用Raspberry Pi搭建Azure IOT解决方案

Raspberry Pi是一款基于Linux的单板机电脑。它由英国的树莓派基金会所开发，目的是以低价硬件及自由软件刺激在学校的基本计算机科学教育。树莓派配备一枚博通（Broadcom）出产的ARM架构700MHz BCM2835处理器，256MB內存（B型已升级到512MB内存），使用SD卡看成存储媒体，且拥有一个Ethernet、两个USB接口、以及HDMI（支持声音输出）和RCA端子输出支持。树莓派只有一张信用卡大小，体积大概是一个火柴盒大小，能够运行像《雷神之锤III竞技场》的游戏和进行1080p视频的播放。操做系统采用开源的Linux系统如Debian、ArchLinux，自带的Iceweasel、KOffice等软件，可以知足基本的网络浏览、文字处理以及电脑学习的须要。

固然Raspberry Pi也能够成为最佳的IOT的终端设备，经过传感器收集数据，以供后台系统进行分析等。

一．Raspberry Pi的数据采集

本文采用Raspberry Pi 2B，有4个USB接口，一个Ethernet接口，一个HDMI接口，一个MicroSD插槽，一个3.5毫米音频插孔和复合视频，摄像头接口（CSI），显示接口（DSI），另外还有一个40Pin的GPIO接口。

我购买的淘宝连接：

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价格在210元左右。

另外，Raspberry Pi的传感器有多种多样。能够经过GPIO的接口进行链接。本文采用的是集成的传感器: Sense Hat。

Sense Hat保护多种传感器：陀螺仪、加速度计、磁力仪、温度、气压、湿度。另外还包含一个8×8 RGB LED matrix和一个Joystick的活动手柄。

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价格在240元左右。

将Sense Hat与Pi链接，而后系统开机上电。默认的操做系统为Linux系统Raspbian，是从Debian演进来的。关于其由来能够参考：

http://arstechnica.com/information-technology/2013/03/how-two-volunteers-built-the-raspberry-pis-operating-system/2/

在Bash Shell中编写Python2.7的程序，得到温度传感器数据：

#!/usr/bin/python

from sense_hat import SenseHat

sense = SenseHat()

sense.clear()

temp = sense.get_temperature()

print(temp)

运行此程序，能够在屏幕上打印目前的温度。

一样，能够经过get_humidity()和get_pressure()等方法得到其余传感器的数值。

具体的Sense-hat的各类python方法，请参考：

https://pythonhosted.org/sense-hat/api/

 

二．在Azure上建立Event Hub、Stream Analytics和SQL Azure DB

1.建立Event hub：

选择Custom create：

填写相应的信息后输入：

这样就建立了Event Hub的一个PaaS的服务。在配置中，建立一个Shared Access Policies：

Save之后能够得到其SharedAccessKey：

2.建立SQL Azure Database

在Azure管理界面中选择SQL DB。在Server中选择Add:

输入用户名和密码。建立SQL Server。

而后选择建立SQL Database：

建立好后，把本机的地址加入SQL的白名单：

使用SQL的客户端链接数据库：

在Options中选择数据库：

登录后建立table：

Create table [dbo].[hwtest1] (

Time Datetime2 (6) Null,

DeviceId Varchar (16) Null,

Temperature Float (53) Null,

Humidity Float (53) Null

);

GO

Create clustered index [hwtest1] on [dbo].[hwtest1] ([DeviceId] ASC);

3.建立Stream Analytics

建立成功后，在Input中添加Input：

选择Event Hub：

而后添加Event Hub的设置：

在事件格式中选择JSON和UTF8

建立Output：

选择SQL Database，添加SQL的配置：

在Query的设置中加入下面的配置：

这里的DeviceId，Temperature，Humidity等参数必须在Python程序、Stream Analytics和SQL中相同。不然数据将不能取到。

Input、Output和Query设置好后就能够启动此Job了。

三．将Raspberry Pi的数据上传到Azure的Event Hub

在Raspberry Pi上安装Azure的SDK：

pip install azure

安装完成后，更改Azure Service Bus的endpoint。请参考：

https://msdn.microsoft.com/en-us/library/azure/dn578439.aspx

对于Python的endpoint更改：

在/usr/local/lib/python2.7/dist-packages/azure/servicebus/constants.py

修改31行的配置

#SERVICE_BUS_HOST_BASE = '.servicebus.windows.net'

SERVICE_BUS_HOST_BASE = '.servicebus.chinacloudapi.cn'

 

建立Python程序：

#!/usr/bin/python

from azure.servicebus import ServiceBusService

from sense_hat import SenseHat

from time import sleep

import json;

sense = SenseHat()

sbs = ServiceBusService("hwtest", shared_access_key_name="hwtest", shared_access_key_value="xxxxxx=")

while True:

temp1 = sense.get_temperature()

humi = sense.get_humidity()

press = sense.get_pressure()

temp= {'DeviceId': 'dev-01', 'Temperature': temp1, 'Humidity': humi}

sbs.send_event('hwtest', json.dumps(temp))

sleep(60)

调试程序让其后台运行。

四．查看数据

Raspberry Pi运行后，数据将发送到Azure的Event Hub。

在Pi上能够经过tcpdump查看是否有https的包发送：

tcpdump port 443

 

在Stream Analytics上能够查看事件的状况：

若是既有input又有output，说明配置正常。

在Sql客户端上查询：

Select * from hwtest1;

五．经过Excel和PowerBI对数据进行分析

目前Raspberry Pi的数据已经上传到了Event Hub，通过Stream Analytics发送到了SQL Server的表中。用户的展示能够经过Exel，PowerBI实现。

1.Exel的展示：

在Excel中选择数据，选择"自其余来源"，选择"来自SQL Server"。

设置SQL Server:

选择相应的数据库和相应的表：

导入数据后，能够选择"插入"，选择"数据透视图"：

在进行相应的选择后，将显示数据透视图：

2.经过PowerBI实现展示

打开网站: http://powerbi.microsoft.com

下载Desktop的软件，进行安装。

在客户端软件上进行SQL的链接配置:

此时能够看到SQL中的表：

选择import：

选择相应的配置，就能够把数据以折线的形式展示出来：

至此，全部的工做结束。