【PBL项目实战】户外智慧农场项目实战系列——7.Mind+Mixly双平台工业级多合一空气质量传感器数据上云及云端可视化展示
【PBL項目實戰(zhàn)】戶外智慧農(nóng)場項目實戰(zhàn)系列——7.Mind+Mixly雙平臺工業(yè)級多合一空氣質(zhì)量傳感器數(shù)據(jù)上云及云端可視化展示
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?本系列以戶外智慧農(nóng)場項目實戰(zhàn)為項目式學習PBL案例，主要講解ESP32主控板與阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺的通訊過程。當然，本文的使用方法理論上通用于所有ESP32主控，我們也開源了Mind+和米思齊Mixly雙平臺的阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺圖形化庫。大家可以在如下倉庫找到：
Mixly阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺MQTT圖形化庫：
https://gitee.com/LNSFAIoT/Mixly-Alibaba-Cloud-IoT-Platform-MQTT-graphical-library.git
Mind+阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺JSON解析圖形化庫：
https://gitee.com/LNSFAIoT/Mindplus-Alibaba-Cloud-IoT-Platform-JSON-parsing-graphical-library.git
Mind+多合一空氣質(zhì)量傳感器（RS485）圖形化庫：
https://gitee.com/LNSFAIoT/mindplus-all-in-one-air-quality-sensor.git
Mind+多合一土壤傳感器（RS485）圖形化庫：
https://gitee.com/LNSFAIoT/mindplus-all-in-one-soil-sensor.git
Mind+多合一氣象傳感器（RS485）圖形化庫：
https://gitee.com/LNSFAIoT/mindplus-all-in-one-weather-sensor.git
Mind+Mixly雙平臺ESP32 LED點陣大屏圖形化庫：
https://gitee.com/LNSFAIoT/Mindplus-Mixly-ESP32-LED-matrix-large-screen-graphical-library.git
其他開源系列請見
https://gitee.com/LNSFAIoT
本系列將會有：
1、【PBL項目實戰(zhàn)】戶外智慧農(nóng)場項目實戰(zhàn)系列——阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺的開通與云端可視化應用的新建
https://mp.weixin.qq.com/s/avKWJHNvnPeFsdEXUBByjw
2、【PBL項目實戰(zhàn)】戶外智慧農(nóng)場項目實戰(zhàn)系列——產(chǎn)品與設備的新建及與云端可視化應用的關(guān)聯(lián)
https://mp.weixin.qq.com/s/mH4bRSf93QC4Jhhd5ci2mQ
3、【PBL項目實戰(zhàn)】戶外智慧農(nóng)場項目實戰(zhàn)系列——云端應用可視化頁面開發(fā)及設備數(shù)據(jù)源的配置與調(diào)試
https://mp.weixin.qq.com/s/5OT57-_QlN7lwRMWvey4lw
4、【PBL項目實戰(zhàn)】戶外智慧農(nóng)場項目實戰(zhàn)系列——Mind+Mixly雙平臺ESP32數(shù)據(jù)上云及云端可視化實時展示
https://mp.weixin.qq.com/s/r_NeJdPoio9IVselx6Ru1Q
5、【PBL項目實戰(zhàn)】戶外智慧農(nóng)場項目實戰(zhàn)系列——天氣預報API接口對接
https://mp.weixin.qq.com/s/jditkIEd-UK6cSQyCC_-Eg
6、【PBL項目實戰(zhàn)】戶外智慧農(nóng)場項目實戰(zhàn)系列——文本與圖片、背景云端響應
https://mp.weixin.qq.com/s/eIozKfmCBo8Afp5QoorqWQ
7、【PBL項目實戰(zhàn)】戶外智慧農(nóng)場項目實戰(zhàn)系列——Mind+Mixly雙平臺RS485工業(yè)級多合一空氣質(zhì)量傳感器數(shù)據(jù)上云及云端可視化實時展示
https://mp.weixin.qq.com/s/ZEUEEo91pBoxjRlhjGzrjA
8、【PBL項目實戰(zhàn)】戶外智慧農(nóng)場項目實戰(zhàn)系列——Mind+Mixly雙平臺RS485工業(yè)級多合一土質(zhì)檢測傳感器數(shù)據(jù)上云及云端可視化實時展示
9、【PBL項目實戰(zhàn)】戶外智慧農(nóng)場項目實戰(zhàn)系列——Mind+Mixly雙平臺RS485工業(yè)級多合一氣象傳感器數(shù)據(jù)上云及云端可視化實時展示
10、【PBL項目實戰(zhàn)】戶外智慧農(nóng)場項目實戰(zhàn)系列——植物園花果識別與云端實時同步
11、【PBL項目實戰(zhàn)】戶外智慧農(nóng)場項目實戰(zhàn)系列——云端視頻流直播
12、【PBL項目實戰(zhàn)】戶外智慧農(nóng)場項目實戰(zhàn)系列——圖表、二維數(shù)據(jù)表等可視化應用
13、【PBL項目實戰(zhàn)】戶外智慧農(nóng)場項目實戰(zhàn)系列——Mind+Mixly雙平臺LED屏本地大屏顯示實現(xiàn)
智慧農(nóng)場中植物生長的空氣環(huán)境質(zhì)量是需要考慮的重要方面。適當?shù)目諝赓|(zhì)量參數(shù)能夠促進植物的生長，而含量過多或過少會在一定程度上影響植物的生長，如當二氧化碳的濃度多高，反而會抑制植物的光合作用；濃度過低，同樣也不利于植物光合作用。同樣的還有空氣中PM10、PM2.5、甲醛和TVOC等環(huán)境指標，這其中不僅僅是對植物產(chǎn)生影響，對人的身體健康也有影響。基于此，在本文中我們將采用工業(yè)級RS485多合一空氣質(zhì)量傳感器對空氣中的溫度、濕度、二氧化碳、PM10、PM2.5、甲醛和TVOC進行采集并在云端進行實時展示，通過云端可視化展示我們可以隨時隨地了解到農(nóng)場作物所處的空氣質(zhì)量參數(shù)變化。
硬件：ESP32E(+ESP32E拓展板）、RS485多合一空氣質(zhì)量傳感器、458轉(zhuǎn)TTL模塊
軟件環(huán)境：Mind+ 或 Mixly
其他：杜邦線、Type-C燒錄線
接線示意圖
圖1 RS485多合一空氣質(zhì)量傳感器接線圖
485變送器與ESP32拓展板連線時注意：
?接線部分需要反接，(主控板)RX -> (485轉(zhuǎn)TTL)TX ?(主控板)TX -> (485轉(zhuǎn)TTL)RX。
！由于不同的485轉(zhuǎn)TTL模塊不同，若無數(shù)據(jù)，TX與RX接線需要再反接一下。
修改設備地址須知
RS485多合一空氣質(zhì)量傳感器需要修改傳感器的設備地址時，要先接通電，在上電狀態(tài)下通過撥碼開關(guān)撥到想要的地址，再斷電后重新上電即可用新設置的地址初始化。
阿里云端
阿里云創(chuàng)建Web應用，首先需要新建產(chǎn)品和設備，具體操作在“【PBL項目實戰(zhàn)】戶外智慧農(nóng)場項目實戰(zhàn)系列——2.產(chǎn)品與設備的新建及與云端可視化應用的關(guān)聯(lián)”中已詳細講解，可前往查看并自主創(chuàng)建產(chǎn)品和設備。
創(chuàng)建多合一空氣質(zhì)量傳感器的自定義功能
接下來具體介紹創(chuàng)建多合一空氣質(zhì)量傳感器的自定義功能，依次創(chuàng)建溫度、濕度、二氧化碳、PM10、PM2.5、甲醛和TVOC的功能屬性。
溫度
圖2 創(chuàng)建溫度功能詳情
濕度
圖3 創(chuàng)建濕度功能詳情
二氧化碳
圖4 創(chuàng)建二氧化碳功能詳情
PM10
圖5 創(chuàng)建PM10功能詳情
PM2.5
圖6 創(chuàng)建PM2.5功能詳情
甲醛
圖7 創(chuàng)建甲醛功能詳情
TVOC
圖8 創(chuàng)建TVOC功能詳情
成功創(chuàng)建所有的自定義功能屬性的頁面，如圖9所示。
圖9 成功添加自定義功能界面
發(fā)布上線
添加完功能定義后，如圖10所示，需要點擊功能定義頁面右下角的【發(fā)布上線】。
圖10 發(fā)布上線
在【確認已查看當前版本與線上版本的比對結(jié)果】前打勾，并點擊確定。
圖11 確認上線
物模型發(fā)布成功。
圖 12 發(fā)布成功
Web應用項目的創(chuàng)建、組件的配置以及在線調(diào)試
關(guān)于Web應用項目的創(chuàng)建、組件的配置以及在線調(diào)試，具體操作在“【PBL項目實戰(zhàn)】戶外智慧農(nóng)場項目實戰(zhàn)系列——3.云端應用可視化頁面開發(fā)及設備數(shù)據(jù)源的配置與調(diào)試”中已詳細講解，可前往查看并自主創(chuàng)建Web應用、配置組件以及調(diào)試組件。
這里顯示傳感器參數(shù)的組件采用的是【文字】組件，該組件的配置在“【PBL項目實戰(zhàn)】戶外智慧農(nóng)場項目實戰(zhàn)系列——6.文本與圖片、背景云端響應”項目中有詳細介紹，同時基于該文章的圖片和背景的設置，讀者可自主添加更多個性化設置。
配置成功后，可點擊右上角眼睛狀的按鈕進行移動應用預覽。
圖13 預覽按鈕
預覽效果如圖14所示。
圖14 電腦網(wǎng)頁預覽效果
Mind+端
網(wǎng)絡WiFi的初始化和連接阿里云平臺的MQTT協(xié)議初始化，這里給出完整初始化代碼，如圖15所示。
具體代碼介紹在本系列的“【PBL項目實戰(zhàn)】戶外智慧農(nóng)場項目實戰(zhàn)系列——4.ESP32E數(shù)據(jù)上云及云端可視化實時展示”中已詳細說明可前往查看。
圖15 WiFi與MQTT協(xié)議初始化
我們自主研發(fā)了多合一空氣質(zhì)量傳感器的圖形化積木和阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺JSON解析的積木，積木的鏈接可移步至文章開頭獲取。具體的第三方用戶庫的導入詳細講解和阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺JSON解析的具體代碼講述已在本系列中的“【PBL項目實戰(zhàn)】戶外智慧農(nóng)場項目實戰(zhàn)系列——4.ESP32E數(shù)據(jù)上云及云端可視化實時展示”已詳細講訴，可前往查看。
第三方庫文件成功導入的積木截圖如圖16所示。
圖16 JSON解析庫的導入
初始化多合一空氣質(zhì)量傳感器的過程，如圖17所示。
圖17?初始化多合一空氣質(zhì)量傳感器
編寫阿里云多參數(shù)上報的圖形化積木的過程，如圖18所示。
圖18?阿里云多參數(shù)上報的圖形化積木
圖19 鍵值對積木與合并積木的詳解
其他參數(shù)上報的鍵值對也需要按照相同的格式，只有按照阿里云JSON的標準格式上報參數(shù)，阿里云平臺才能將上報的數(shù)據(jù)按照平臺的解析算法提取出有效標識符和對應的參數(shù)值，否則無法正確解析的數(shù)據(jù)會被平臺當成無效數(shù)據(jù)從而丟棄。
溫度、濕度和PM10的鍵值對按圖20所示編寫，其他功能屬性以此類推。
圖20?溫度、濕度和PM10對應的鍵值對
注意：設備的數(shù)據(jù)每次上報阿里云的時間間隔必須大于30秒~30分鐘，否則短時間內(nèi)頻繁的上報會被封號。（被封號的現(xiàn)象就是上傳的數(shù)據(jù)無法進行實時顯示，且從阿里云的日志服務中查看會有設備下線異常的錯誤，錯誤碼為427）
適當加上延時保證設備與阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺的通信質(zhì)量。在這里提出一個思考：
如圖21所示，當代碼直接這樣加上延時后，有什么弊端呢？
圖21 加上延時后的完整代碼
參考代碼如下圖所示。
你有沒有更好的想法呢？請自主實現(xiàn)，也歡迎交流討論！
完整代碼如圖22所示，由于MQTT上報語句包含多個參數(shù)，所以同時上報多參數(shù)的語句相對較長，在編寫圖形化積木代碼時也要注意語句邏輯，避免寫錯。
圖22 完整代碼
完整代碼可前往文末下載。
Mixly
網(wǎng)絡WiFi的初始化和連接阿里云平臺的MQTT協(xié)議初始化，這里給出完整初始化代碼，如圖23所示。
具體代碼介紹在本系列的“【PBL項目實戰(zhàn)】戶外智慧農(nóng)場項目實戰(zhàn)系列——4.ESP32E數(shù)據(jù)上云及云端可視化實時展示”中已詳細說明可前往查看。
圖23 WiFi與MQTT協(xié)議初始化
開源硬件多合一空氣質(zhì)量傳感器和阿里云JSON解析圖形化積木分別如圖24、25所示。
圖24 阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺JSON解析積木
圖25 多合一空氣質(zhì)量傳感器積木
編寫傳感器部分的圖形化代碼的過程，如圖26所示。
圖26?傳感器部分的圖形化代碼
編寫阿里云多參數(shù)上報的圖形化積木的過程，如圖27所示。
圖27?阿里云多參數(shù)上報的圖形化積木
圖28 合并積木的詳解
JSON鍵值對的格式為參數(shù)的【標識符+值】，將JSON鍵值對輸入框拖拽到上一步寫好的多參數(shù)合并語句中即可，如圖29所示。
圖29 阿里云鍵值對積木的詳解
圖30 獲取空氣質(zhì)量參數(shù)并上報
圖31 鍵值對的“鍵”和“值”
溫度、濕度和PM10的鍵值對按圖32所示編寫，其他功能屬性以此類推。
圖32 Mixly空氣質(zhì)量各參數(shù)對應的鍵值對
這里需要注意，檢查上報所對應的Topic是否有效。
圖33 Mixly上報Topic
注意：設備的數(shù)據(jù)每次上報阿里云的時間間隔必須大于30秒~30分鐘，否則短時間內(nèi)頻繁的上報會被封號。（被封號的現(xiàn)象就是上傳的數(shù)據(jù)無法進行實時顯示，且從阿里云的日志服務中查看會有設備下線異常的錯誤，錯誤碼為427）
適當加上延時保證設備與阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺的通信質(zhì)量。在這里提出一個思考：
如圖34所示，當代碼直接這樣加上延時后，有什么弊端呢？
圖34 加上延時后的完整代碼
參考代碼如下圖所示。
你有沒有更好的想法呢？請自主實現(xiàn)，也歡迎交流討論！
Mixly完整代碼如圖35所示。
圖35 完整代碼
完整代碼可前往文末下載。
上云顯示
燒寫代碼后，等待連WiFi和MQTT，網(wǎng)頁實時展示上報成功的數(shù)據(jù)，如圖36所示。
圖36?電腦網(wǎng)頁預覽的最終效果
以上就完成了Mind+Mixly雙平臺RS485工業(yè)級多合一空氣質(zhì)量傳感器數(shù)據(jù)上云及云端可視化實時展示的過程。
以本系列前面基礎(chǔ)篇的相關(guān)介紹為基礎(chǔ)，本文對開源傳感器的讀取、上報以及云端的配置進行講解，開源硬件的上云和云端可視化展示是不是簡單方便呢？別走開！接下來會有更多的開源硬件上云教程發(fā)布，敬請期待下一篇!
完整測試代碼可前往【人工智能素養(yǎng)教育共同體】的官方gitee網(wǎng)站下載：
Mind+多合一空氣質(zhì)量傳感器（RS485）圖形化庫：
https://gitee.com/LNSFAIoT/mindplus-all-in-one-air-quality-sensor.git
Mixly多合一空氣質(zhì)量傳感器（RS485）圖形化庫
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的【PBL项目实战】户外智慧农场项目实战系列——7.Mind+Mixly双平台工业级多合一空气质量传感器数据上云及云端可视化展示的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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