Nhà khí tượng học cá nhân: 5 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Bạn đã bao giờ tự hỏi liệu nhà khí tượng học của bạn có nói sự thật hay không? Bạn có muốn một cách kín đáo, rẻ tiền và nhanh chóng để trở thành nhà khí tượng học của riêng bạn… và có thể là một dự án nhỏ? Không cần tìm đâu xa! Thiết bị đơn giản này sẽ theo dõi điều kiện thời tiết từ bất kỳ vị trí nào bạn muốn và cung cấp cho bạn khả năng theo dõi thời tiết đó chỉ bằng một nút bấm.

Dự án này sẽ cung cấp cho bạn một số thực hành với Flask, Raspberry Pis, cảm biến GPIO và HTML! Nó không chỉ là thú vị để xây dựng mà nó có rất nhiều tiện ích. Nhà khí tượng học của bạn có thể vừa nghỉ việc…

Quân nhu

• Raspberry Pi 3
• Thẻ micro SD
• 1 dây số lượng lớn
• 4 dây đực đến đực
• 1 cảm biến DHT11
• 1 pin

Nếu bạn đang lên kế hoạch trở thành nhà khí tượng học đáng tin cậy cho nhiều địa điểm, hãy nhân mỗi nguồn cung cấp với số lượng thiết bị bạn cần. Tuy nhiên, mã hỗ trợ nhiều thiết bị sẽ khác nhau. Nếu bạn đang trong quá trình xây dựng / thử nghiệm thiết bị này, không nhất thiết phải có những thứ sau… tuy nhiên, nó chắc chắn sẽ rất hữu ích.

• Một màn hình máy tính
• Bàn phím USB
• Bộ sạc micro USB

Bước 1: Đấu dây

Sử dụng Raspberry Pi, chúng ta cần tích hợp cảm biến chính với nguồn điện của Raspberry Pi để nó có thể thực hiện các phép đo chúng ta cần. Cảm biến chính được sử dụng trong dự án này, hình trên, ghi lại nhiệt độ và độ ẩm của môi trường vật lý xung quanh. Bạn có thể sử dụng breadboard hoặc một số thiết bị gắn kết khác để đặt cảm biến này lên và chạy dây của chúng tôi qua hoặc chỉ cần kết nối nó qua dây cái với cái trực tiếp với các chân trên thiết bị Raspberry Pi.

Làm theo sơ đồ đi dây được hiển thị ở trên để kết nối đúng cách cảm biến với Raspberry Pi. Lưu ý rằng cần có nguồn điện, bộ pin hoặc để gần ổ cắm trên tường.

Bước 2: Thiết lập

Xin chúc mừng, phần cứng của bạn đã được lắp ráp!

Bây giờ chúng ta sẽ bắt đầu làm việc trực tiếp với Raspberry Pi và phần mềm của dự án. Tất cả những điều sau đây có thể được thực hiện trên Raspberry Pi bằng bàn phím và màn hình hoặc thông qua SSH. Các thư viện sau là cần thiết để đảm bảo tất cả phần mềm có thể chạy trên Raspberry Pi của bạn. Sử dụng lệnh "pip install" để cho phép phần mềm của bạn sau này sử dụng các thư viện sau:

• yêu cầu
• RPi. GPIO
• bình giữ nhiệt
• flask_restful
• flask_wtf
• wtforms

Lưu ý rằng thời tiết có thể thay đổi một vài lần trong khi các thư viện này được cài đặt… hãy kiên nhẫn, bạn sắp mở khóa khả năng khí tượng học của mình!

Bây giờ bạn đã cài đặt tất cả các thư viện của mình, hãy làm quen với Flask, một khung công tác nhẹ cho phép giao tiếp đơn giản giữa các nút trong môi trường dự án của chúng tôi. Trong dự án này, Raspberry Pi trở thành một máy chủ. Bạn có thể thoải mái với Flask bằng ví dụ ứng dụng đơn giản tại đây.

Bước 3: Viết mã và chạy

Bây giờ bạn đã tập hợp các thư viện phần cứng và phần mềm, bạn đã sẵn sàng để bắt đầu xây dựng các tệp dự án.

Máy chủ: Trong dự án này, Raspberry Pi được kết nối với cảm biến hoạt động như một máy chủ. Máy chủ đợi người dùng hoàn thành yêu cầu đăng về nhiệt độ, độ ẩm và hoặc biểu đồ. Chúng tôi đã tạo các mẫu HTML được định cấu hình để tương tác đúng với yêu cầu của ứng dụng về nhiệt độ, độ ẩm, biểu đồ hoặc bất kỳ sự kết hợp nào của cả ba (tham khảo thư mục mẫu). Có nghĩa là nếu người dùng chỉ muốn nhiệt độ, anh ta sẽ không thấy bất kỳ điều gì liên quan đến độ ẩm ngoài tùy chọn biểu mẫu để có được số đọc độ ẩm. Sau khi một Bài đăng được thực hiện thì máy chủ sẽ thu thập thông tin từ bài đăng và thực hiện hành động mà người dùng yêu cầu. Cảm biến DHT nhận các bài đọc sau đó được lưu trữ và chuyển vào dưới dạng đối số từ điển với dạng html mới mà chúng tôi đang hiển thị. Máy chủ cũng lưu trữ các lần đọc đó để tạo biểu đồ của các lần đọc trước đó khi người dùng yêu cầu.

Ứng dụng: Ứng dụng đang gửi các yêu cầu HTTP đến máy chủ Flask để truy xuất và hiển thị nhiệt độ, độ ẩm cũng như biểu thị trực quan về nhiệt độ và độ ẩm của 24 yêu cầu cuối cùng được đặt từ biểu mẫu theo yêu cầu của người dùng. Ứng dụng sử dụng Biểu mẫu bình có ba trường nhập boolean cho mỗi trường. Người dùng có thể chọn một hộp cho bất kỳ kết hợp nào của ba trường mà họ muốn xem. Họ không thể kiểm soát bất cứ điều gì khác ngoài việc có / không họ muốn xem thông tin đó. Chúng tôi đã tạo một tệp html duy nhất mà chúng tôi sử dụng để hiển thị tùy thuộc vào yêu cầu của người dùng. Điều này được thực hiện để chỉ những bài đọc hiển thị là những bài được người dùng yêu cầu. Chúng tôi không muốn người dùng yêu cầu nhiệt độ và yêu cầu họ xem một mẫu trống cho độ ẩm hoặc một biểu đồ trống.

Bước 4: Kiểm tra

Thiết bị đang chạy qua tệp: mainsense.py. Điều này mang đến tệp formSense.py có chứa lớp Biểu mẫu bình của chúng tôi được ứng dụng sử dụng. Ban đầu máy chủ hiển thị ‘sense.html’ và sau đó đợi người dùng đưa ra yêu cầu. mainsense.py sau đó chờ nhận các kết quả đọc từ cảm biến tại một thời điểm có thông báo khi một yêu cầu GET từ ứng dụng yêu cầu nhiệt độ hoặc độ ẩm và lưu trữ 24 lần đọc trước đó từ người dùng. Ngoài ra còn có một tùy chọn đồ thị mà người dùng có thể chọn đồ thị nào cho các bài đọc trước đó, nhiều nhất là 24, do người dùng thực hiện. Bạn cũng có thể thấy rằng html chỉ bao gồm các tùy chọn biểu mẫu mà người dùng có thể sử dụng để thực hiện một yêu cầu khác và các bài đọc được người dùng yêu cầu.

Sau đó, bạn sẽ có thể điều hướng đến đúng URI / IP và đặt đường truyền thông tin thích hợp giữa ứng dụng và máy chủ của mình. Bạn nên thử gửi một số yêu cầu GET thử nghiệm và đảm bảo cảm biến đang phản hồi chính xác với các số đọc thích hợp từ cảm biến của bạn. Sau đó, nếu chương trình của bạn đang theo dõi thời tiết chính xác vào giờ, chúng tôi chính thức sẵn sàng xóa cáp - đó là nếu bạn đang theo dõi kênh thời tiết!

Bước 5: Gắn kết

Việc gắn thiết bị khá dễ hiểu. Về cơ bản, bạn chỉ cần đảm bảo rằng thiết bị được kết nối với bộ pin hoặc ổ cắm điện và sử dụng các dải lệnh để cố định thiết bị ở vị trí mong muốn để theo dõi thời tiết.

Lưu ý: thiết bị phải được định vị với cảm biến an toàn trước điều kiện thời tiết khắc nghiệt của địa điểm bạn ở. Sau khi hoàn tất, bạn sẽ có thể SSH vào thiết bị và bắt đầu chạy máy chủ. Mở trang web và biết rằng bạn đang nhận được các phép đo thời tiết cập nhật nhất từ vị trí máy chủ Raspberry Pi của bạn đã được đặt.