 L; C1 m/ h% T, z" ]

Azure Worker角色将通过IoT Hub触发警报。要在此处构建和部署工作者角色，请执行以下步骤：

# e: V' Z( s  G- z' c

在Visual Studio 2015中打开解决方案events_to_device_service.sln

打开文件app.config并将以下字段替换为事件中心，存储帐户和Iot Hub中的连接字符串

<add key="Microsoft.ServiceBus.ConnectionString"value="[EventHub Connection String]" />

<add key="Microsoft.ServiceBus.EventHubName"value="[Event Hub Name]" />

<add key="AzureStorage.AccountName"value="[Storage Account Name]" />

<add key="AzureStorage.Key" value="[StorageAccount Key]" />

<add key="AzureIoTHub.ConnectionString"value="[IoT Hub Connection String]" />

编译项目并发布到Azure

, V  ]  S) V( F2 Z

在IoT Hub中创建新的设备标识

' r+ n0 ~. h. l1 N( ]* N

要将设备连接到IoT Hub实例，您需要生成唯一的标识和连接字符串。物联网中心为您做到了这一点。要创建新的设备标识，您可以使用设备资源管理器工具（目前仅在Windows上运行）

! i2 [7 b% j! m$ x

软件

您需要安装以下功能才能构建和运行应用程序和Azure Web角色项目。

3 Q  w# U8 T4 s5 `7 d

4 ^* w4 b. Q4 }! {* T
( A  R* F7 W+ D7 v; D

最新版本的Arduino SAMD电路板定义不适用于MRK1000。我必须安装较早版本1.6.3才能使其正常运行。

" h. ^/ e2 r4 [+ `: F

构建Arduino Sketch需要以下库

& m; Y6 j# Q+ K) j8 J6 q

Arduino的Azure Iot

Arduino的WiFi 101

Adafruit统一传感器库（适用于DHT）

Adafruit Gfx图书馆

Adafruit的-PCD8544 - 诺基亚5110-LCD库

WiFi固件

! @3 M  V! d; t9 _8 f

请务必遵循以下说明：

http://github.com/arduino-libraries/WiFi101-FirmwareUpdater  让您的设备与Azure HTTPS通信。您需要使用IoT中心的主机名。

5 `& [7 i7 u& h& R7 W! G- M

8 e/ M: T9 _  ]& _

Adafruit LCD库上存在编译器错误，只能在ARM工具链中发生。这是我的解决方案：

---/home/asad/Arduino/libraries/Adafruit_PCD8544_Nokia_5110_LCD_library/Adafruit_PCD8544.cpp           2016-03-31 04:29:58.000000000

+++/media/asad/AC78E1AF78E1788A/Users/Asad/Documents/Arduino/libraries/Adafruit_PCD8544_Nokia_5110_LCD_library/Adafruit_PCD8544.cpp     1979-11-30 00:00:00.000000000

@@ -181,15 +181,15 @@

   // Set software SPI specific pin outputs.

   pinMode(_din, OUTPUT);

   pinMode(_sclk, OUTPUT);

   // Set software SPI ports and masks.

-    clkport    = (PortReg*)portOutputRegister(digitalPinToPort(_sclk));

+    clkport    = portOutputRegister(digitalPinToPort(_sclk));

   clkpinmask = digitalPinToBitMask(_sclk);

-    mosiport   = (PortReg*)portOutputRegister(digitalPinToPort(_din));

+    mosiport   = portOutputRegister(digitalPinToPort(_din));

   mosipinmask = digitalPinToBitMask(_din);

}

// Set common pin outputs.

pinMode(_dc, OUTPUT);

if (_rst > 0)

取消MKR1000

在提交前两天，我遭遇了令人不快的事情，我的MKR1000停止出现在USB串口上，我无法再编程了。这确实是一个反复无常的事情。没有关于MKR1000的文档可以帮助我找出问题所在。

3 x- }8 W1 m# F# a; O

我注意到了JTAG调试端口。我环顾四周，发现Adafruit 对Arduino Zero的优秀  写作。它没有开箱即用，但我仍然需要解决一些编译器问题。我能够恢复引导程序，我的电路板恢复正常。

; ~) z' Y9 }' Z/ h% ?% j

开发技巧

一个周末我需要外出旅行，我想参与这个项目。在没有硬件的情况下，我编写了一个通用Windows应用程序来模拟Azure云的加热器行为。

加热器模拟器应用程序

& l' B* w1 ]* ~
4 j: Y9 c  s; s4 s& |
  h: s- w, f+ H: ]7 a1 r+ [7 P. [

它是一个非常有用的测试工具，即使在返回之后，我仍然使用它来尝试不同的场景和云设置的部分，这些场景要么很难，要么对实际硬件来说太慢。模拟器的代码存在于GitHub中。

在Stream Analytic作业上编辑查询时，我发现在旧的Azure管理端口中使用“测试”功能很有用。在这里，您可以上传json数据并立即查看查询结果。

* D3 K  R4 K  C

4 d& Q. {. X0 [

7 \$ \* e$ v) ]& q( G4 `$ m  ~, F

原理图

: F3 W  \( o: L' U! I9 h
5 }1 T9 ?- m5 O9 |# W

相关代码--- Azure-Stream-Analytics-master.zip (248.53 KB, 下载次数: 2)

2019-4-2 18:11 上传

点击文件名下载附件

0 F/ z! G7 i3 J+ f9 |