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香港很濕熱，即便是晚上，許多人為了更舒適，在家里也使用空調(diào)。當(dāng)我的大兒子還是一個(gè)小嬰兒的時(shí)候，他臥室的空調(diào)還是需要手動(dòng)控制的，沒有溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能。它的控制器只有開或者關(guān)，讓空調(diào)整個(gè)晚上持續(xù)運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致房間過冷，并且也浪費(fèi)能源和錢。
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我決定使用一個(gè)基于 樹莓派 的 物聯(lián)網(wǎng) 解決方案去修復(fù)這個(gè)問題。后來我進(jìn)一步為它添加了一個(gè)嬰兒監(jiān)視器插件。在這篇文章中，我將解釋我是如何做的，它的代碼在 我的 GitHub 頁面上。
設(shè)計(jì)空調(diào)控制器
解決我的問題的***個(gè)部分是使用了一個(gè) Orvibo S20 可通過 WiFi 連接的智能插頭和智能手機(jī)應(yīng)用程序。雖然這樣可以讓我通過遠(yuǎn)程來控制空調(diào)，但是它還是手動(dòng)處理的，而我希望嘗試讓它自動(dòng)化。我在 Instructables 上找到了一個(gè)滿足我的需求的項(xiàng)目：他使用樹莓派從一個(gè) AM2302 傳感器 上測量附近的溫度和濕度，并將它們記錄到一個(gè) MySQL 數(shù)據(jù)庫中。
使用壓接頭將溫度/濕度傳感器連接到樹莓派的相應(yīng) GPIO 針腳上。幸運(yùn)的是，AM2302 傳感器有一個(gè)用于讀取的 開源軟件，并且同時(shí)提供了 Python 示例。
與我的項(xiàng)目放在一起的用于 AM2302 傳感器 接口的軟件已經(jīng)更新了，并且我使用的原始代碼現(xiàn)在應(yīng)該已經(jīng)過時(shí)了，停止維護(hù)了。這個(gè)代碼是由一個(gè)小的二進(jìn)制組成，用于連接到傳感器以及解釋讀取并返回正確值的 Python 腳本。
樹莓派、傳感器、以及用于構(gòu)建溫度/濕度監(jiān)視器的 Python 代碼。
將傳感器連接到樹莓派，這些 Python 代碼能夠正確地返回溫度和濕度讀數(shù)。將 Python 連接到 MySQL 數(shù)據(jù)庫很簡單，并且也有大量的使用 python-mysql 綁定的代碼示例。因?yàn)槲倚枰掷m(xù)地監(jiān)視溫度和濕度，所以我寫軟件來實(shí)現(xiàn)這些。
事實(shí)上，最終我用了兩個(gè)解決方案，一是作為一個(gè)持續(xù)運(yùn)行的進(jìn)程，周期性（一般是間隔一分鐘）地獲取傳感器數(shù)據(jù)，另一種是讓 Python 腳本運(yùn)行一次然后退出。我決定使用第二種方法，并使用 cron 去每分鐘調(diào)用一次這個(gè)腳本。之所以選擇這種方法的主要原因是，（通過循環(huán)實(shí)現(xiàn)的）持續(xù)的腳本偶爾會(huì)不返回讀數(shù)，這將導(dǎo)致嘗試讀取傳感器的進(jìn)程出現(xiàn)堆積，最終可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)掛起而缺乏可用資源。
我也找到了可以用程序來控制我的智能插頭的一個(gè) Perl 腳本。它是解決這種問題所需的一部分，因此當(dāng)某些溫度/濕度達(dá)到觸發(fā)條件，將觸發(fā)這個(gè) Perl 腳本。在做了一些測試之后，我決定去設(shè)計(jì)一個(gè)獨(dú)立的 checking 腳本，從 MySQL 去拉取***的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)返回的值去設(shè)置智能開關(guān)為開或關(guān)。將插頭控制邏輯與傳感器讀取腳本分開，意味著它們是各自獨(dú)立運(yùn)行的，就算是傳感器讀取腳本寫的有問題也沒事。
配置一個(gè)打開/關(guān)閉空調(diào)的溫度值是很有意義的，因此，我將這些值轉(zhuǎn)移到控制腳本讀取的配置文件中。我也發(fā)現(xiàn)，雖然傳感器的值一般都很準(zhǔn)確，但是，偶爾也會(huì)出現(xiàn)返回不正確讀數(shù)的情況。這個(gè)傳感器腳本被修改為不向 MySQL 數(shù)據(jù)庫中寫入與前值差異非常大的值。同樣也在配置文件中寫入了連續(xù)讀取的溫度/濕度之間允許的***差異值，如果讀取的值處于這些限制值以外，這些值寫不會(huì)提交到數(shù)據(jù)庫中。
雖然，做這個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)器似乎花費(fèi)了很多努力，但是，這意味著，記錄到 MySQL 數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)是有效的、可用于進(jìn)一步去分析識別用戶使用模式的有用數(shù)據(jù)?？梢杂枚喾N圖形方式去展示來自 MySQL 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，而我決定使用 Google Chart 在一個(gè) Web 頁面上顯示數(shù)據(jù)。
過去六小時(shí)內(nèi)測量到的溫度和濕度
添加一個(gè)嬰兒監(jiān)視攝像頭
樹莓派開放的性能意味著我可以不斷地為它增加功能 —— 并且我有大量的未使用的可用 GPIO 針腳。我的下一個(gè)創(chuàng)意是去添加一個(gè)攝像頭模塊，將它放在孩子的臥室中，配置它去監(jiān)視嬰兒。
我需要一個(gè)能夠在黑暗環(huán)境中工作的攝像頭，而 Pi Noir 攝像頭模塊是非常適合這種條件的。Pi Noir 除了沒有紅外過濾之外，同樣也是樹莓派常用的攝像頭模塊。這意味著它在白天時(shí)的圖像可能有點(diǎn)偏紫色，但是它可以在黑暗中借助紅外燈來顯示圖像。
現(xiàn)在我需要一個(gè)紅外光源。由于樹莓派非常流行，并且進(jìn)入門檻很低，因此它有大量的外圍配件和插件。也有適合它的各種紅外光源，我注意到的其中一個(gè)是 Bright Pi。它可以從樹莓派上供電，并且它很適合為樹莓派的攝像頭模塊提供紅外光和普通光。它唯一的缺點(diǎn)是太考驗(yàn)我的焊接技能了。
我的焊接技能還是不錯(cuò)的，但是可能花費(fèi)的時(shí)間比其他人更長。我成功地連接了外殼上所有的紅外 LEDs，并將它們連接到樹莓派的 GPIO 針腳上。這意味著樹莓派能夠編程控制紅外 LED 是否點(diǎn)亮，以及它的亮度。
通過一個(gè) Web 流去公開捕獲的視頻也很有意義，因?yàn)檫@樣我就可以從 Web 頁面上查看溫度和濕度的讀數(shù)圖表。進(jìn)一步研究之后，我選擇了一個(gè)使用 M-JPEG 捕獲器的 流軟件。通過 Web 頁面公開 JPG 源，我可以在我的智能手機(jī)上去連接攝像頭查看程序，去查看攝像頭的輸出。
做***的修飾
沒有哪個(gè)樹莓派項(xiàng)目都已經(jīng)完成了還沒有為它選擇一個(gè)合適的外殼，并且它有各種零件。在大量搜索和比較之后，有了一個(gè)顯然的 贏家：SmartPi 的樂高積木式外殼。樂高的兼容性可以讓我去安裝溫度/濕度傳感器和攝像頭。下面是最終的成果圖：
在這以后，我對我的這個(gè)作品作了一些改變和更新：
- 我將它從樹莓派 2 Model B 升級到了 樹莓派 3，這意味著我可以使用 USB WiFi 模塊。
- 我用一個(gè) TP-Link HS110 智能插頭替換了 Orvibo S20。
- 我也將樹莓派插到了一個(gè)智能插頭上，這樣我就可以遠(yuǎn)程重啟/重置它了。
- 我從樹莓派上將 MySQL 數(shù)據(jù)庫移走了，它現(xiàn)在運(yùn)行在一個(gè) NAS 設(shè)備上的容器中。
- 我增加了一個(gè)非常 靈活的三角夾，這樣我就可以調(diào)整到***角度。
- 我重新編譯了 USB WiFi 模塊，禁用了板載 LED 指示燈，這就是升級到樹莓派 3 的其中一個(gè)好處。
- 我因此為我的第二個(gè)孩子設(shè)計(jì)了另外一個(gè)監(jiān)視器。
- 因?yàn)闆]有時(shí)間去折騰，我為我的第三個(gè)孩子購買了夜用攝像頭。
想學(xué)習(xí)更多的東西嗎？所有的代碼都在 我的 GitHub 頁面上。
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