樹莓派 + Windows IoT Core 搭建環境監控系統
前言：Windows IoT 是微軟為嵌入式開發板設計的一種物聯網作業系統，執行Windows UWP（C# 開發），可以設計出豐富的互動介面，驅動GPIO，連線一些感測器做有意思的事，本文詳細介紹如何使用它搭建一個環境監控系統，並將資料上傳到Microsoft Flow雲伺服器。
工具：一臺Windows 10電腦，樹莓派3B/3B+，（8GB（以上）容量SD卡，讀卡器。
感測器：DHT11溫溼度感測器、BMP180氣壓計、BH1750FVI光強感測器、MQ-2煙霧感測器、蜂鳴器、若干杜邦線。
系統框架：
實現室內溫溼度，光線強度，氣壓高度的採集，火災情況的報警，資料的上傳到雲端。
（全是微軟的一套，PowerBi部分沒做）
PS：
1. 本系統感測器驅動程式碼來自 https://github.com/ZhangGaoxing/windows-iot-demo
搬運至碼雲，加速Clone：https://gitee.com/xKryo/windows-iot-demo
2. DHT11專案程式碼有一些問題，修改版本網盤下載：https://pan.baidu.com/s/11-EofiscGOnMuSyPgvFO1w 提取碼：a2p1
3. 本系統的完整程式碼：https://pan.baidu.com/s/1gTaC3vrEigzjzqDfF_uA1Q 提取碼：quau
4. Microsoft Flow伺服器現在HTTP請求觸發需要註冊高階賬戶。
正文：
一、開發平臺的搭建
1.樹莓派安裝Windows IoT
下載Windows 10 IoT Core Dashboard 和最新的韌體：https://docs.microsoft.com/en-us/windows/iot-core/downloads，下載完成後解壓出FFu韌體，開啟Dashboard並選擇韌體，設定密碼，寫入SD卡。
將SD卡插入樹莓派，漫長的等待數次重啟，中間需要通過滑鼠對樹莓派進行設定，最後進入系統：
通過儀表盤（Dashboard）的“我的裝置”可以掃描到區域網的樹莓派，瀏覽器輸入IP:8080，輸入使用者名稱Administrator和剛剛設定的密碼，進入Windows IoT的管理頁面。
2.Visual Studio 2017安裝，可以通過下載Visual Studio Installer安裝：
二、第一個感測器驅動（DHT11 Demo）
以驅動DHT11為例，講解將感測器連線樹莓派，並編譯打包程式並部署到樹莓派。
1.DHT11連線樹莓派，DHT11和樹莓派的引腳定義如圖，將DHT11的資料輸出引腳連線GPIO4（07號引腳），電源（VCC）和地（GND）就近接入但不要接反。
2.VS 2017開啟DHT11 Demo 專案（IDE可能會要求安裝一些依賴的元件）
生成解決方案時，可能會出現證書過期：
雙擊開啟專案Package.appxmanifest檔案：
在新的視窗中選擇打包一欄，彈出的視窗選擇配置證書—建立測試證書（任意名稱）
重新生成解決方案：
我的VS 2017出現了問題，不能遠端除錯，如果除錯設定出現以下資訊，則可以直接遠端除錯安裝應用不用打包部署：
3.打包專案的安裝程式包：
右鍵專案 – 應用商店 – 建立應用程式包 – 建立旁載入包：
選擇生成包的路徑，勾選合適的體系結構，點選建立，漫長等待生成完成：
進入瀏覽器後臺管理頁的Apps Manager選擇打包好的應用，點選Install安裝：
安裝成功：
執行效果：
三、接入所有感測器
下載系統完整程式碼，用VS2017開啟，裡面有詳細的註釋，程式碼模組較為清晰，這裡就不再分析程式碼功能了。
通過重新設計互動介面，接入BMP180氣壓計、BH1750FVI光強感測器、MQ-2煙霧感測器。
圖中可看到感測器功能都已經實現，關於資料上傳部分在後面會講解。
系統設計的電路圖：
對應樹莓派引腳的連線圖：
實物圖如下，先在麵包板上除錯，再把所有感測器模組焊接在實驗板上。
四、Microsoft Flow雲服務
系統通過HTTP POST的方式，將資料打包成的JSON檔案POST到流，伺服器解析後執行流。
推薦先觀看此視訊：https://b23.tv/av21526828使用Microsoft Flow 快速採集IoT裝置資料。
注意：微軟Flow的伺服器升級後，HTTP請求的觸發器已不再支援免費的賬戶，如果不想註冊，則跳過該部分，通過其他的方式上傳到所需要的其他伺服器。
儘管如此，還是記錄一下之前連線Flow的過程。
以視訊中的例子為基礎，程式碼中資料封裝及HTTP POST部分：
1 using System;
2 using System.Diagnostics;
3 using System.IO;
4 using System.Threading.Tasks;
5
6 namespace Windows_IoT_Core
7 {
8 class PostFlow
9 {
10 private string Url { get; set; }
11 private string Str { get; set; }
12 public PostFlow(String httpUri , String jsonStr)
13 {
14 this.Url = httpUri;
15 this.Str = jsonStr;
16 }
17 public PostFlow(ViewModel view)
18 {
19 //由MS-Flow產生的Https請求Url
20 Url = "https://XXX";
21
22 //有效負載的請求正文 JSON架構
23 Str = "{\n\t\"Temp\" : \" "+view.Temp+"\" ,\n\t\"Hum\" : \""+view.Hum+"\" ,\n\t\"Bright\" : \""+view.Ill+"\" ,\n\t\"Alt\" : \""+view.Alt+"\" ,\n\t\"Press\" : \""+view.Press+"\" ,\n\t\"Fire\" : \""+view.Fire+"\" ,\n\t\"Time\" : \""+view.Time+"\"\n}";
24 }
25 public async Task DoPostAsync()
26 {
27 var request = System.Net.WebRequest.Create(new Uri(Url));
28 request.ContentType = "application/json";
29 request.Method = "POST";
30
31 using (var requestStrem = await request.GetRequestStreamAsync())
32 {
33 var writer = new StreamWriter(requestStrem);
34 writer.Write(Str);
35 writer.Flush();//清空快取併發送
36 }
37
38 using (var resp = await request.GetResponseAsync())
39 {
40 using (var responseStream = resp.GetResponseStream())
41 {
42 var reader = new StreamReader(responseStream);
43 var result = reader.ReadToEnd();
44 Debug.WriteLine(result.ToString());
45 }
46 }
47 }
48 }
49 }
伺服器HTTP端觸發JSON配置：
{
"type": "object",
"properties": {
"Temp": {
"type": "string"
},
"Hum": {
"type": "string"
},
"Bright": {
"type": "string"
},
"Alt": {
"type": "string"
},
"Press": {
"type": "string"
},
"Fire": {
"type": "string"
},
"Time": {
"type": "string"
}
},
"required": [
"Temp",
"Hum",
"Bright",
"Alt",
"Press",
"Fire",
"Time"
]
}
View Code
1. 進入Microsoft Flow官網，註冊免費賬戶
2. 在“我的流”中新建，選擇觸發條件，通過搜尋框搜尋HTTP新增觸發條件，填入JSON配置，現在免費賬戶搜尋不到。
新增條件分支，如果發生燃氣洩漏情況，推送報警和Outlook傳送郵件，最終會將資料插入到Excel（OneDrive）。
具體郵件內容的設定：
3. 製作好帶表頭的Excel檔案，上傳到OneDrive，Flow連線OneDrive，可以找到檔案，然後關聯JSON程式碼內容：
上傳多次資料，可以看到表格中的內容如下：
如圖發生r燃氣洩漏，Flow會推送郵箱內容：
Microsoft Flow APP在Googe Paly 中下載，通過Flow APP 和OneDrive APP 在移動端查收：
五、總結
樹莓派搭載Windows IoT接入感測器，基本的環境資料採集、資料展示、資料上傳都已完成。使用微軟的一套東西進行開發著實令人崩潰，所以不再深入了，1年前開發的，有些具體的步驟還不夠清晰，現在總結起來感覺有點low。
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