WaterPi: умный удалённый полив и мониторинг комнатных растений

Компоненты и материалы

Компонент	Количество
Raspberry Pi 1 Model B	1
Arduino UNO	1
Датчик температуры/влажности DHT11 (4 пина)	1
Датчик влажности почвы YL-69	1
Датчик уровня воды	1
LCD 16×2 (стандартный)	1
Насос для воды (5 В)	1
Реле 5 В	1
Держатель 4×АА батареек	1

Программное обеспечение и сервисы

• Amazon Web Services AWS IoT
• Amazon Web Services AWS DynamoDB
• Johnny-Five (JavaScript робототехника для Node.js)

О проекте

Система для занятых людей, любящих растения. Регулярный полив забывают или невозможен в поездках. WaterPi мониторит температуру, влажность воздуха и почвы, поливает удалённо, сохраняет данные в DynamoDB через AWS IoT. Данные визуализируются графиками для понимания условий роста.

Raspberry Pi запускает Node.js-приложение (Johnny-Five) для опроса датчиков и управления насосом. Связь с AWS — через AWS IoT SDK для JavaScript.

Шаг 1: Настройка DynamoDB

Создайте таблицу waterpi_sensor_data:

• Partition Key: key (String)
• Sort Key: timestamp (String)

Шаг 2: Настройка AWS IoT

1. Создайте Thing: raspi-water-pump.
2. Политика: pump-policy, Action iot:*, Resource *, Effect Allow.
3. Сертификат: 1-Click create → скачайте public key, private key, certificate.
4. Активируйте сертификат → Attach policy → Attach thing.
5. Правило (Rule): имя saveToDynamoDB, Attribute *, Topic Filter sensor/data, Action «Insert into DynamoDB», Table waterpi_sensor_data, Hash key ${topic()}, Range key ${timestamp()}, создайте Role с Allow.

Шаг 3: Подготовка Arduino

Аналоговые датчики (влажность почвы, уровень воды) подключены к Arduino, который прошит StandardFirmata (File → Examples → Firmata → StandardFirmata). Arduino выступает ADC-переходником для Raspberry Pi по USB.

Подключение к Arduino:

• YL-69: VCC → Pin 7, GND → GND, AO → A1
• Water Level: (+) → Pin 4, (-) → GND, S → A0

Соедините Arduino с Raspberry Pi по USB. Установите датчики в горшок и бак с водой.

Шаг 4: Подготовка Raspberry Pi

Проводка к Pi:

• DHT11: S → GPIO4 (pin 7), (+) → 3V3 (pin 1), (-) → GND (pin 25)
• LCD I2C: VCC → 5V (pin 2), GND → GND (pin 6), SDA → GPIO2 (pin 3), SCL → GPIO3 (pin 5)
• Реле насоса: S → GPIO18 (pin 12), (+) → 5V (pin 4), (-) → GND (pin 20)

Насос + реле + батарейки: один провод насоса → реле, второй → батарейки; второй провод батареек → реле. Схема на фото.

Шаг 5: Запуск Node.js на Pi

git clone git@github.com:demirhanaydin/waterpi-node.git
cd waterpi-node
npm install

Положите сертификаты (public key, private key, certificate, rootCA.pem) в папку certs/. Отредактируйте device.js: укажите пути к файлам и IOT_DEVICE_URL (из AWS IoT, вида https://XXXXXXXXX.iot.us-east-1.amazonaws.com).

sudo node index.js

На LCD появятся показания. В DynamoDB данные приходят каждые 20 секунд.

Шаг 6: Веб-приложение (Sinatra + Highcharts)

Визуализация данных из DynamoDB и удалённое управление насосом (кнопки Start/Stop публикуют события в AWS IoT, Pi их обрабатывает).

git clone git@github.com:demirhanaydin/waterpi-web.git
cd waterpi-web
bundle install

Сертификаты в certs/, настройте boot.rb (AWS Access Key/Secret из Security Credentials). Запуск: ruby app.rb. Откройте https://localhost:4567/ — графики и кнопки управления.

Исходный код

• Raspberry Pi Node.js: github.com/demirhanaydin/waterpi-node (добавьте сертификаты в certs/, настройте device.js)
• WaterPi Web Client: github.com/demirhanaydin/waterpi-web (настройте boot.rb)

Схемы

Схемы подключения (Fritzing) для Raspberry Pi и Arduino доступны в разделе Schematics.