前言
前阵子入了一个树莓派，作为一个尽责（苦逼）的 IT 运维狗，自然想到拿这玩意来做做看看温湿度的环境监控了。
想法很简单，找点传感器接上树莓派，通过 GPIO 读取到传感器的数据。然后推送进监控系统即刻（比如 Open-Falcon)
传感器
温湿度的传感器种类很多，选了比较常见的 3 种来测试。
先对比下参数
参数
所以基本上就是：
DHT11 最渣但是最便宜
DHT22 比较给力但是贵
DS18B20 便宜且给力，但只有温度没有湿度
因为传感器连接时都需要接一个上拉电阻，所以直接买人家做好的模块比较方便，电阻给你内置接好了，直接连线比较无脑
接线
这是树莓派的 GPIO 图：
更详细的例图：
既然用的是模块，接线就很简单了，VCC 接电，GND 接地，DATA 接 GPIO 就好了，这是示意图，实际电阻已经内置在模块里了
数据读取
虽说树莓派本身已经集成了 RPi.GPIO，可以很方便的来操作 GPIO 获取数据。但是直接通过 GPIO 读取还是太麻烦了，好在轮子总是会有的~
DHT 系列
轮子
https://github.com/adafruit/Adafruit-Raspberry-Pi-Python-Code
有轮子了这事情就非常好办，首先把轮子弄下来~
sudo apt-get updatesudo apt-get install build-essential python-dev
git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_DHTcd Adafruit_Python_DHT
sudo python setup.py install
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读取数据超级简单
import Adafruit_DHT
sensor1 = Adafruit_DHT.DHT11humidity1, temperature1 = Adafruit_DHT.read_retry(sensor1, 26)#26 是 GPIO 的引脚编号print humidity1,temperature1
sensor2 = Adafruit_DHT.DHT22humidity2, temperature2 = Adafruit_DHT.read_retry(sensor2, 13)#13 是 GPIO 的引脚编号print humidity2,temperature2
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DS18B20
DS18B20 更加直接，树莓派已经自带了 1-Wire 的驱动，只要把他开起来就好了~
先更新下内核
sudo apt-get updatesudo apt-get upgrade
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检查一下 1-Wire 模块是否开启
root@raspberrypi:/etc# lsmod | grep w1w1_therm 6401 0w1_gpio 4818 0wire 32619 2 w1_gpio,w1_therm
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如果没有，开启 1-Wire 模块
sudo modprobe w1_gpiosudo modprobe w1_therm
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修改/boot/config.txt 配置文件，增加 dtoverlay=w1-gpio,gpiopin=19,pullup=on
默认用的是 4 号口，如果你没有接在 4 号口上的话，要人工指定，例如我这里写的 19 号口。
这里的参数详细可以看 /boot/overlays/README，里面有详细说明
Name: w1-gpioInfo: Configures the w1-gpio Onewire interface module. Use this overlay if you *don't* need a GPIO to drive an external pullup.Load: dtoverlay=w1-gpio,<param>=<val>Params: gpiopin GPIO for I/O (default "4")
pullup Non-zero, "on", or "y" to enable the parasitic power (2-wire, power-on-data) feature
Name: w1-gpio-pullupInfo: Configures the w1-gpio Onewire interface module. Use this overlay if you *do* need a GPIO to drive an external pullup.Load: dtoverlay=w1-gpio-pullup,<param>=<val>Params: gpiopin GPIO for I/O (default "4")
pullup Non-zero, "on", or "y" to enable the parasitic power (2-wire, power-on-data) feature
extpullup GPIO for external pullup (default "5")
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配好以后重启，然后就可以看到我们的传感器了
root@raspberrypi:/etc# ls /sys/bus/w1/devices/28-0516a718e1ff w1_bus_master1
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查看传感器的温度
root@raspberrypi:/etc# cat /sys/bus/w1/devices/28-0516a718e1ff//w1_slavef3 01 4b 46 7f ff 0c 10 17 : crc=17 YESf3 01 4b 46 7f ff 0c 10 17 t=31187
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31187/1000 就是当前的温度，也就是 31.187
读取这个东西当然是相当容易的事情了，然而它还是有轮子的~
pip install w1thermsensor
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有轮子又何必自己动手叻，读取数据之~
from w1thermsensor import W1ThermSensor
sensor = W1ThermSensor(W1ThermSensor.THERM_SENSOR_DS18B20, "031561d43aff")temperatur = sensor.get_temperature()print temperature
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纳入监控系统
传感器能够工作之后，我就要把他纳入到我们的监控系统里去了。绘图，告警这就是监控系统的工作了，我们需要做的是把数据给它。
监控系统获取数据通常可以分为 PULL(拉）和 PUSH（推）两种模式。实际上就是看谁更主动一些，
PULL 模式
PULL 的模式会比较通用一些。无论是用哪一个监控系统，反正我数据就在这里，拿走自己处理就是。如果这个东西要做成个通用产品的话，那大抵是要做成 PULL 的模式来主动暴露接口的。
我们用 flask 简单的封装个 http 的接口，先装一下 flask
因为读取传感器的数据还是要花点时间的，我们肯定不希望每次请求接口数据的时候都去读一次传感器。所以先弄个脚本定期的把传感器的数据读出来，json 格式存在本地就好了。
#!/usr/bin/pythonimport Adafruit_DHTimport jsonimport copyfrom w1thermsensor import W1ThermSensor
sensor1 = Adafruit_DHT.DHT11humidity_dht11, temperature_dht11 = Adafruit_DHT.read_retry(sensor1, 26)
sensor2 = Adafruit_DHT.DHT22humidity_dht22, temperature_dht22 = Adafruit_DHT.read_retry(sensor2, 13)
sensor = W1ThermSensor(W1ThermSensor.THERM_SENSOR_DS18B20, "0516a718e1ff")temperature_ds18b20 = sensor.get_temperature()
env = []if humidity_dht11 is not None and temperature_dht11 is not None: data = {"metric":"humidity","tag":"module=dht11","value":humidity_dht11} env.append(copy.copy(data)) data = {"metric":"temperature","tag":"module=dht11","value":temperature_dht11} env.append(copy.copy(data))if humidity_dht22 is not None and temperature_dht22 is not None: data = {"metric":"humidity","tag":"module=dht22","value":humidity_dht22} env.append(copy.copy(data)) data = {"metric":"temperature","tag":"module=dht22","value":temperature_dht22} env.append(copy.copy(data))if temperature_ds18b20 is not None: data = {"metric":"temperature","tag":"module=ds18b20","value":temperature_ds18b20} env.append(copy.copy(data))if len(env) > 0: with open("/opt/falcon-scripts/env.json", 'w') as f: f.write(json.dumps(env))
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放入 crontab 里，这个脚本每分钟运行一次，这样我们的数据延迟也就是 1 分钟而已，完全可以接受。
现在通过 flask 来封装一个简单的 http 接口
#!/usr/bin/python# -*- coding: utf-8 -*-
from flask import Flask,jsonifyimport json
app = Flask(__name__)
@app.route('/env', methods=['GET'])
def env(): with open('/opt/falcon-scripts/env.json', 'r') as f: env_json = f.read() env_data = json.loads(env_json) return jsonify(env=env_data)
if __name__ == "__main__": app.run(host="0.0.0.0", port=80, debug=True)
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跑起来
root@raspberrypi:/opt/flask# python env.py * Running on http://0.0.0.0:80/ * Restarting with reloader
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测试一下
PS C:\Users\qfeng> bash44 packages can be updated.29 updates are security updates.qfeng@QFENG-PC:/mnt/c/Users/qfeng$qfeng@QFENG-PC:/mnt/c/Users/qfeng$qfeng@QFENG-PC:/mnt/c/Users/qfeng$qfeng@QFENG-PC:/mnt/c/Users/qfeng$ curl http://192.168.2.221/env{ "env": [ { "metric": "humidity", "tag": "module=dht11", "value": 68.0 }, { "metric": "temperature", "tag": "module=dht11", "value": 32.0 }, { "metric": "humidity", "tag": "module=dht22", "value": 70.9000015258789 }, { "metric": "temperature", "tag": "module=dht22", "value": 30.399999618530273 }, { "metric": "temperature", "tag": "module=ds18b20", "value": 31.125 } ]}qfeng@QFENG-PC:/mnt/c/Users/qfeng$
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看起来不错
PUSH 模式
PUSH 的模式需要根据我们所使用的监控系统，来封装数据格式进行主动的推送。对于特定的监控系统而言，这种模式更为简单一些。以 Open-Falcon 为例，我写了 3 个脚本对应不同的传感器模块，主动把数据推送给 Open-Falcon
import Adafruit_DHTimport timeimport jsonimport requestsimport copy
if __name__ == '__main__': sensor = Adafruit_DHT.DHT11 humidity, temperature = Adafruit_DHT.read_retry(sensor, 26) ts = int(time.time()) push_url = "http://127.0.0.1:1988/v1/push" payload = [] if humidity is not None: humidity_data = {"endpoint":"home","metric":"room.humidity","timestamp":ts,"step":60,"value":humidity,"counterType":"GAUGE","tags":"module=dht11"} payload.append(copy.copy(humidity_data)) if temperature is not None: temperature_data = {"endpoint":"home","metric":"room.temperature","timestamp":ts,"step":60,"value":temperature,"counterType":"GAUGE","tags":"module=dht11"} payload.append(copy.copy(temperature_data)) r = requests.post(push_url, data=json.dumps(payload))
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#!/usr/bin/pythonimport Adafruit_DHTimport timeimport jsonimport requestsimport copy
if __name__ == '__main__': sensor = Adafruit_DHT.DHT22 humidity, temperature = Adafruit_DHT.read_retry(sensor, 13) ts = int(time.time()) push_url = "http://127.0.0.1:1988/v1/push" payload = [] if humidity is not None: humidity_data = {"endpoint":"home","metric":"room.humidity","timestamp":ts,"step":60,"value":humidity,"counterType":"GAUGE","tags":"module=dht22"} payload.append(copy.copy(humidity_data)) if temperature is not None: temperature_data = {"endpoint":"home","metric":"room.temperature","timestamp":ts,"step":60,"value":temperature,"counterType":"GAUGE","tags":"module=dht22"} payload.append(copy.copy(temperature_data)) r = requests.post(push_url, data=json.dumps(payload))
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#!/usr/bin/pythonimport timeimport jsonimport requestsimport copyfrom w1thermsensor import W1ThermSensor
if __name__ == '__main__': sensor = W1ThermSensor(W1ThermSensor.THERM_SENSOR_DS18B20, "0516a718e1ff") temperature = sensor.get_temperature() ts = int(time.time()) push_url = "http://127.0.0.1:1988/v1/push" payload = [] if temperature is not None: temperature_data = {"endpoint":"home","metric":"room.temperature","timestamp":ts,"step":60,"value":temperature,"counterType":"GAUGE","tags":"module=ds18b20"} payload.append(copy.copy(temperature_data)) r = requests.post(push_url, data=json.dumps(payload))
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PS: 你大概已经发现了，这里主动 Push 的地址是本地的 127.0.0.1~，也就是说这里的 Open-Falcon 其实也是装在树莓派上的~~这事下回再说
看下三个传感器的数据绘图
dht11 的误差确实可能要大一些，也没有到无法接受的程度，便宜嘛
生产环境
目前为止这个还只是个玩具，要进入生产环境真的拿来用的话，还需要解决一些问题
PoE 供电
可以通过 PoE 分离器来搞定，淘宝上 20~30 块钱一个
console tty
安装地方可能没有 dhcp，你得静态给树莓派配地址。总不能出门都带个屏幕和 hdmi 线吧。得让他支持 console，出去串口一接完事。可以用 PL2303 这样的 USB 转 TTL 芯片，4-5 块钱一个
外壳
拖着一堆杜邦线在外面肯定是太丑了，壳子得把线藏一藏，弄整洁一点。这得费点功夫
走线
如果考虑监控机柜温度的话。在多机柜的机房里，肯定是要 1 台树莓派拖多个传感器挂在机柜里面。走线或许可以考虑直接用网线拉走，焊在针脚上（或者直接绝缘胶布一缠~）
这些问题，留到下回做个原型机出来再说吧~
以上
原文于 2017 年 8 月首发于简书，搬家存档。
行文有微调。
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