绿色节能，用ESP32 + HaaS Python做一个 智慧路灯 系统，稍加改造也能用在地下室哦

Posted 2022-02-09 HaaS技术社区

随着城市化不断扩大，城市的灯光秀越来越多，让我们居住的城市生活变得五彩缤纷，灯火辉煌，让城市显得越来越繁华。但是，我们也会经常发现有些路边的灯，在天很黑了不会自动打开，或者到清晨，天很亮了，马路边的灯也不会自动熄灭，只会在固定时间统一开关控制，这样既不人性化也不环保。于是现在很多地方的路灯会根据周围环境亮度自动开启或关闭路边灯光，那这样的路灯就非常人性化，同时也非常环保，这才是真正的城市智慧路灯。

1、背景知识

本案例打造的智慧路灯控制系统是当检测到周围环境亮度变暗的时候，系统会自动打开灯，当周围环境亮度变亮的时候，系统就会自动关闭灯。本智慧路灯控制系统默认设置一个亮度阈值，当亮度值超过阈值，关灯，当亮度值低于阈值，开灯，当然，这个阈值可以根据每个人对光的亮度感觉不同而调整。

硬件器材：

1. ESP32开发一套
2. 光敏电阻传感器一个
3. 连接线若干

硬件连线图如下图所示：

整个开发过程只需要2步：

2、物联网平台开发

对于第一次使用物联网平台的读者，需要开通实例以使用物联网平台的功能。这里可以使用免费的公共实例进行开发。在物联网平台，左上角选择“华东2-上海”，点击“公共实例”，即可开通。

2.1、云端创建产品

• 创建产品

点击“公共实例”，即可进入控制台进行产品创建。然后，点击创建产品按钮，如下图所示。

这里创建了一个名称为“智慧路灯”的产品。

点击确认，就可以在产品列表中出现智慧路灯。

查看产品详情。

编辑草稿，选择自定义功能。

如下图设置对应产品的物模型，分别设置光强度电压值和灯开关两个模型。

在产品详情中增加产品的功能，可以看到刚才设置的光强度电压值和灯开关两个功能属性，点击发布上线。

这样，整个智慧路灯产品在物联网平台也创建好了。

• 设备管理

选中最左边栏设备管理中的设备，然后添加设备，

选择的产品为刚刚创建的智慧路灯，设备名设置为smartlight,点击确认，

进入设备详情，获取设备三元组信息，

将设备三元组信息一键拷贝出来，在设备开发中会用到。

• 设备引擎

如何通过光感自适应控制灯的亮灭呢？可以在物联网平台上通过引擎规则实现，本课程使用的光敏电阻传感器测的光强度电压值越高，说明周围的环境越暗；反之，测得的光强度电压值越低，说明周围的环境越亮。

当光强度电压值大于1000，说明周围的环境变暗，执行开灯的指令

当光强度电压值小于1000，说明周围的环境变亮，执行关灯的指令

规则引擎创建完成以后，启动引擎即可。

3、设备端开发

在进行下一步之前请确保ESP32开发环境已经搭建完毕。详情请参考esp32开发环境的说明。

3.1、创建解决方案

如下图所示，打开VS Code之后在新建一个基于helloworld的python工程，设定好工程名称（“light_smart”）及工作区路径之后，硬件类型选择ESP32，点击立即创建，创建一个Python轻应用的解决方案。

 将智慧路灯系统脚本的代码复制后覆盖到刚刚创建的工程根目录下，main.py里边的内容如下图所示：

Python脚本的详细说明请参考脚本内嵌的文字注释

• 修改路由器名称及密码

   修改light_smart工程里main.py中wifiSsid和wifiPassword的值为读者实际要连接的路由器的名称及密码（请注意名称和密码都需要放在""符号中间）。

# wifi连接的的ssid和pwd定义
wifiSsid = "请填写您的路由器名称"
wifiPassword = "请填写您的路由器密码"

   修改完成之后get_wifi_status函数中的wlan.connect(wifiSsid, wifiPassword) 语句就会连接读者自己设定的路由器。

• 修改设备端三元组

   修改fq_time工程里main.py中productKey、deviceName和deviceSecret的值为上面物联网平台创建的物联网设备的三元组信息，复制即可：

# 物联网平台相关的key和serect定义
productKey     = "产品密钥"
deviceName     = "设备名"
deviceSecret   = "设备密钥"

• 修改设备端上报光强度和下发开关标识符

   light_smart工程里main.py中下面的代码实现的是上传光强度值到云端的功能，以及云端下发对应的开关命令。其中Brightness便是光强度值上报时所用的标识符，onoff为云端下发的开关标识符。

def report_light_data(l_data):
    # 生成上报到物联网平台的属性值字串
    prop = ujson.dumps(
        'Brightness': l_data,
    )
    upload_data = 'params': prop
    # 上传光强度信息到物联网平台
    device.postProps(upload_data)
   下面是采集光照数据的时候，采样值是跨阈值1000就需要进行上报。

# 采集打印光照强度电压值
def show_lightness():
    global lightness,i_light,last_light,system_reset

    i_light = int(lightness)
    if system_reset == 1:
        print("system first come")
        system_reset = 0    # 系统第一次启动
        report_light_data(i_light)
    elif (i_light >= 1000 and last_light < 1000) or (i_light < 1000 and last_light >= 1000):
        report_light_data(i_light)
        print("light has change")
    else:
        print('no need report')

    if i_light < 10:
        T_str = "亮度:" + str(round(i_light, 1))
    elif i_light >= 10 and i_light < 100:
        T_str = "亮度:" + str(round(i_light, 2))
    elif i_light >= 100 and i_light < 1000:
        T_str = "亮度:" + str(round(i_light, 3))
    elif i_light >= 1000 and i_light < 10000:
        T_str = "亮度:" + str(round(i_light, 4))
    print(T_str)
    last_light = i_light

   处理物联网平台过来的数据。

# 设置props 事件接收函数（当云平台向设备下发属性时）
def on_props(request):
    global alarm_on, device
    print(request)
    payload = ujson.loads(request['params'])

    # 获取dict状态字段 注意要验证键存在 否则会抛出异常
    if "onoff" in payload.keys():
        alarm_on = payload["onoff"]
        if (alarm_on):
            print("开灯")
            ledOn()
        else:
            print("关灯")
            ledOff()

    # 要将更改后的状态同步上报到云平台
    upload_data = 'params': ujson.dumps(
        'onoff': alarm_on,
    )
    
    # 上报本地灯的状态到云端
    device.postProps(upload_data)

   确保Brightness和onoff两个标识符和物联网产品的物模型中属性标识符是一样的，如下图所示：

3.2、运行结果

本地查看

推送此脚本到ESP32之后，设备上打印光强度值，同时将相关的光强度值上传到云端，并且当光强度大于1000，打开LED灯；当光强度小于1000，关闭LED灯，如下日志所示：

>>> execfile("/data/pyamp/main.py")
wifi_connected: False
wifi_connected: False
wifi_connected: False
wifi_connected: False
wifi_connected: False
wifi_connected: False
wifi_connected: False
wifi_connected: False
wifi_connected: False
wifi_connected: False
wifi_connected: False
wifi_connected: False
('192.168.0.105', '255.255.255.0', '192.168.0.1', '192.168.0.1')
sleep for 1 s
establish tcp connection with server(host='a1zxKgAV78Z.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com', port=[443])
tcp_connect: can only connect from state CLOSED
success to establish tcp, fd=54
物联网平台连接成功
sleep for 2s
photoresistor init finished
The lightness is:  571
system first come
亮度:571
The lightness is:  926
no need report
亮度:926
The lightness is:  577
no need report
亮度:577

到此，智慧路灯系统案例就已经完成了。如果想要学习智慧路灯案例更详细的操作步骤，请参考“智慧路灯系统详解”中的说明。

如果将光强度传感器 改为 人体红外传感器，也可用于地下室哦，检测到有人才开灯，人离开一段时间后熄灭只保留应急灯，就可以节省非常多的电能了