担心燃气泄漏，用ESP32 + HaaS Python做个24小时检测设备吧，手机随时随地就能查看，还能异常报警联动

Posted 2022-02-06 HaaS技术社区

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了担心燃气泄漏，用ESP32 + HaaS Python做个24小时检测设备吧，手机随时随地就能查看，还能异常报警联动相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

天然气是国人目前家庭里边烹饪和取暖所用的主要燃料，其主要成分是甲烷（CH4），同时还含有少量的丙烷、乙烷、丁烷等其他少量气体。天然气本身无色无味，密度比空气小。如果发生天然气泄漏，其在空气中浓度达到5%～15%时，遇到明火就会爆炸。如今天然气普及，每年由于因使用不当、人为因素（忘记关闭开关）造成的燃气泄漏爆炸事故接连不断。

本案例内容就以此为背景讲述如何一步一步打造一个燃气泄漏检测系统。

1、硬件准备

完成本案例只需要如下硬件：

ESP32一套
MQ2燃气传感器一个
RGB LED一个（或红色LED一个）
连接线若干

硬件连线图如下图所示：

2、物联网平台开发

2.1、开通公共实例

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。

在物联网平台中，左上角选择“华东2-上海”，点击“公共实例”，即可开通。开通后点击“公共实例”，即可进入控制台进行产品创建。

开通物联网平台功能之后，需要完成下面的3个步骤完成云端设备的创建：

创建云端产品
创建产品属性（物模型）
创建云端设备（获取三元组）

2.2、创建云端产品

点击上图中的“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。

在新建产品设定页面按照下图所示，设定“产品名称”，选择所属的“自定义品类”（自定义品类的物模型为空，需要自己创建，也可以通过导入外部物模型的方式导入），节点类型选择“直连设备”，联网方式选择“Wi-Fi”，数据格式选择“ICA标准数据格式”，检验类型和认证方式选择默认设定即可。还可以根据开发者自己的需求在“产品描述”页面添加针对此产品的描述。

选择之后，点击“确认”按钮，即可完成产品创建。返回“产品”页面之后可以看到产品类表中会出现刚刚创建的“燃气检测系统”的产品，如下图所示。

2.3、创建产品属性（物模型）

点击上图中的“查看”按钮，即可看到产品信息，Topic列表，功能定义，数据解析等跟产品相关功能的设定。点开“功能定义”标签页，可以看到设备物模型定义。

标识符是设备端上报设备属性状态的消息中需要使用的标识符，并且只有在设备上报的属性内容符合“数据定义”中的数据取值范围的时候才会被物联网平台记录，否则会被物联网平台认定为非法属性而过滤掉。

本节我们选择导入物模型的方式来创建此系统需要的物模型信息，点击上图中的”编辑草稿“按钮。然后按照下图的步骤，选择本地文件导入燃气检测系统物模型。

物模型导入成功后可以看到网页出现了我们刚刚导入的物模型属性。其中alarmLight代表的是燃气等的报警状态，1处于报警状态，0代表没有报警；gasVoltage代表MQ2燃气传感器检测到的电压值。

产品及其物模型创建完成后就可以创建这个产品的设备了。

2.4、创建云端设备（获取三元组）

在产品列表页面中，点击”燃气检测系统“后的“管理设备”，就会进到设备管理页面。

在“设备”页面点击“添加设备”按钮，如下图所示。

在“添加设备”页面中设定“deviceName”，这里开发者可以自己填入自己想设定的设备名称，也可以不填任何内容让系统自动生成设备名称，如下图所示。

设备添加完成后，点击“前往查看”按钮，就可以看到此设备端详细信息了。

设备信息中有两个信息需要和设备端开发相匹配：

三元组
物模型属性信息

获取设备三元组

如上图所示，点击“查看”按钮，就可以看到设备的三元组信息，三元组是物联网设备端和物联网云端设备相关联的唯一标识符，在设备端连接云端的时候会使用三元组信息和云端进行鉴权，鉴权通过之后云端会认为设备已激活并上线。

2.5、查看设备属性信息

设备详情信息页中的“物模型数据”标签页中可以看到设备的所有属性信息、设备时间上报情况及设备服务调用情况，如下图所示。待物联网设备按照设备属性对应的标识符上报设备属性的时候，本图片中的“燃气检测电压值“，”报警灯“等属性值就会显示设备最新的属性信息。

创建产品和设备的过程是按照面向对象的思想进行设计的，其中创建产品可以看成是新建一个类，其中的物模型则是类的对象，创建设备则是进行类的实例化。

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（“gas_detector”）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。

将燃气检测系统中的所有文件复制后覆盖“gas_detector”工程根目录下原本的内容。如下图所示：

然后完成以下三处代码修改。

Python脚本的详细说明请参考脚本内嵌的文字版注释

修改路由器名称及密码

修改gas_detector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）。

# Wi-Fi SSID和Password设置
wifi_ssid = "请填写您的路由器名称"
wifi_password = "请填写您的路由器密码"

修改完成之后get_wifi_status函数中的代码就会连接读者自己设定的路由器。

修改设备端三元组

修改gas_detector工程里main.py中productKey、deviceName和deviceSecret的值为读者创建的物联网设备的三元组信息，如下所示：

# 三元组信息
productKey = "产品密钥"
deviceName = "设备名称"
deviceSecret = "设备密钥"

修改设备端上报数据所用标识符

gas_detector工程里main.py中下面的代码实现的是上传燃气检测结果和报警灯状态到云端的功能。其中gasVoltate便是燃气检测结果上报云端所用的标识符。代码逻辑及功能说明如下：

# 上传燃气传感器检测电压信息和报警信息到物联网平台
def upload_gas_detector_state():
    global device, alarmOn, mq2Dev

    gasVoltage = 0

    # 无限循环
    while True:
        gasVoltage = mq2Dev.getVoltage()   # 呼叫mq2传感器库提供的getVoltage函数获取电压值，单位：mV

        print(gasVoltage)
        data = ujson.dumps(
            'gasVoltage': gasVoltage,
            'alarmLight': alarmOn
        )
        # 生成上报到物联网平台的属性值字串，此处的属性标识符"gasVoltage"和"alarmLight"必须和物联网平台的属性一致
        # "gasVoltage" - 代表燃气传感器测量到的电压值
        # "alarmLight" - 代表报警灯的当前状态
        uploadData = 'params': data
        # 上传燃气传感器检测电压信息和报警信息到物联网平台

        device.postProps(uploadData)

        # 每2秒钟上报一次
        utime.sleep(2)

确保这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

3.2.1、本地查看

推送此脚本到ESP32之后，通过PC端串口调试工具可以看到ESP32打印如下日志。其中:

“物联网平台连接成功” 代表成功连接到物联网平台
"reporting data to cloud:"之后跟着的为设备端向云端发布的燃气检测结果信息，gasVoltage后的值为燃气传感器检测的电压值，单位：mV
""alarmLight":x"则是收到云端回复的控制报警灯亮灭的控制指令，1代表打开报警灯，此时接在ESP32的红色LED应该亮起；0代表关闭报警灯，此时接在ESP32的红色LED应该熄灭。(注意：这条log的及报警灯亮灭的行为是云端下发控制指令触发，只有在完成下一步“物联网应用开发”小节之后才会打印)

==== python file check /data/pyamp/main.py ====
 ==== main.py update time = 691110460 ====
 ==== python execute from /data/pyamp/main.py ====
...
('192.168.0.116', '255.255.255.0', '192.168.0.1', '192.168.0.1')
sleep for 1 s
establish tcp connection with server(host='a1bAWdk23jE.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
reporting data to cloud: "gasVoltage": 1100, "alarmLight": 0
"alarmLight":1
reporting data to cloud: "gasVoltage": 1100, "alarmLight": 0
"alarmLight":1
...

3.2.2、云端设备信息查看

物联网设备的系统启动成功并连接到物联网平台之后，物联网平台上对应的设备状态会从”未激活状态“变为”上线“，在物模型数据标签页上会显示设备上报到物联网平台的属性值。

此时如果开发板周围的燃气浓度发生变化，物联网平台的物模型数据会更新为设备上报的最新的属性值。

3.2.3、物联网平台控制报警灯状态

物联网设备上线之后，可以通过”监控运维“中的"在线调试"功能进行调试，详细操作步骤见下图：

此产品的物模型属性中，"燃气检测电压值"设置的是只读，也就是说智能从设备端读取，不支持设置此状态到设备端，所以点开"燃气超标标志"后面的”调试“之后，里边只有获取的选项。”报警灯“设置的是可读可写，所以点开”报警灯“后面的”调试“之后，里边有”获取“、”设置”和“设置期望值”三个选项。这里可以选择打开报警灯之后点击“设置”进行报警灯功能的调试。