前言

在本案例中，虹科工業(yè)樹(shù)莓派RevPi Core3通過(guò)Node-RED編程獲取并處理荷蘭在線天氣門(mén)戶網(wǎng)站Buienradar的實(shí)時(shí)天氣數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲取的天氣信息對(duì)溫室的窗戶進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)溫室的IoT改造。

所需器件

虹科RevPi Core3

虹科RevPi DIO模塊

繼電器

虹科RevPi DIO模塊

虹科RevPi Core3

實(shí)現(xiàn)方式

在本案例中，溫室的IoT改造主要集中在兩個(gè)方面：溫室窗戶的自動(dòng)開(kāi)閉以及自動(dòng)獲取天氣數(shù)據(jù)并分析。

1.1 溫室窗戶開(kāi)閉控制

溫室的窗戶通過(guò)行程長(zhǎng)度為500 mm的線性驅(qū)動(dòng)器執(zhí)行打開(kāi)和關(guān)閉動(dòng)作。此線性驅(qū)動(dòng)器配備有24V電機(jī)，可以通過(guò)虹科RevPi Core3和DIO擴(kuò)展模塊進(jìn)行控制。

所使用的執(zhí)行器在沖程結(jié)束時(shí)自動(dòng)停止電動(dòng)機(jī)，無(wú)需其他傳感器或開(kāi)關(guān)。由于執(zhí)行器需要3A的驅(qū)動(dòng)電流，而DIO模塊最多只能輸出500 mA的電流，因此這里需要一個(gè)額外的繼電器來(lái)控制24V電機(jī)的開(kāi)閉。

1.2 天氣數(shù)據(jù)的獲取及分析

為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)天氣情況自動(dòng)打開(kāi)和關(guān)閉窗戶的功能，本案例采用可從網(wǎng)絡(luò)上免費(fèi)獲取的天氣數(shù)據(jù)。此類(lèi)數(shù)據(jù)可以采用Node-RED獲取。

Node-RED具有用戶友好的圖形開(kāi)發(fā)界面，可以通過(guò)添加HTTP請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)以及功能節(jié)點(diǎn)從Buienradar的網(wǎng)站上獲取預(yù)計(jì)降水量數(shù)據(jù)。通過(guò)鏈接https://gpsgadget.buienradar.nl/data/raintext？lat=52.08&lon=5.47，可以文本形式請(qǐng)求未來(lái)兩個(gè)小時(shí)的預(yù)期降水量?！?lat”和“ lon”之后的數(shù)字對(duì)應(yīng)于需要降水?dāng)?shù)據(jù)的地方的GPS坐標(biāo)。這些數(shù)據(jù)由Node-RED每五分鐘檢索一次。如果預(yù)計(jì)在15分鐘內(nèi)下雨，窗戶將自動(dòng)關(guān)閉。但是，如果在接下來(lái)的15分鐘內(nèi)仍保持干燥，則系統(tǒng)將再次打開(kāi)窗戶。

更進(jìn)一步

當(dāng)前，RevPi只區(qū)分“窗口打開(kāi)”以及“窗口關(guān)閉”兩個(gè)狀態(tài)，要獲取更多設(shè)置，可以進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。另外，也可以連接溫度和濕度傳感器，準(zhǔn)確獲取當(dāng)前天氣狀況，以進(jìn)一步提高窗戶自動(dòng)開(kāi)閉的準(zhǔn)確性。還可以通過(guò)儀表盤(pán)節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步升級(jí)，通過(guò)web瀏覽器顯示當(dāng)前降雨預(yù)報(bào)以及窗口狀態(tài)等。

總而言之，虹科工業(yè)樹(shù)莓派RevPi具有極大的靈活性和無(wú)限的潛力，并且軟件硬件完全開(kāi)源，您可以以最大的自由度在RevPi上進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

附錄1-虹科RevPi Core 3

RevPi Core 3具有定制的Raspbian系統(tǒng)，預(yù)先安裝了RT補(bǔ)丁，配備Raspberry Pi計(jì)算模塊3，內(nèi)置Broadcom的多核處理器具有足夠的能力來(lái)執(zhí)行諸如圖像處理之類(lèi)的復(fù)雜任務(wù)，可以完成高性能要求的任務(wù)。

處理器 博通BCM2837

核心數(shù)4

時(shí)鐘頻率1.2 GHz

內(nèi)存1 GB

eMMC閃存4 GB

虹科RevPi Core3

RevPi Core 3使用了最先進(jìn)的高效DC-DC轉(zhuǎn)換器（總體效率大于80％），從而可以有效減少發(fā)熱。模塊不僅可以在20.4 V至28.8 V標(biāo)準(zhǔn)化的電源電壓范圍運(yùn)行，也可以在10.2 V輸入電壓下運(yùn)行，這意味著您甚至可以使用汽車(chē)電池或太陽(yáng)能電池板作為電源。先進(jìn)的保護(hù)電路可確保即使在輸入電源線上受到大量電磁干擾的情況下，模塊也能連續(xù)運(yùn)行（前提是正確連接了功能性接地）。

像Raspberry Pi一樣，RevPi Core 3也配備了通用接口：

1個(gè)RJ45以太網(wǎng)插座

2個(gè)USB 2.0插座

1個(gè)Micro HDMI插座

1個(gè)Micro USB 2.0插槽

2 個(gè)PiBridge（用于RevPi模塊擴(kuò)展）

RevPi Core 3模塊可以適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境：

電源：12-24 VDC -15％/ +20％，max.10W

工作溫度：-40°C至55°C

ESD保護(hù)：符合EN 61131-2和IEC 61000-6-2的4 kV / 8 kV

浪涌/沖擊測(cè)試：根據(jù)EN 61131-2和IEC 61000-6-2進(jìn)行

EMI測(cè)試：根據(jù)EN 61131-2和IEC 61000-6-2

UL認(rèn)證（UL文件編號(hào)E494534）

附錄2-虹科RevPi DIO模塊

I/O模塊有三種版本，均可以通過(guò)PiBridge與Core模塊直接相連。它們的前端都具有相同的28針I(yè)/O連接器。除了具有14個(gè)數(shù)字輸入和14個(gè)數(shù)字輸出的標(biāo)準(zhǔn)版本外，還有兩個(gè)特殊版本，它們僅具有16個(gè)數(shù)字輸入或16個(gè)數(shù)字輸出。根據(jù)EN 61131-2的要求，所有版本都有抗干擾保護(hù)，并且可以在-40°C到55°C的溫度范圍，相對(duì)濕度高達(dá)93%的環(huán)境內(nèi)運(yùn)行。此外，所有數(shù)字I/O模塊都具有UL認(rèn)證（UL文件號(hào)E494534）。

輸入和輸出的開(kāi)關(guān)狀態(tài)通過(guò)PiBridge與RevPi Core的中央處理映像進(jìn)行周期性數(shù)據(jù)交換。除了切換狀態(tài)之外，還可以周期性地傳輸可能的錯(cuò)誤狀態(tài)（診斷數(shù)據(jù)）和配置數(shù)據(jù)。RevPi DIO模塊還配備了PWM（脈沖寬度調(diào)制）和計(jì)數(shù)器輸入，可以分別為14個(gè)輸出中的每個(gè)激活PWM功能，為14個(gè)輸入通道中的每個(gè)通道激活計(jì)數(shù)器功能。

責(zé)任編輯：haq