Sensor Telemetry 2.0.1 — продвинутый мониторинг температуры с Azure IoT Hub

Sensor Telemetry 2.0.1 доставляет данные температуры с датчика MCP9808 в Microsoft Azure IoT Hub в реальном времени. Система обрабатывает телеметрию через Azure Stream Analytics, сохраняет результаты в Azure SQL и визуализирует историю в мобильном приложении Windows Universal. Обновлено 17 мая 2017 г.

История

ОБНОВЛЕНИЕ: Sensor Telemetry переработан и переименован в 2.0.1.

Введение

Обзор

Проект демонстрирует, как считывать высокоточный датчик температуры MCP9808 на Raspberry Pi, отправлять телеметрию в Azure IoT Hub, обрабатывать данные Stream Analytics и хранить показания в Azure SQL. UWP-мобильное приложение отображает историю датчика и позволяет удалённое управление через SignalR.

Приложение

Два UWP-приложения делят ~99% кода: одно работает на Raspberry Pi (IoT-сторона), другое на ПК (клиентская сторона). IoT-приложение шлёт данные датчика в IoT Hub и SignalR, клиентское подписывается на SignalR для обновлений в реальном времени и может отправлять команды обратно на устройство.

Технологии

Кодовая база следует MVVM с Prism (Prism.Unity для IoC) и Prism.Event для слабосвязанной событийной системы. SignalR обеспечивает реальное время коммуникации между экземплярами приложений.

Архитектура

Основная библиотека MCP9808 — переиспользуемый UWP-компонент. В клиентском приложении Views связаны с ViewModels; три репозитория обрабатывают настройки, логи отладки и данные датчика. Mcp9808TemperatureRepository публикует событие изменения температуры только при изменении показания. Фоновые сервисы занимаются телеметрией, таймерами, мониторингом пина тревоги MCP9808, управлением LED, обработкой кнопки, реле уведомлений и логами отладки.

Сервис телеметрии — слушает изменения температуры и пересылает сообщения в Azure Service Bus Event Hub.

Таймер-сервис — публикует тик 500 мс; используется для отображения времени UI и опроса датчика (интервал 1 с).

Мониторинг пина тревоги — обнаруживает изменения GPIO на пине ALERT MCP9808 и публикует события.

LED-сервис — управляет светодиодами на основе тревог температуры.

Мониторинг кнопки — обрабатывает ручной сброс тревоги через GPIO-кнопку.

Реле уведомлений — маппит внутренние события в SignalR-сообщения для межприложенийного обмена.

Сервис консоли отладки — собирает и предоставляет события отладки для UI.

Инициализация приложения — запускает StartPage, который загружает сервисы перед переходом к главному виду.

Начало работы

Требования к схеме

• Большая беспаечная макетная плата (опционально Vilros T-образный коблер)
• MCP9808 breakout (Adafruit)
• 4 светодиода, резисторы 220 Ом, подтягивающие 10 кОм, тактовая кнопка

Сборка

• Подключите LED к GPIO 18 (синий), 23 (зелёный), 12 (красный), 16 (жёлтый) через 220 Ом к 3,3 В.
• MCP9808: VDD→3,3 В, GND→GND, SCL→GPIO 5, SDA→GPIO 3, ALERT→GPIO 6, подтяжка 10 кОм к 3,3 В.
• Кнопка: одна нога к GPIO 5, другая к GND, подтяжка 10 кОм к 3,3 В.

Фото собранной макетной платы доступны в галерее ниже.

Требования Microsoft Azure

Создайте бесплатный аккаунт Azure (кредит $200) на azure.com. Войдите на portal.azure.com.

Настройка Azure IoT Hub

• New → Internet of Things → IoT Hub
• Уникальное имя, подписка, группа ресурсов (создать новую), регион (тот же)
• Ценовой уровень: F1 Free (один бесплатный уровень на аккаунт)
• Дождитесь развёртывания, затем проверьте обзор хаба.

Создание устройства

• Скачайте Azure IoT SDK для C# с GitHub и откройте DeviceExplorer в Visual Studio.
• Вставьте строку подключения IoT Hub (из hub > Shared access policies > iothubowner).
• Создайте устройство (например, TemperatureDevice1) с автогенерируемыми ключами.

Настройка Azure SQL Database

• SQL Databases → Add → Name: SensorTelemetry.
• Используйте существующую группу ресурсов; создайте новый сервер с уникальным именем, админом/паролем, уровень Basic, тот же регион.
• Настройте файрвол для разрешения вашего IP.

Создание таблицы БД

• Откройте SQL Server Object Explorer в Visual Studio, подключитесь к Azure SQL серверу.
• Выполните предоставленный CREATE TABLE скрипт для создания SensorReadings.

Создание App Service Plan и Mobile App

• App Service plans → New, имя, существующая группа ресурсов, регион, уровень Basic B1.
• New → Web+Mobile → Mobile App, имя, подписка, существующая группа ресурсов, выбранный App Service plan.

Настройка Azure Stream Analytics

• New → Data + Analytics → Stream Analytics Job.
• Настройте вход как IoT Hub, выход как Azure SQL таблицу.
• Используйте запрос: SELECT [TimestampUtc], Source, Temperature, IsCritical, IsAboveUpperThreshold, IsBelowLowerThreshold INTO [YourOutputAlias] FROM [YourInputAlias];
• Запустите задание.

Конфигурация программного обеспечения

Скачайте исходный код из репозитория и откройте решение в Visual Studio.

Публикация мобильного приложения

• Правый клик на Web-проекте → Publish → Microsoft Azure App Service → выберите ваш App Service.
• Скопируйте строку подключения Azure SQL (ADO.NET) и вставьте в MS_TableConnectionString в проекте, обновив логин/пароль.
• Опубликуйте; веб-сайт запустится автоматически.

Ввод учётных данных IoT Hub

• В App.xaml UWP-проекта замените {YOUR CONNECTION STRING HERE} на строку подключения устройства из Device Explorer.
• Замените {YOUR DEVICE ID HERE} на ID созданного устройства.

Ввод URL мобильного приложения

• В UnityConfiguration.cs вставьте URL App Service (скопированный с портала Azure) в {YOUR MOBILE SERVICES URL HERE}.

Подробные инструкции см. в полной документации Sensor Telemetry 2.0.1.