张高兴的 .NET IoT 入门指南:(七)制作一个气象站
距离上一篇《张高兴的 .NET Core IoT 入门指南》系列博客的发布已经过去 2 年的时间了,2 年的时间 .NET 版本发生了巨大的变化,.NET Core 也已不复存在,因此本系列博客更名为 《张高兴的 .NET IoT 入门指南》,我也重新审阅了之前的内容进行了相应的更改以保证内容的时效性。
和单片机不同,使用 Linux 开发板、现成的传感器套件以及合适的后端技术几乎可以做成任何东西。为了更好的整合前面章节介绍的内容,本文将制作一个简单的气象站(也许叫环境信息收集装置更合适),至于为何选择制作一个气象站,因为难度不高制作不复杂,并且温湿度传感器花费较低的价格即可获得,可以以低廉的价格换取一个 cool stuff。本文将使用 .NET 6 编写一个控制台应用程序,通过本文你可以学到:
- I2C
I2cDevice
类的使用; - 摄像头设备
VideoDevice
类的使用; Iot.Device.Bindings
NuGet 包的使用;- 时序数据库
TimescaleDB
的简单使用; Quartz
定时任务的使用;- 在控制台应用中进行依赖注入;
- 使用
Docker
拉取镜像、部署应用。
- 硬件需求
- 电路
- 准备工作
- 配置 TimescaleDB 数据库
- 安装摄像头的依赖库
- 编写代码
- 项目结构
- 项目依赖
- 数据库上下文与实体类
- 配置文件
- 初始化与依赖注入配置
- 配置定时任务
- 部署应用
- 发布到文件
- 构建 Docker 镜像
- 后续工作
硬件需求
名称 | 描述 | 数量 |
---|---|---|
Orange Pi Zero | Linux 开发板 | x1 |
BME280 | 提供温度、湿度以及气压数据 | x1 |
USB 摄像头 | 提供环境图像 | x1 |
杜邦线 | 传感器与开发板的连接线 | 若干 |
电路
传感器 | 接口 | 开发板接口 |
---|---|---|
BME280 | SDA | TWI0_SDA (Pin 3) |
SCL | TWI0_SCK (Pin 5) | |
VCC | 5V (Pin 4) | |
GND | GND (Pin 6) | |
USB 摄像头 | USB | USB |
准备工作
配置 TimescaleDB 数据库
TimescaleDB 是一款基于 PostgreSQL 插件的时序数据库。考虑到收集的环境数据是按时间进行索引,并且数据基本上都是插入,没有更新的需求,因此选用了时序数据库作为数据存储。TimescaleDB 是 PostgreSQL 的一款插件,可以通过先安装 PostgreSQL 之后再安装插件的形式部署 TimescaleDB,这里直接使用 TimescaleDB 的 Docker 镜像进行部署。
- 拉取 TimescaleDB 镜像:
docker pull timescale/timescaledb:latest-pg14
- 创建卷,用于持久化数据库数据:
docker volume create tsdb_data
- 运行镜像,端口映射为
54321
,密码配置为弱密码@Passw0rd
:
docker run -d --name timescaledb -p 54321:5432 --restart=always -e POSTGRES_PASSWORD='@Passw0rd' -e TZ='Asia/Shanghai' -e ALLOW_IP_RANGE=0.0.0.0/0 -v tsdb_data:/var/lib/postgresql timescale/timescaledb:latest-pg14
- 使用熟悉的数据库管理工具(如 Navicat)创建数据库
WeatherMetrics
:
CREATE DATABASE "WeatherMetrics"
WITH OWNER = postgres ENCODING = 'UTF8';CREATE TABLE metrics (time TIMESTAMP WITHOUT TIME ZONE NOT NULL DEFAULT 'now()',device_id VARCHAR(50) NULL,weather_type VARCHAR(50) NULL,temperature DECIMAL(5, 2) NULL,humidity DECIMAL(5, 2) NULL,pressure DECIMAL(8, 2) NULL,image_base64 TEXT NULL
);SELECT create_hypertable('metrics', 'time');
time
表示采集数据的时间,device_id
记录采集设备的 id,weather_type
记录从心知天气获取的天气名,temperature
记录传感器获取的温度,humidity
记录传感器获取的湿度,pressure
记录传感器获取的气压,image_base64
记录摄像头采集的图像。
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