En cada aula del instituto vamos a tener un Wemos D1 mini y un sensor de temperatura/humedad DHT11 que va a ir tomando medidas de forma constante y las va a ir publicando en un broker MQTT. También existirán otros dispositivos y aplicaciones que estarán suscritas a los topics del broker MQTT donde se publican los valores recogidos por los sensores. Podríamos seguir la siguiente estructura de nombres para los topics del edificio:
ies/aula<número>/temperature
ies/aula<número>/humidity
Por ejemplo para el aula20 tendríamos los siguientes topics:
ies/aula20/temperature
ies/aula20/humidity
Puedes encontrar más información en la documentación oficial.
Puedes encontrar más información en la documentación oficial.
Vamos a hacer uso de la librería de Adafruit DHT para trabajar con los sensores DHT11. Podemos usar el siguiente código de ejemplo:
#include "DHT.h"
#define DHTPIN D4
#define DHTTYPE DHT11
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
void setup() {
Serial.begin(115200);
Serial.println("IoT demo");
dht.begin();
}
void loop() {
delay(2000);
float h = dht.readHumidity();
float t = dht.readTemperature();
if (isnan(h) || isnan(t)) {
Serial.println("Failed to read from DHT sensor!");
return;
}
Serial.print("Humidity: ");
Serial.print(h);
Serial.print(" %\t");
Serial.print("Temperature: ");
Serial.print(t);
Serial.println(" *C ");
}En las aulas estamos usando filtrado por MAC, por lo que será necesario conocer la dirección MAC de nuestros dispositivos Wemos D1 mini. Podemos usar el siguiente código de ejemplo:
#include <ESP8266WiFi.h>
void setup() {
delay(500);
Serial.begin(115200);
Serial.print("MAC: ");
Serial.println(WiFi.macAddress());
}
void loop() {
}El servicio de DHCP está desactivado en los puntos de acceso WiFi por lo que tendremos que asignar una dirección IP estática a cada uno de los dispostivos Wemos D1 mini. Por ejemplo, para la siguiente configuración de red:
- WiFi SSID:
AULA20 - WiFi Password:
aula20 - IP:
192.168.1.10 - Puerta de enlace:
192.168.1.1 - Máscara de red:
255.255.255.0
Utilizaríamos el siguiente código:
#include <ESP8266WiFi.h>
#define WLAN_SSID "AULA20"
#define WLAN_PASS "aula20"
IPAddress ip(192, 168, 1, 10);
IPAddress gateway(192, 168, 1, 1);
IPAddress subnet(255, 255, 255, 0);
WiFiClient client;
//----------------------------------------------
void connectWiFi() {
WiFi.config(ip, gateway, gateway, subnet);
WiFi.begin(WLAN_SSID, WLAN_PASS);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(500);
Serial.print(".");
}
Serial.println("WiFi connected");
Serial.println("IP address: ");
Serial.println(WiFi.localIP());
}
//----------------------------------------------
void setup() {
Serial.begin(115200);
connectWiFi();
}
void loop() {
}Vamos a hacer uso de la librería Adafruit MQTT para conectar con el broker MQTT y publicar los datos que vamos obteniendo de los sensores DHT11. En nuestro caso vamos a tener la siguiente configuración de red:
- WiFi SSID:
AULA20 - WiFi Password:
aula20 - IP:
192.168.1.10 - Puerta de enlace:
192.168.1.1 - Máscara de red:
255.255.255.0
Y la configuración del broker MQTT será la siguiente:
- Servidor MQTT:
192.168.1.200 - Puerto MQTT:
1883 - Topic para los valores de temperatura:
ies/aula20/temperature - Topic para los valores de humedad:
ies/aula20/humidity
En este ejemplo no vamos a proteger el acceso al topic con usuario y contraseña.
#include "DHT.h"
#include <ESP8266WiFi.h>
#include "Adafruit_MQTT.h"
#include "Adafruit_MQTT_Client.h"
#define DHTPIN D4
#define DHTTYPE DHT11
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
#define WLAN_SSID "AULA20"
#define WLAN_PASS "aula20"
IPAddress ip(192, 168, 1, 10);
IPAddress gateway(192, 168, 1, 1);
IPAddress subnet(255, 255, 255, 0);
#define MQTT_SERVER "192.168.1.200"
#define MQTT_SERVERPORT 1883
#define MQTT_USERNAME ""
#define MQTT_KEY ""
#define MQTT_FEED_TEMP "ies/aula20/temperature"
#define MQTT_FEED_HUMI "ies/aula20/humidity"
WiFiClient client;
Adafruit_MQTT_Client mqtt(&client, MQTT_SERVER, MQTT_SERVERPORT, MQTT_USERNAME, MQTT_USERNAME, MQTT_KEY);
Adafruit_MQTT_Publish temperatureFeed = Adafruit_MQTT_Publish(&mqtt, MQTT_FEED_TEMP);
Adafruit_MQTT_Publish humidityFeed = Adafruit_MQTT_Publish(&mqtt, MQTT_FEED_HUMI);
//----------------------------------------------
void connectWiFi();
//----------------------------------------------
void setup() {
Serial.begin(115200);
Serial.println("IoT demo");
dht.begin();
connectWiFi();
connectMQTT();
}
//----------------------------------------------
void loop() {
delay(2000);
float h = dht.readHumidity();
float t = dht.readTemperature();
if (isnan(h) || isnan(t)) {
Serial.println("Failed to read from DHT sensor!");
return;
}
Serial.print("Humidity: ");
Serial.print(h);
Serial.print(" %\t");
Serial.print("Temperature: ");
Serial.print(t);
Serial.println(" *C ");
temperatureFeed.publish(t);
humidityFeed.publish(h);
}
//----------------------------------------------
void connectWiFi() {
WiFi.config(ip, gateway, gateway, subnet);
WiFi.begin(WLAN_SSID, WLAN_PASS);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(500);
Serial.print(".");
}
Serial.println("WiFi connected");
Serial.println("IP address: ");
Serial.println(WiFi.localIP());
}
//----------------------------------------------
void connectMQTT() {
if (mqtt.connected())
return;
Serial.print("Connecting to MQTT... ");
while (mqtt.connect() != 0) {
Serial.println("Error. Retrying MQTT connection in 5 seconds...");
mqtt.disconnect();
delay(5000);
}
}Vamos a utilizar una máquina virtual con Ubuntu Xenial64 para nuestro broker MQTT. Este podría ser el archvivo Vagrantfile con la configuración de la máquina virtual:
# -*- mode: ruby -*-
# vi: set ft=ruby :
Vagrant.configure("2") do |config|
config.vm.box = "ubuntu/xenial64"
config.vm.network "public_network", ip: "192.168.1.200"
config.vm.provision "shell", inline: <<-SHELL
apt-get update
apt-get install -y mosquitto mosquitto-clients
SHELL
endVamos a instalar mosquitto, un broker MQTT open source usado para la comunicación entre dispositivos en el IoT.
sudo apt-get install -y mosquitto mosquitto-clientsConfiguramos mosquitto para que acepte conexiones de red desde cualquier interfaz del servidor. Editamos el archivo:
/etc/mosquitto/mosquitto.conf
y añadimos la siguiente línea:
bind_address 0.0.0.0
mosquitto_pub -h <host> -t <topic> -m <mensaje>
Por ejemplo, el comando:
mosquitto_pub -h 192.168.1.200 -t ies/aula20/temperature -m "hello world!"
Publica el mensaje "hello world!" en el topic ies/aula20/temperature en el MQTT broker que está en la IP 192.168.1.200.
mosquitto_sub -h <host> -t <topic>
Por ejemplo, el comando:
mosquitto_sub -h 192.168.1.200 -t ies/aula20/temperature
Se suscribe al topic ies/aula20/temperature que está en el MQTT broker con dirección IP 192.168.1.200.
Como cliente MQTT vamos a tener una nueva máquina virtual que se va a suscribir a los topics del broker MQTT y va a mostrar los valores de los sensores en un panel de control web como el que se muestra a continuación. La dirección IP de la máquina virtual será la 192.168.1.100 y tendrá un servidor web con node.js en el puerto 3000.
Vamos a utilizar una máquina virtual con Ubuntu Xenial64 para nuestro servidor web con node.js que va a alojar el dashboard. Este podría ser el archvivo Vagrantfile con la configuración de la máquina virtual:
# -*- mode: ruby -*-
# vi: set ft=ruby :
Vagrant.configure("2") do |config|
config.vm.box = "ubuntu/xenial64"
config.vm.network "public_network", ip: "192.168.1.100"
config.vm.provision "shell", inline: <<-SHELL
apt-get update
apt-get install -y nodejs
apt-get install -y npm
cd /vagrant/web
npm install
SHELL
endVer el código fuente del servidor web con node.js
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