PM2.5采集器（支持微信查询）

kevinzhang

该终端设备采集办公室空气质量（包括：PM1、PM2.5、PM10）、温湿度、照明和噪声，并可通过微信公众号实时查询7个数据。

终端设备如下图：


微信查询结果如下图：


拓扑结构图如下图：

kevinzhang

终端设备细节如下图：

kevinzhang

Arduino Uno代码如下：

1. #include "Arduino.h"
   
2. #include "serialReadPMValue.h"
   
3. #include <DHT22.h>
   
4. #include <stdio.h>
   
5. #include <SPI.h>
   
6. #include <Ethernet.h>
   
7. 
   
8. // 数字PIN 3 --> LED 红
   
9. // 数字PIN 7 --> DHT22温湿度
   
10. // 数字PIN 9 --> 蜂鸣器
    
11. // 模拟PIN 0 --> 模拟声音
    
12. // 模拟PIN 3 --> LX1972环境光
    
13. 
    
14. uint16_t PM01Value  = 0;  // PM1.0
    
15. uint16_t PM2_5Value = 0;  // PM2.5
    
16. uint16_t PM10Value  = 0;  // PM10
    
17. #define receiveDatIndex 32
    
18. uint8_t receiveDat[receiveDatIndex];
    
19. 
    
20. #define DHT22_PIN 7
    
21. DHT22 myDHT22(DHT22_PIN);
    
22. 
    
23. int valLight = 0;  // 光线Value
    
24. int valSound = 0;  // 声音Value
    
25. 
    
26. byte mac[]     = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
    
27. IPAddress server(116, 236, 162, 186);   // 项目服务器公网IP
    
28. IPAddress      ip(192, 168, 1, 76);   // 内网IP（该终端设备的内网IP）
    
29. EthernetClient client;
    
30. 
    
31. String myTempPM01  = "";
    
32. String myTempPM25  = "";
    
33. String myTempPM10  = "";
    
34. String myTempLight = "";
    
35. String myTempSound = "";
    
36. String myTempTemp  = "";
    
37. String myTempHumi  = "";
    
38. 
    
39. void setup()
    
40. {
    
41.   Serial.begin(9600);
    
42.   Ethernet.begin(mac, ip);
    
43.   pinMode(3, OUTPUT);
    
44.   pinMode(9, OUTPUT);
    
45. }
    
46. 
    
47. void loop()
    
48. {
    
49.   int length   = serialRead(Serial, receiveDat, receiveDatIndex, 5);
    
50.   int checkSum = checkValue(receiveDat, receiveDatIndex);
    
51.   if(length&&checkSum)
    
52.   {
    
53.     PM01Value  = transmitPM01(receiveDat);   //取PM1.0
    
54.     PM2_5Value = transmitPM2_5(receiveDat);  //取PM2.5
    
55.     PM10Value  = transmitPM10(receiveDat);   //取PM10
    
56.   }
    
57.   static unsigned long OledTimer = millis();
    
58.   if (millis() - OledTimer >= 5000)
    
59.   {
    
60.     OledTimer=millis();
    
61.    
    
62.     cDHT22();
    
63.    
    
64.     valLight = analogRead(3);   // 取光线Value
    
65.     valSound = analogRead(0);   // 取声音Value
    
66.    
    
67.     digitalWrite(3, HIGH);  // LED点亮
    
68.     digitalWrite(9, HIGH);  // 蜂鸣器鸣叫
    
69.     Serial.println("");
    
70. 
    
71.     myTempPM01  = String(PM01Value);   // 将int转换成String
    
72.     myTempPM25  = String(PM2_5Value);
    
73.     myTempPM10  = String(PM10Value);
    
74.     myTempLight = String(valLight);
    
75.     myTempSound = String(valSound);
    
76.    
    
77.     Serial.println("PM01:" + myTempPM01 + "ug/m3, PM25:" + myTempPM25 + "ug/m3, PM10:" + myTempPM10 + "ug/m3");
    
78.     Serial.println("Temperature:" + myTempTemp + "C, Humidity:" + myTempHumi + "%");
    
79.     Serial.println("Light:" + myTempLight + ", Sound:" + myTempSound);
    
80.    
    
81.     if (client.connect(server, 80))   // 提交的项目服务器80端口
    
82.     {
    
83.       Serial.println("Connected");
    
84.       // HTTP请求，携带7个参数
    
85.       client.println("POST [url]http://116.236.162.186/servlet/mypm?unoVar01=[/url]" + myTempPM01 + "&unoVar02=" + myTempPM25 + "&unoVar03=" + myTempPM10 + "&unoVar04=" + myTempTemp + "&unoVar05=" + myTempHumi + "&unoVar06=" + myTempLight + "&unoVar07=" + myTempSound + " HTTP/1.1");
    
86.       client.println("Host:116.236.162.186");
    
87.       client.println();
    
88.     }
    
89.     else
    
90.     {
    
91.       Serial.println("connection failed");
    
92.     }
    
93.     Serial.println();
    
94.     client.stop();
    
95.   }
    
96.   
    
97.   digitalWrite(3, LOW);
    
98.   digitalWrite(9, LOW);
    
99. }
    
100. 
     
101. void cDHT22()
     
102. {
     
103.     DHT22_ERROR_t errorCode;
     
104.     errorCode = myDHT22.readData();
     
105.     if (errorCode == DHT_ERROR_NONE)
     
106.     {
     
107.       myTempTemp = String(myDHT22.getTemperatureC());  //取温度
     
108.       myTempHumi = String(myDHT22.getHumidity());  //取湿度
     
109.    }
     
110. }

复制代码

kevinzhang

MySQL数据库，mypm库t01表结构如下图：

kevinzhang

项目服务器验证代码（成为微信开发者前验证用，Java代码，文件名wxtest.java）：

[pre lang="java" line="1"]import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;
import java.io.InputStream;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

import java.util.Arrays;  // 数据用来进行字符串排序
import org.apache.commons.codec.digest.DigestUtils;  // 使用Apahce Commons Codec项目，完成SHA1加密

@WebServlet(urlPatterns = {"/wxtest"})
public class wxtest extends HttpServlet
{
    protected void processRequest(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException
    {
        response.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
        request.setCharacterEncoding("UTF-8");
        response.setCharacterEncoding("UTF-8");
        PrintWriter out = response.getWriter();
        
        String myToken      = "CO1drluxieGlUvoafl9THLawr2aspiAB";
        String mySignature  = request.getParameter("signature");  // 抓取微信服务器送来的4个参数
        String myTimestamp  = request.getParameter("timestamp");
        String myNonce      = request.getParameter("nonce");
        String myEchostr    = request.getParameter("echostr");
        String encodeString = "";
        String finalString  = "";
        
        if(mySignature==null||myTimestamp==null||myNonce==null||myEchostr==null)
        {
            System.out.println("There is at least one null in pararmeters.");
        }
        else
        {
            String[] myString = new String[3];
            myString[0] = myToken;
            myString[1] = myTimestamp;
            myString[2] = myNonce;
            
            Arrays.sort(myString);  // 通过数组，3个字符串按字典序排序
            encodeString = myString[0] + myString[1] + myString[2];
            finalString  = DigestUtils.sha1Hex(encodeString);  // 完成SHA1加密
        }
        
        if (mySignature.equals(finalString))  // 加密后的字符串与微信传过来的signature字符串比较
        {
            System.out.println("same...");
            out.print(myEchostr);  // 两者相同，则证明请求来自微信服务器，原样返回Echostr字符串
            out.close();
            System.out.println("Sent ok ...");
        }
        else
        {
            System.out.println("different...");
        }
    }
}[/code]

只需一次，通过验证后的公众号不需要再次验证。

kevinzhang

服务器端，监听终端设备数据并写入数据库，代码如下：

[pre lang="java" line="1"]import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
// MySQL connection package
import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;
import java.sql.Statement;
import java.sql.ResultSet;

@WebServlet(urlPatterns = {"/mypm"})
public class mypm extends HttpServlet
{
    protected void processRequest(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException
    {
        response.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
        request.setCharacterEncoding("UTF-8");
        response.setCharacterEncoding("UTF-8");
        
        String myPm01 = request.getParameter("unoVar01");  // 抓取7个参数
        String myPm25 = request.getParameter("unoVar02");
        String myPm10 = request.getParameter("unoVar03");
        String myTemp = request.getParameter("unoVar04");
        String myHumi = request.getParameter("unoVar05");
        String myLight = request.getParameter("unoVar06");
        String mySound = request.getParameter("unoVar07");
        
        Connection conn = null;
        Statement stmt = null;
        ResultSet rs1 = null;
        int i;
        String mySQL = "INSERT INTO t01 (tpm01, tpm25, tpm10, ttemp, thumi, tlight, tsound) VALUES('" +
                myPm01       + "','" +
                myPm25       + "','" +
                myPm10       + "','" +
                myTemp       + "','" +
                myHumi       + "','" +
                myLight      + "','" +
                mySound      + "')";
        try
        {
            conn = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost/mypm?" +
                                   "user=root&password=15186okia");
            stmt = conn.createStatement();
            i = stmt.executeUpdate(mySQL);  // 写入数据表
            System.out.println("inserting...");
        }
        catch (SQLException ex)
        {
            System.out.println("Error in connection: " + ex.toString());
            System.out.println("SQLException: " + ex.getMessage());
            System.out.println("SQLState: " + ex.getSQLState());
            System.out.println("VendorError: " + ex.getErrorCode());
        }
        
        System.out.println("Written...");
        System.out.println("PM 1: " + myPm01);
        System.out.println("PM2.5:" + myPm25);
        System.out.println("PM10: " + myPm10);
        System.out.println("Temperature:" + myTemp + "C");
        System.out.println("Humidity: " + myHumi + "%");
        System.out.println("Light: " + myLight);
        System.out.println("Sound: " + mySound);
        System.out.println("==");
    }
}[/code]

kevinzhang

注意XML格式：

[pre lang="xml" line="1"]    <xml>
      <ToUserName><![CDATA[o4v_mtz6brovlFn77_HpgV_0Q39I]]></ToUserName>
      <FromUserName><![CDATA[gh_9b78ebc75c88]]></FromUserName>
      <CreateTime><![CDATA[1449493779]]></CreateTime>
      <MsgType><![CDATA[text]]></MsgType>
      <Content><![CDATA[PM1:20ug/m3\nPM2.5:24ug/m3\nPM10:27ug/m3\n温度:23.80℃\n湿度:33.70%\n亮度:0\n噪声:0]]></Content>
    </xml>[/code]

kevinzhang

项目服务器回复微信服务器的查询（Java，即用户通过微信查询终端数据）：

[pre lang="Java" line="1"]import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;
import java.io.InputStream;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.util.Arrays;
import org.apache.commons.codec.digest.DigestUtils;
import org.apache.commons.io.IOUtils;
import org.dom4j.*;
import org.dom4j.io.*;
import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;
import java.sql.Statement;
import java.sql.ResultSet;

@WebServlet(urlPatterns = {"/wxtest"})
public class wxtest extends HttpServlet
{
    protected void processRequest(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException
    {
        response.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
        request.setCharacterEncoding("UTF-8");
        response.setCharacterEncoding("UTF-8");
        PrintWriter out = response.getWriter();
               
        String myVal01 = ""; //7个变量对应7个参数
        String myVal02 = "";
        String myVal03 = "";
        String myVal04 = "";
        String myVal05 = "";
        String myVal06 = "";
        String myVal07 = "";
        
        Connection conn = null;  // 涉及数据库打交道的变量
        Statement stmt = null;
        ResultSet rs1 = null;
        int i = 0;
        String mySQL = "SELECT * FROM t01 ORDER BY tid DESC LIMIT 1;"; // 从数据表里读取最后那条记录的SQL语句
        try
        {
            conn = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost/mypm?" +
                                   "user=root&password=15186okia");
            stmt = conn.createStatement();
            rs1 = stmt.executeQuery(mySQL);
            
            while(rs1.next())
            {
                myVal01 = rs1.getString(2); //分别将获得的数据写入7个变量
                myVal02 = rs1.getString(3);
                myVal03 = rs1.getString(4);
                myVal04 = rs1.getString(5);
                myVal05 = rs1.getString(6);
                myVal06 = rs1.getString(7);
                myVal07 = rs1.getString(8);
            }
        }
        catch (SQLException ex)
        {
            System.out.println("Error in connection: " + ex.toString());
            System.out.println("SQLException: " + ex.getMessage());
            System.out.println("SQLState: " + ex.getSQLState());
            System.out.println("VendorError: " + ex.getErrorCode());
        }
        
        InputStream  postIn = request.getInputStream(); //从输入流获取微信服务器传过来的整个字符串
        
        try
        {
            SAXReader reader = new SAXReader();
            Document myDocument = reader.read(postIn); // 转成dom4j可以处理的格式
            Element root = myDocument.getRootElement(); // 从XML字符串内获取全部元素，组成一棵树
            Element myToUserName = root.element("ToUserName"); // 分别获取需要的值
            Element myFromUserName = root.element("FromUserName");
            Element myCreateTime = root.element("CreateTime");
            Element myMsgType = root.element("MsgType");
            Element myContent = root.element("Content");
            Element myMsgId = root.element("MsgId");
            String sToUserName = myToUserName.getText(); // 转成String类型
            String sFromUserName = myFromUserName.getText();
            String sCreateTime = myCreateTime.getText();
            String sMsgType = myMsgType.getText();
            String sContent = myContent.getText();
            String sMsgId = myMsgId.getText();
            
            if (sMsgType.equals("text") && sContent.equals("/??")) // 用户发来的是文本消息且是查询数据关键词吗？
            {
                long lCreateTime = System.currentTimeMillis()/1000L; // 消息创建的时间
                String mySendContent = "";
                // 以下手工封装回复文本消息的XML字符串
                mySendContent = "PM1:" + myVal01 + "ug/m3\nPM2.5:" + myVal02 + "ug/m3\nPM10:" + myVal03 + "ug/m3\n温度:" + myVal04 +
                        "℃\n湿度:" + myVal05 + "%\n亮度:" + myVal06 + "\n噪声:" + myVal07;
                String xmlString01 = "<xml>";
                String xmlString02 = "<ToUserName><![CDATA[" + sFromUserName + "]]></ToUserName>";
                String xmlString03 = "<FromUserName><![CDATA[" + sToUserName + "]]></FromUserName>";
                String xmlString04 = "<CreateTime><![CDATA[" + lCreateTime + "]]></CreateTime>";
                String xmlString05 = "<MsgType><![CDATA[text]]></MsgType>";
                String xmlString06 = "<Content><![CDATA[" + mySendContent + "]]></Content>";
                String xmlString07 = "</xml>";
                String xmlAll = xmlString01 + xmlString02 + xmlString03 + xmlString04 + xmlString05 + xmlString06
                    + xmlString07;
                System.out.println(xmlAll);
                out.print(xmlAll); // 回复给微信服务器，由其转发给用户手机
                out.close();
            }
            System.out.println("== Done ==");  
        }
        catch (DocumentException ex)
        {
            System.out.println("dom4j Document: " + ex.toString());
        }
}[/code]

老胖熊

这个看着不错，微信现在很流行。

mikeliujia

有个公网IP不错

kevinzhang

mikeliujia 发表于 2015-12-21 21:35
有个公网IP不错

现在管得严，不容易搞到。

davidce

公众号的回调和传感器数据的存储都可以在arduino 上实现

kevinzhang

davidce 发表于 2015-12-21 22:31
公众号的回调和传感器数据的存储都可以在arduino 上实现

Uno内存小，有点悬，也没法扩展，外部访问困难

yzhkpli

求问楼主用的传感器都哪写啊。
温度用ds18B20？

一个湿度传感器
一个co2传感器
一个激光pm2.5传感器（攀藤G3？）
还有啥？
另外底板是在哪里可以买到呢？

kevinzhang

yzhkpli 发表于 2015-12-26 17:11
求问楼主用的传感器都哪写啊。
温度用ds18B20？

1, DFRduino UNO控制器（78元）
2. DFRobot Ethernet W5100网络板（98元）
3. IO扩展板 V7.1（55元）
4. DHT22温湿度传感器模块（65元）
5.MIC声音传感器（40元）
6.LX1972光传感器（30元）
7.数字蜂鸣器模块（15元）
8.食人鱼LED（10元）
9.PM2.5激光粉尘传感器（215元）

我特懒，这些都在DFrobot买的，其他店里兼容板子都可以完成同样的功能。