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教你如何用树莓派和Node.js来控制湿度

 

终极游戏

我不是仅仅因为提到了树莓派，就称这是一篇关于物联网（Internet of Things）的文章，但我敢拍着胸脯说这是一个互联网自动化（Internet Automation）项目，不需我额外动作就能解决一个小问题。

在本文中，我将会提供大量有用的外部资源，使得我们能尽快熟悉项目中所涉及的node.js和JavaScript部分。

问题描述

在寒冷的冬季，我们希望用加热器来使家里/办公室处于温暖舒适的温度。然而，在封闭的环境里使用加热器会影响室内湿度。我们用加湿器解决了这个问题！文章里我将用到一个连接插座的便携式加湿器。

我的目的是根据屋内的湿度等级，能够自动调节加湿器的开关。

如何实现呢？

硬件：

如果我们能实现自动控制加湿器所连接的插座（或开关），那么问题就迎刃而解了。因此，我们需要有一个能用互联网完美控制的插座。为了实现这个功能，我选用了Belkin公司互联网控制开关Wemo Switch。

（请注意：许多便携式加湿器也自带自动开关或者定时器，但我们为的是DIY。所以在此不讨论。）

IFTTT的Maker平台为我们提供了（需要注册后才能使用它们的服务）：

  1. 连接Wemo 开关
  2. 使用Maker API来控制Wemo开关状态（根据你的账号和设备创建）

显然我们还需要能连接树莓派的传感器。我强烈推荐使用树莓派SenseHAT而不是独立连接的传感器，SenseHAT已经集成了许多传感器，像一顶戴在树莓派上的帽子。它们还提供了丰富的Python库来读取传感器的数据。

最后，我们需要把树莓派连接到互联网。简单地把WiFi模块插在树莓派的USB端口上就能实现。当然，在树莓派上需要设置WiFi。（提示：使用Linux命令或者IDE）

软件：

因为树莓派上可以运行操作系统，比如Linux和Windows，我们很容易在上面安装Node.js。因此，node.js是我们从传感器读取数据并通过IFTTT Maker平台调用API控制Wemo Switch状态的核心骨干。

正如早先所提到的，我们还需要依赖大量SenseHAT所提供的python脚本。我们就不再介绍这些python脚本了，它们在SenseHAT API 手册里都能找到。但我们会讨论如何用node.js应用来驱动这些python脚本。

Node.js App

此应用分三步实现功能：

  1. 驱动python脚本，以固定的频率读取传感器数据（也就是温度，也可以是湿度数据）
  2. 比较读取到的数据和预设条件，判断Wemo Switch是否需要关闭
  3. 调用IFTTT Maker的接口，打开或者关闭Wemo Switch开关

接下去我们来看每一步的具体代码：

步骤一：读取传感器数据

Node.js提供了child_process的模块，它的一个方法exec能够执行操作系统的命令。这一步需要此模块来驱动python脚本。还记得吗，我们想以固定的频率来执行python脚本，因此需要在外面包装一层JavaScript的setInterval函数。

setInterval(function(){
   require('child_process').exec(command, function(error, stdout, stderr) {
 if (error == null) {
 var data = stdout.replace("\n","");
 // ... Call Stage 2
 }
 else {
 console.log("Error occured. " + error);
 }
 }); child_process.exec
}, 60000); // frequency = 60 seconds

步骤二：判断条件

这里只是简单地比较一下上一步读取的信息。但是，你也可以在这里添加其它的功能，比如将数据存入数据库，保持最近几次读取值，判断最近几次的数值是否持续增加或减少，等等。这里我们则是基于最近一次传感器数据做出判断。

// assumption: We are looking for Temperature in Stage 1
var YOUR_API_KEY = "?????"; // obtain this from IFTTT
var wemoState = "off"; // or as defined in IFTTT Maker
if(data > 35) { // deg. Celsius is what SenseHat APIs returns
 wemoState = "on";
}
// ... Call Stage 3

步骤三：调用IFTTT Maker接口

如上文所提到的，我们不再讨论如何创建一个IFTTT Maker API来控制某个设备的状态，或是调用另一个API。你可以参考手册或是这篇博客。

接下去，到了真正使用Node.js调用接口的时候了，我们使用node.js的https模块，它提供了request的方法。

var makerAPI_host = "maker.ifttt.com";
var makerAPI_path = "/trigger/"+wemoState+"/with/key/"+YOUR_API_KEY;
var https = require('https');
 var optionsget = {
 method : "GET",
 host : makerAPI_host, 
 port : 80,
 path : makerAPI_path
 };
var reqGet = https.request(optionsget, function(resp) {
 var str = "";
 resp.setEncoding('utf8');
 resp.on('data', function(d) { // data chunk
 str += d;
 });
 resp.on('end', function() { // all data sent
 console.log(str); // We are Done!
 }); 
});
reqGet.on('error', function(e) {
 error = {
 message : "Error occured",
 error : e
 };
 console.log(error);
});
reqGet.end();

或者，也可以使用第二步中的child_process.exec()方法。

var callAPI = "curl -X GET https://maker.ifttt.com/trigger/"+wemoState+"/with/key/"+YOUR_API_KEY;    
require('child_process').exec(callAPI, function(error, stdout, stderr) {
 if (error == null) {
 console.log(stdout); // We are Done!
 }
 else {
 console.log("Error occured. " + error);
 }
}); child_process.exec