PiClima

Tabela de conteúdos

• 1 Objetivo
• 2 Arquitetura
• 3 Instalação
  • 3.1 Pre-Requisitos
    • 3.1.1 Hardware
    • 3.1.2 Dependencias
  • 3.2 Banco de Dados
    • 3.2.1 MySQL
    • 3.2.2 MongoDB
• 4 Como Usar
  • 4.1 Resultado PHP
• 5 Solução de Problemas

1 OBJETIVO

Este projeto visa capturar dados de sensores ligados a um raspberry pi e armazenamento em bases de dados para consulta online via frontend.

2 ARQUITETURA

Arquitetura lógica

Conexão física

3 INSTALAÇÃO

3.1 Pre-Requisitos

3.1.1 Hardware

• Raspberry Pi (aqui na versão 3) com Raspbian (não testado com outras versões)
• Sensor de Pressão Barométrica BMP180
• Sensor de Umidade e Temperatura DHT11, DHT22 ou AHT10

3.1.2 Dependencias

Algumas das dependências necessárias para o script rodar corretamente:

• PHP
• Python
  • Python 3.9
  • mysqlclient
  • python-decouple
  • pymongo
  • dnspython
  • Adafruit Python BMP180
  • Adafruit Python DHT
  • SMBUS (para AHT10 - sem biblioteca necessária)
  • Colorama - For pretty console prints
• Composer
• I2C habilitado
• MySQL

a. Python 3.9

Para este projeto utilizei o python3.9 para coleta dos dados dos sensores, para sua instalação pode-se utilizar sudo apt-get install python3.9 após adicionar seu correto PPA ou compilando e instalando conforme a seguir.

#Download da versão desejada
foo@bar:~$ wget https://www.python.org/ftp/python/3.9.0/Python-3.9.0.tar.xz
foo@bar:~$ tar -xvf Python-3.9.0.tar.xz
foo@bar:~$ cd Python-3.9.0

#Configure passando o openssl como parâmetro
foo@bar:~$ ./configure --with-openssl=/usr/local/openssl --enable-optimizations
foo@bar:~$ make
foo@bar:~$ make install

foo@bar:~$ sudo update-alternatives --install /usr/bin/python3 python3 /usr/bin/python3.4 0
foo@bar:~$ sudo update-alternatives --install /usr/bin/python3 python3 /usr/bin/python3.9 1

b. Mysqlclient, Python-Decouple, pymongo e dnspython Necessário para conectar com o mysql local e mongoDB na nuvem

foo@bar:~$ sudo pip3 install mysqlclient python-decouple pymongo dnspython

c. Composer Gerenciador de dependências para PHP, utilizado para a dependência vlucas/phpdotenv que possibilita captura de variáveis em arquivo de ambiente (.env).

foo@bar:~$ php -r "copy('https://getcomposer.org/installer', 'composer-setup.php');"
foo@bar:~$ php -r "if (hash_file('sha384', 'composer-setup.php') === 'e21205b207c3ff031906575712edab6f13eb0b361f2085f1f1237b7126d785e826a450292b6cfd1d64d92e6563bbde02') { echo 'Installer verified'; } else { echo 'Installer corrupt'; unlink('composer-setup.php'); } echo PHP_EOL;"
foo@bar:~$ php composer-setup.php
foo@bar:~$ php -r "unlink('composer-setup.php');"
foo@bar:~$ sudo mv composer.phar /usr/local/bin/composer

Instalar as dependências existentes no arquivo composer.json

foo@bar:~$ composer install

Ou

foo@bar:~$ composer require vlucas/phpdotenv

d. Adafruit BMP180 Python Biblioteca necessária para coletar os dados através do sensor BMP180

foo@bar:~$ git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_BMP.git
foo@bar:~$ cd Adafruit_Python_BMP
foo@bar:~$ sudo python3 setup.py install

e. Adafruit DHT Python Biblioteca necessária para coletar dados de umidade e temperatura através do sensor DHT11 ou DHT22

foo@bar:~$ git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_DHT.git
foo@bar:~$ cd Adafruit_Python_DHT
foo@bar:~$ sudo python3 setup.py install

f. Habilitar interface I2C Digitar no console

foo@bar:~$ sudo raspi-config

Selecionar no menu Interface Options->I2C e habilitar a opção.

3.2 Banco de Dados

3.2.1 Banco de Dados MySQL

Após instalado o mysql/mariadb, faz-se necessário criar o database e a tabela conforme esquema a seguir

a. Criar database Escolha o nome que desejar e atulize o arquivo /sensors/.env

create database tempodg;

b. Criar tabela Utilize o nome da tabela que desejar e atualize o arquivo /sensors/.env conforme novos nomes.

CREATE TABLE `log_temperatura` ( `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,  `created` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,  `press_temperature` decimal(4,2) NOT NULL,  `pressure` decimal(7,2) NOT NULL, `altitude` int(4) NOT NULL, `pressure_abs` decimal(7,2) NOT NULL, `humidity` decimal(4,2) NOT NULL, `hum_temperature` decimal(4,2) NOT NULL,`heat_index` decimal(4,2) NOT NULL, PRIMARY KEY (`id`)) ENGINE=MyISAM DEFAULT CHARSET=latin1;

Database: tempodg Table: log_temperatura

COLUMN_NAME	COLUMN_TYPE	COLUMN_KEY	EXTRA
id	int(11)	PK	auto_increment
created	timestamp
press_temperature	decimal(4,2)
pressure	decimal(7,2)
altitude	int(4)
pressure_abs	decimal(7,2)
humidity	decimal(4,2)
hum_temperature	decimal(4,2)
heat_index	decimal(4,2)

c. Criar um usuário no mysql

CREATE USER 'USUARIO'@'localhost' IDENTIFIED BY 'SENHA';

d. Garantir acesso ao banco

GRANT ALL PRIVILEGES ON tempodg.* TO 'USUARIO'@'localhost';

3.2.2 Banco de dados MongoDB

Para os serviços de banco de dados MONGO foi utilizado o MONGODB ATLAS.

Database: weather_dg (Atualizar no script posteriormente com o novo nome) Collection: log_temperatura (Atualizar no script com o novo nome)

COLUMN
_id: index
created
press_temperature
pressure
pressure_abs
altitude
humidity
hum_temperature
heat_index

4 COMO USAR

• Copie o repositório com os scripts para o raspberry pi e crie um arquivo no diretório /sensors/ chamado .env com o seguinte conteúdo:

#*******************
#Database SQL
SQLSERVER=localhost
SQLDBNAME=dbName
SQLTABLENAME=tableName
USER_SQL=usrName
SECRET_SQL=passwordSQL

#*******************
#Database Mongo
SEND_TO_MONGO=false
USER_MONGO=usrName
SECRET_MONGO=passwordMongo
MONGO_DBNAME=weather_dg
MONGO_COLLECTIONNAME=log_weather

#*******************
#Activate sensors setting true or false (lower case)
#Pressure - BMP180
PRESSURE=true
#Local altitute to compensate pressure from sea level
LOCAL_ALTITUDE=470

#Humidity - DHT11 or AHT10
HUMIDITY=true
#Use which sensor
DHT_SENSOR=false
AHT_SENSOR=true

#When not using I2C, like in DHT11, uncomment the line below to set data pin on raspberry
HUMIDITY_PIN=24

• Para executar basta digitar o comando python3 main.py no terminal.

• Para realizar coleta de forma automática em períodos específicos, basta realizar o agendamento para execução automática utilizando o crontab.

No terminal digite:

foo@bar:~$ crontab -e

E insira a seguinte linha no final do arquivo para agendar a execução a cada 30 minutos o script localizado no diretorio home

*/30 * * * * python3 ~/main.py

• Mova o conteúdo do diretório /localweb/* para o diretório do apache nomeando sua página /var/www/html/PiClima

Para visualizar seus dados, digite no browser http://localhost/PiClima/temp.php

4.1 Resultado PHP

5 SOLUÇÃO DE PROBLEMAS

***5.1 OpenSSL > v1.1.0 (Opcional, apenas caso ocorra um erro de SSL ao utilizar o pip)

Ao instalar alguma dependência do python via pip o erro abaixo é retornado impedindo a correta instalação.

pip is configured with locations that require TLS/SSL, however the ssl module in Python is not available.
Collecting mysqlclient
  Retrying (Retry(total=4, connect=None, read=None, redirect=None, status=None)) after connection broken by 'SSLError("Can't connect to HTTPS URL because the SSL module is not available.")': /simple/mysqlclient/
  Retrying (Retry(total=3, connect=None, read=None, redirect=None, status=None)) after connection broken by 'SSLError("Can't connect to HTTPS URL because the SSL module is not available.")': /simple/mysqlclient/
 [...]
  Could not fetch URL https://pypi.org/simple/numpy/: There was a problem confirming the ssl certificate: HTTPSConnectionPool(host='pypi.org', port=443): Max retries exceeded with url: /simple/numpy/ (Caused by SSLError("Can't connect to HTTPS URL because the SSL module is not available.")) - skipping
  Could not find a version that satisfies the requirement numpy (from versions: )
No matching distribution found for numpy
pip is configured with locations that require TLS/SSL, however the ssl module in Python is not available.
Could not fetch URL https://pypi.org/simple/pip/: There was a problem confirming the ssl certificate: HTTPSConnectionPool(host='pypi.org', port=443): Max retries exceeded with url: /simple/pip/ (Caused by SSLError("Can't connect to HTTPS URL because the SSL module is not available.")) - skipping

Para resolver definitivamente faz-se necessário a instalação ou upgrade do openssl para versão > 1.1.0 e a reinstalação do python3.9 passando como parametros o uso do novo openssl, para isso:

#checa versão atual
foo@bar:~$ openssl version

#baixa o openssl
foo@bar:~$ sudo wget https://www.openssl.org/source/openssl-1.0.2o.tar.gz

#Descompacta e entramos no diretório
foo@bar:~$ tar -zxvf openssl-1.1.1i.tar.gz 
foo@bar:~$ cd openssl-1.1.1i/

#configuramos e instalamos
foo@bar:~$ ./config --prefix=/usr/local/openssl shared no-zlib
foo@bar:~$ make
foo@bar:~$ make install

#muda-se as configurações atuais
foo@bar:~$ ln -s /usr/local/openssl/include/openssl /usr/include/openssl
foo@bar:~$ ln -s /usr/local/openssl/lib/libssl.so.1.1 /usr/local/lib/libssl.so
foo@bar:~$ ln -s /usr/local/openssl/bin/openssl /usr/bin/openssl
foo@bar:~$ echo "/usr/local/openssl/lib" >> /etc/ld.so.conf

#checa a versão final
foo@bar:~$ openssl version