温湿度传感器有哪几种
作者：LifeIsKillingMe
之前买了一块基于瑞芯RK3588的Rock 5b国产开发板，配置非常强大，我已经在上面跑了NAS->OpenMediaVault，软路由->OpenWRT，智能家居->Home Assistant等多个应用或者Docker容器，具体实现方法参看以下文章，主要步骤都罗列出来了。运行情况还是非常稳定的，一个月以来就死机了一次，看CPU利用率不到3%，内存（16GB）使用率不到20%，显然还大有潜力可挖。
于是我又翻出了尘封多年的树莓派各个传感器，基本上Rock 5b和树莓派的传感器还是兼容的，都是基于GPIO嘛，但是设置方法有一些差别。几年前我发过一篇文章，是讲树莓派和PowerBI集成温湿度监控平台的。
评论中有值友说除了用PowerBI的Streaming服务，也可以用InfluxDB+Grafana来实现，那么这次我就试验一下这一方案的可行性如何。
什么是Grafana
首先介绍一下Grafana，Grafana是一个监控仪表系统，是由Grafana Labs公司开源的的一个系统监测工具。它可以大大帮助简化监控的复杂度，只需要提供需要监控的数据，就可以帮你生成各种可视化仪表。同时它还有报警功能，可以在系统出现问题时通知你。
开源意味着这一工具完全免费，你也可以自己优化它的功能。同时，它支持多个数据源，如Prometheus，Graphite，OpenTSDB，InfluxDB，MySQL/PostgreSQL，Microsoft SQL Server等等。
构建你的第一个Grafana仪表盘
这里用Docker在Rock 5b上安装Grafana，首先确保5b已经启用了Docker环境，具体方法在前面的文章里有介绍。安装Grafana使用了一个范例，大家可以在后面括号的链接中找到相关代码的下载地址（教程来自这里）。
架构还是很清晰的，在这里我们启动了三个服务：
Prometheus普罗米修斯时序数据库，用来存储和查询你的监控数据
Promethues-exporter一个模拟数据源，用来监控你本机的状态，比如有几个 CPU，CPU 的负载之类
Grafana本尊
使用以下命令启动Docker。
docker-compose up
如果一切正常，三个docker容器将被启动，包括prometheus, service和grafana；其中prometheus是普罗米修斯时序数据库，service是普罗米修斯自带的数据生成器（监控本机 CPU 内存等信息），grafana就是Grafana 服务本身。然后，浏览器访问本地的3000端口，即可打开grafana网站。
初始的用户名是admin，密码也是 admin。输入之后，会要求改密码。
和PowerBI一样，第一步是配置数据源Add Data Source。Grafana 本身并不负责数据层，它只提供了通用的接口，让底层的数据库可以把数据给它。而我们起的另一个服务，叫 Prometheus则是负责存储和查询数据的。也就是说，Grafana 每次要展现一个仪表盘的时候，会向 Prometheus 发送一个查询请求。Prometheus-exporter 这个服务，会查询你的本地电脑的信息，比如内存还有多少、CPU 负载之类，然后将数据导出至普罗米修斯数据库。
可以看到Prometheus已经有了。
这里使用prometheus的域名9090端口来访问，这是之前的docker配置文件设置好的。
保存之后如果看到Data source is working的提示，就说明Grafana已经跟普罗米修斯成功建立了连接。
数据搞定了，下一步就是配置仪表盘了，选择Dashboards -> Import。
在这个网站下载仪表盘模板Json文件，在Grafana中上传。
选择刚才配置好的Prometheus数据源。
就可以生成非常酷炫的人生第一个Grafana仪表盘了，实时监控开发板的资源使用情况。因为我没有配置SWAP，所以有些数据是没有的。
安装InfluxDB 2.0
和prometheus一样，InfluxDB是一个专为时序数据设计的数据库，功能更加强大。docker安装方法如下（教程来自这里）：注意InfluxDB已经升级到2.0版本，和之前的版本相比区别比较大，网上的不少教程都已经过期了。
首先启动docker
systemctl start docker
抓取influxdb的docker镜像
docker pull influxdb:2.0.7
写入influxDB配置文件并运行。
docker run --name influxdb -d
-p 8086:8086
--volume `pwd`/influxdb2:/var/lib/influxdb2
--volume `pwd`/config.yml:/etc/influxdb2/config.yml
influxdb:2.0.7
定义相关的账号密码。
docker exec influxdb influx setup
--bucket BUCKET_NAME
--org ORG_NAME
--password PASSWORD
--username USERNAME
--force
这里BUCKET_NAME可以认为是数据库的名字，而ORG_NAME是组织的名字，根据自己情况定义。
如果一切正常，就可以浏览器访问本地的8086端口打开InfluxDB。
如果打算使用InfluxDB 2.0的基本功能而不编写任何软件来写入或查询数据库中的数据，那么到这里就已经完成了。 但是，我这里要将传感器获取的数值传递到InfluxDB中的应用程序，并且要以编程方式获取访问令牌（Token）。
可以使用 influx CLI 使用以下命令检索令牌：
docker exec influxdb influx auth list
返回结果是如下格式：
但我关心的只有Token，用这个命令获取数组中的Token，并把它记录下来：
docker exec influxdb influx auth list | awk '/admin/ {print $4 " "}'
把这些内容整合起来就可以写一个完整的InfluxDB的安装脚本文件，执行后就可以生成完整的InfluxDB环境。
将BME280温湿度传感器连接至Rock 5b
可使用的温湿度传感器其实有不少，比如DT11，DT22，DS18B20等等，淘宝上的价格从几元到几十元不等。我这里是精度较高的BME280，这是一款集成温度、湿度、气压，三位一体的环境传感器。具有高精度，多功能，小尺寸等特点。DFRobot Gravity I2C BME280环境传感器采用Gravity-I2C接口设计，同时预留预留SPI接口，可以方便快捷的搭建产品原型，应用于环境监测，楼层高度检测，物联网控制等各种应用场景。Gravity I2C BME280环境传感器使用BOSCH最新MEMS微机电传感器，具备良好的稳定性。气压测量在整个温区非常稳定的，偏置温度系数1.5 pa/k，当温度变化时，1摄氏度的温度变化导致的误差仅在12.6厘米。这种稳定性，连同其多功能的特点，使得BME280可以适用于各种应用场景。
5b的连线和树莓派一样，因为引脚定义是一致的。
连好引脚是这个样子的。
传感器裸露在外面有点难看，于是我用微积木给它做了个塑料壳。
晚上不开灯甚至能用来做小夜灯。
这里要用到GPIO口的I2C，这里简单介绍一下I2C。
I2C总线是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。主器件用于启动总线传送数据，并产生时钟以开放传送的器件，此时任何被寻址的器件均被认为是从器件．在总线上主和从、发和收的关系不是恒定的，而取决于此时数据传送方向：如果主机要发送数据给从器件，则主机首先寻址从器件，然后主动发送数据至从器件，最后由主机终止数据传送；如果主机要接收从器件的数据，则主机器件寻址从器件．然后主机接收从器件发送的数据，最后由主机终止接收过程。在这种情况下，主机主要是负责产生定时时钟和终止数据传送。
开启5b的I2C的方法是修改config.txt启动文件，这和树莓派不同。
dtoverlay=rk3588-i2c0-m1
dtoverlay=rk3588-i2c1-m0
dtoverlay=rk3588-i2c3-m1
dtoverlay=rk3588-i2c7-m3
dtoverlay=rk3588-i2c8-m4
修改后续执行update_extlinux.sh命令生效。
一开始还是按照老方法查看
sudo apt-get install i2c-tools
sudo i2cdetect -y 1
奇怪的是返回结果是UU不是77。
网上查了很多资料才得知，代码里查询的是1通道的设备，但是同样的接线方式5b接线的是7通道，所以无论如何都无法运行。（来自文章）改成7果然就可以了。
sudo i2cdetect -y 7
使用的还是之前树莓派链接BME280的示例文件。
用文本编辑器打开，将默认地址改成0x77（原来是0x76）
尝试运行发现报错。
这里注意后面也要改成7通道，如smbus.SMBus(7)，并用Python3来运行。
这下运行就成功了。
但是目前我只实现了在本地展示传感器实时数据，下面要做的是将数据上传至InfluxDB数据库。（参考了这篇文章）
访问InfluxDB的网站，可以查看到符合自己环境的influxdb客户端的安装配置脚本。通过pip install influxdb-client安装客户端。
张大妈这里输入过多代码会导致文章无法保存，所以这里只展示同步至InfluxDB的关键脚本截图。
在代码开头添加上图中导入InfluxDBClient等模块。
下面是客户端连接脚本。注意要修改用户名，密码和Token以符合你们的环境。
我希望客户端可以每隔五分钟将传感器的数值上传到InfluxDB上，可以通过修改crontab文件实现，命令如下：
自定义Grafana仪表盘
至此如果一切正常，传感器已经再源源不断地将数据传至数据库了。此时我们要做的是在Grafana服务器上连接InfluxDB数据库。
Add data source里选择InfluxDB的数据源。
配置时输入本地对应的Bucket，Organization，Token，和之前的脚本一样。
然后在下方写入Query脚本，使用的是FLUX语言，可以查看官方的介绍文档：
传感器总共检测三个值，温度、湿度和大气压，脚本里定义为temperature, humidity，pressure，可以编写简单的Query脚本如下：
语言很容易理解，读取的Bucket是“home”，时间范围是最近6小时，读取的参数为pressure。
执行后即可看到对应的的点状图，你也可以在右侧面板里对于展示效果做进一步调整。
同理，可以添加针对temperature, humidity的图表，放在同一个仪表盘上。默认视图下，右上角可以设置不同的时间筛选条件，设为自动刷新等等。
通过Garfana仪表盘我就能分析办公场所的环境特点了，办公室里湿度较低较干燥，而下午的温度呈升高趋势，难怪这么多同事喜欢用加湿器，看来我也得多用些保湿化妆品滋养我娇嫩的肌肤。
总结
这次总结了一下如何用Rock 5b开发板 + BME280传感器 + InfluxDB/Grafana打造动态温湿度监控平台的实现方法，不得不说作为一款开源产品Grafana的功能还是相当强大的，还有更多玩法有待我的发掘。
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