, b3 k0 {' m3 s* U) ]
8 M$ [) t5 s5 J; R. l6 M

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。

" V6 `. Z) _/ }- U& v8 v) ~
7 e8 U: |/ X" h3 p4 s

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      

3 g- |( |3 d) v3 f& V0 W5 ^

手动工具和制造机器

烙铁（通用）         

3D打印机（通用）        

绳钻

2 {! w+ {# G5 j5 Q. C

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。

9 F) W- L, d, Y7 x3 n7 |! D7 |3 X4 F

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。

8 V: k8 H; R# w3 G' d3 Q4 H  {6 w% g

框图

- A* ^3 n: Q3 w( Z
! x/ k4 ^! M9 k9 r, D) s

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。

6 l7 U4 N1 l1 U" k  C; q5 A3 e

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。

6 c" B' }5 D4 o5 Q+ a  r! k
5 e, j$ ?. H+ n: @

硬件设置

7 l- g9 ~3 Z7 ~) g( a. q8 t

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。

$ [) R/ y; r7 f

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。

& c$ c+ M; k) n8 T$ D

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

0 v# W4 b4 ^: ?% z! X, X

DHT11安装

! N4 }/ ^2 w8 H2 Q

温度传感器安装

, M' Z+ l. y+ V) ?# N9 O
& v# a- e% v7 B+ E6 @

液晶显示

  N: y( N: M& b7 m! U7 g

火焰传感器

带盖的火焰传感器

+ a8 ?2 W' ]3 R1 s3 y1 ^$ a0 c

( C# ]5 o. h* f9 b# X9 Q
7 P2 r# g! |& n% @8 M; r: x

添加气体传感器

$ E2 i, o8 I7 a) U  n+ \8 T1 W1 a# b5 \; S
2 N/ @, c6 x/ b$ s/ m' @$ q

制作盒子

1 G7 g4 O+ ?; B/ i

$ h3 w% B3 n: w0 G/ ?0 }& W5 S

5 t, }  y4 ^8 _# E; e+ ?1 C

1 N2 A  h+ ^7 P: \: z* G3 {

. g) Q  N" m' P" K* h. i  M! F

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。

钻孔

& \! n# `7 W/ @% U1 q) @6 n

需要一个好的钻头来钻孔

% }7 I# D! N6 v2 Q2 V

点火线圈需要连接到金属体上

* @# `" X( J0 G: y" i

9 z+ O$ ]- N, N6 M

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。

1 l# [+ I3 F- T3 e* w6 T" Q  V; P, c

使用聚四氟乙烯胶带棉线密封

6 l: T( |4 W) j  a5 V$ @

3 H: |" J9 f3 e: ~* s

这是我检验泄露的方法

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请注意，反激式二极管直接焊接在端子上

, H+ u$ f- N2 m. n7 b( T( h% k$ _# H

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2 }# f. C2 O2 @, s9 j  O' i
$ E3 X- b6 H5 N+ {' ?

& F0 A' F: T$ Y1 U; I
# s+ m+ l: H  J) E' H2 s6 b
- j7 @2 Y% i3 y2 v- k

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。

& ?5 P( n) P. o: b4 P

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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8 S! R1 Z) [+ U# A0 y2 W
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" d' o) N9 z. ?  r( S
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安装火焰传感器

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% W% E! M. d' `: [2 j9 ~$ b* e3 p

安装支架

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5 Q  A6 N7 y! v  A* k2 C& ~

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安装火焰传感器盖

2 e5 E! e% }6 l3 g) p) M1 M+ P" q
/ h& w% }; w5 V$ U6 u  Q6 C3 F

LCD支架

" D( U+ X6 W! X6 I* q* _* ?; t

) _: C/ e! B4 a- J1 e" ^/ L, N

LCD安装

# Z* f: i& t" w0 V

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。

6 K7 X6 {# }4 Q9 D1 B
; I* B* W' }" T. Z: n" w

Azure云安装

要运行应用程序，您需要执行以下操作：

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。

5 M3 m* c7 {, `8 a
2 M( B4 @8 w/ S9 x1 ~2 F7 P, k

创建物联网中心

& l* }/ Y3 G7 X

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。

4 Y% h/ \- x7 {/ l

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

6 K, \% d0 \+ O, c

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

6 h8 T, T, u5 h

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

% a; x1 q* y) g! }' ^

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”

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

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

+ j8 L  R: G! u6 Y, F

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

7 \  s  V. ^7 j. W/ J

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! Y9 k# T" K4 J* q/ X

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

在IoT Hub中创建新的设备标识

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）

5 w. B% c; G; u! I1 Q! k
- _6 b0 _' g; r2 V5 E- Z8 k

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。

& ]9 ~+ D$ H1 L* q

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。

: K4 X/ T/ c" G  w: D5 K

构建Arduino Sketch需要以下库

* k  F# a% d6 Q: s
9 n5 e5 F* K0 J& H3 M

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

$ C, K4 W1 k. Y( F
0 E; k( b0 i% i- `5 i
4 W$ x3 |, I! t9 w

请务必遵循以下说明：

; Q* W+ ~6 i6 q! ^* L6 r+ M

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。

/ R* X# L5 y8 Z% Q/ j- \
, O8 R6 b( v9 c; w

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。

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。

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

. m, j' X  o% x; Y- ]) \* p8 s
2 D0 v3 _4 o0 i( e6 w3 T0 d
; @8 z  h! m- j! M, F

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。

4 z) j; z8 X  q3 B' r
4 C9 Q5 n& L4 h8 Q

原理图

( Z2 D5 R. b1 a2 b0 ?% K& Y; P; y; ?

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

, Q8 P* e5 y1 m