在這篇文章中，我們將介紹如何搭建一款監測土壤水分的物聯網系統，用於在土壤幹燥時發出警報，提醒用戶。本項目使用了IoT 雲平臺來管理警報系統，同時存儲來自傳感器的數據。眾所周知，物聯網是當今熱門話題之一，它將改變我們的未來及生活方式。如今我們可以自己動手搭建物聯網系統，因為市場上已有一些原型板，這使得我們不用花費太多金錢及精力就可以著手物聯網項目。

搭建 IoT 系統項目

構建這個項目，我們需要：

1. Arduino MKR1000；
2. 濕度傳感器；
3. IoT 雲平臺 Carriots 的免費賬戶（點擊這裏創建賬戶）；
4. IFFT 賬戶（點擊這裏，了解更多）。

該項目的核心理念是搭建一個監測土壤水分的 IoT 系統，勘測土壤的濕度。Arduino MKR1000 控制傳感器向 Carriots IoT 平臺發送數據。Carriots 平臺反過來存儲來自傳感器的數據，並檢測存儲的值何時達到閾值。下文我們會分享如何分析數據。現在可以假設 Carriots IoT 平臺能夠以某種方式調用一個 IFFT 服務，並向用戶發送一個提醒的短消息。構建該 IoT 系統，我們可以探索如何使用 IoT 生態系統的組件。此外，該項目使用 LED 矩陣顯示濕度土壤狀態。接下來，我們看看具體怎麽搭建。

檢測傳感器數據

第一步，我們必須讀取傳感器數據。該 IoT 項目使用了 YL-38 + YL-69 傳感器，這個是可以插入要檢查的土壤中的模擬傳感器。那麽如何將傳感器連接到 Arduino，如下所示：

代碼很簡單。我們 從A1 引腳讀取數據，然後計算濕度：

float moistureHum = analogRead(A1);
moistureHum = (1023 - moistureHum) * 100 /1023;

此外，還需將 Arduino MKR1000 連接到互聯網，以便它可以發送數據：

#include "WiFi101.h"
WiFiClient client;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.print("Starting...");
  if (WiFi.status() == WL_NO_SHIELD) {
    Serial.println("WiFi shield not present");
    while (true);
  }
  connectToWifi();
}
 

connectToWifi() 包含：

void connectToWifi() {
  while ( status != WL_CONNECTED) {
   Serial.print("Attempting to connect to WPA SSID: ");
   Serial.println(ssid);
   // Connect to WPA/WPA2 network:
   status = WiFi.begin(ssid, pass);
   // wait 10 seconds for connection:
  delay(10000);
 }
}

這樣，如以上代碼所述，我們可以管理顯示濕度的 LED 矩陣。接下來就聚焦於物聯網雲平臺上。

連接到 IoT 雲平臺

在將數據發送到雲端之前，我們必須配置 Carriots 平臺才能管理數據。 Carriots 使用了分層結構來對設備進行分組和管理。因此，在使用設備之前，必須創建此結構。用戶一旦登錄，先點擊“Hierarchy”，再點擊“ Project”，填寫所需的數據，如下圖：

下一步創建服務，填寫所需的數據：

最後，創建組：

以上的步驟只需做一次。最後一步是配置設備。它表示我們用來發送數據的物理設備。該設備屬於在最後一步創建的組，組屬於服務，服務屬於項目。配置步驟非常簡單，如下圖所示：

至此，配置步驟已完成。我們需將 Arduino 設備連接到 Carriots 並開始發送數據。上圖中，Id.developer 這個參數很重要，它代表了將來自 Arduino 設備的數據綁定到 Carriots 設備的唯一標識符。另一個重要參數是 API 密鑰。你可以在設置>API密鑰菜單中找到它。為了發送數據，我們將這個函數添加到上面的代碼中：

void sendData(float data) {
  if (client.connect(server,80)) {
   Serial.println("Connected to the server....");
   String jsonData = "{\"protocol\":\"v2\",\"device\":\""+DEVICE_ID+
                     "\",\"at\":\"now\",\"data\":{\"soil\":\""+
                     String(data)+"\"}}";  // Make a HTTP request
  client.println("POST /streams HTTP/1.1");
  client.println("Host: api.carriots.com");
  client.println("Accept: application/json");
  client.println("User-Agent: Arduino-Carriots");
  client.println("Content-Type: application/json");
  client.print("carriots.apikey: ");
  client.println(API_KEY);
  client.print("Content-Length: ");
  int thisLength = jsonData.length();
  client.println(thisLength);
  client.println("Connection: close");
  client.println();
  client.println(jsonData);
 }
}

註意該函數發送一個包含從傳感器讀取的數據的 JSON 有效載荷。必須在 loop（）方法中調用此函數。運行這個程序，我們可以發現設備向 Carriots 發送數據，如下所示：

監控物聯網傳感器數據

接下來是監控數據。通常在物聯網系統中，我們不僅希望從傳感器獲取數據，而且當這些值超出特定值時，我們希望監視這些信息以采取完善措施。本項目中，當土壤太過幹燥時，我們要告知用戶。雖然 Carriots 擁有內置的電子郵件系統，但我們更傾向於與 Carriots 集成的另一個有用的平臺，即 IFFT。該平臺提供了多種集成服務。

為了提醒用戶，我們需要兩個組件：

1. 監控數據系統；
2. 警報系統。

作為監控數據系統，本 IoT 系統項目使用 Carriots 監聽器。監聽是分析輸入值及應用特定規則的一個過程。當規則被驗證時，它就會調用一個腳本。對於 Carriots 的有趣方面是，我們可以使用 Groovy 作為腳本語言來調用外部服務。

警報系統建立在 IFFT 上。在完成 Carriots 的任務之前，配置 IFFT 非常有必要。如上所述，當濕度達到閾值時，我們想要發送一條短消息提醒用戶。為了實現這個功能，需要在 IFFT 中配置一個短消息服務。在此之前，我們需要一個免費的帳戶。那麽首先我們創建一個新的 Applet：

點擊“+”添加服務並搜索“Maker”服務：

選擇“Maker webhooks”來啟用 IoT Maker。接下來配置 maker 服務，並填入觸發發送消息進程的事件名稱：

最後，啟動發送消息服務，配置所有必需的參數，如目標號碼和消息體牛肉板面：

現在，我們來看一下 Carriots 平臺的監聽器。首先創建一個新的監聽器，調用與之前剛創建的 Applet 相關的 URL。當監聽器調用 URL 時，IFFT 發送一條短消息。配置監聽器流程如下圖所示：

最後一步是配置表達式。我們可以使用 Groovy 寫這個案例。

綜上，我們可以驗證當土壤水分低於閾值水平時，手機上是否會收到一條短信。

總結

通過本文，相信大家已經學會了如何使用傳感器、Arduino 和 IoT 雲平臺構建 IoT 系統。也正如本文所述，我們可以集成現有的平臺和服務來構建一款 IoT 系統。

基於 Arduino 和 IoT 雲平臺搭建物聯網系統