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使用 Grafana 构建您自己的天气仪表板

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介绍​

我们将在这里向您介绍如何在您的 reTerminal 上使用 Grafana 制作您自己的天气仪表板，这要归功于 Michaelm Klementsk。

InfluxDB 是由 InfluxData 公司开发的开源时间序列数据库 (TSDB)。它使用 Go 编程语言编写，用于存储和检索运营监控、应用程序指标、物联网传感器数据和实时分析等领域的时间序列数据。它还支持处理来自 Graphite 的数据。

Grafana 是一个多平台开源分析和交互式可视化 Web 应用程序。当连接到支持的数据源时，它为 Web 提供图表、图形和警报。还提供具有附加功能的许可 Grafana Enterprise 版本，可作为自托管安装或 Grafana Labs 云服务上的帐户。它可通过插件系统进行扩展。最终用户可以使用交互式查询构建器创建复杂的监控仪表板。Grafana 分为前端和后端，分别用 TypeScript 和 Go 编写。

我们将使用 ESP32 来收集温度、湿度和压力读数。然后这些数据将被发布到 InfluxDB 中的时间序列数据库。InfluxDB 可以在 Raspberry Pi 上本地运行，也可以在他们的云服务器上运行，我们将使用他们的云服务器。然后我们将使用一个名为 Grafana 的分析和可视化应用程序来显示存储在数据库中的信息。Grafana 也可以在我们的 Raspberry Pi（在这种情况下是 reTerminal）上本地运行，或者在他们的云服务器上运行。我们将在我们的 reTerminal 上本地安装和运行它。您不需要为 InfluxDB 和 Grafana 使用单独的 Pi，如果您愿意，您可以在您的 reTerminal 上本地运行两者 - 我只是不想为了收集数据而必须让 reTerminal 一直运行。

ESP32 和 Grafana 之间的数据处理

所需材料​

Azure 和 InfluxDB 设置​

我们需要首先创建一个虚拟机。

  • 步骤 1. 打开以下页面并登录到您的 Microsoft Azure 服务。点击 Virtual machines 并点击 Create。

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  • 步骤 2. 在虚拟机中选择 Ubuntu 18.04 系统作为默认系统。点击 Review + create 并转到下一页。

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  • 步骤 3. 所有配置都已选择，点击 Create。

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进度需要一段时间，完成后，点击 Go to resource 按钮。

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然后会转到下面的页面。点击 Networking，选择 Add inbound port rule 并添加 8086 端口，目标设置为任意。

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  • 步骤 4. 复制这些命令来安装 docker 并启用它。
sudo apt udpate
sudo apt install docker docker-compose -y
sudo systemctl enable --now docker && sudo systemctl start docker
sudo systemctl status docker

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  • 步骤 5. 使用命令拉取 InfluxDB 镜像。
sudo docker pull influxdb:2.1.1

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  • 步骤 6. 应用命令在后台运行 InfluxDB。
sudo docker run -d --name influxdb -p 8086:8086 influxdb:2.1.1

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  • 步骤 7. 打开浏览器，然后输入 http://yourip:8086（您的IP地址）。点击"Get Started"开始使用。

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  • 步骤 8. 记录您的 Organization Name 和 Bucket Name，然后点击"Continue"

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  • 步骤 9. 点击 Data > API Tokens

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Azure 和 InflexDB 现在已经设置完成，接下来我们将转到 ESP32。

ESP32 设置​

为了收集天气数据，我们将使用一个 ESP32，连接一个 DHT11 传感器到引脚 4，以及一个 BMP280 压力传感器连接到 I2C 接口（引脚 21 和 22）。这里的示例使用了来自初学者套件的两个 Grove 传感器模块，因为它们已经内置了所有必需的电子元件（附加电阻等）。

ESP32 Circuit Diagram

  1. 使用库管理器
1. Open the Arduino IDE and click to the "Sketch" menu and then Include Library > Manage Libraries.
2. Type 'influxdb' in the search box
3. Install the 'InfluxDBClient for Arduino' library
  1. 手动安装
1. cd <arduino-sketch-location>/library.
2. git clone https://github.com/tobiasschuerg/InfluxDB-Client-for-Arduino
3. Restart the Arduino IDE
  • Step 2. Copy the following codes in the skecth.
#include <Wire.h>                                                   //Import the required libraries
#include "DHT.h"
#include "Seeed_BMP280.h"
#include <WiFiMulti.h>
WiFiMulti wifiMulti;
#define DEVICE "ESP32"

#include <InfluxDbClient.h>
#include <InfluxDbCloud.h>

#define WIFI_SSID "xxxxxxxx"                                            //Network Name
#define WIFI_PASSWORD "xxxxxxxxxx"                                        //Network Password
#define INFLUXDB_URL "http://xxxxxxxx:8086"                                                 //InfluxDB v2 server url, e.g. https://eu-central-1-1.aws.cloud2.influxdata.com (Use: InfluxDB UI -> Load Data -> Client Libraries)
#define INFLUXDB_TOKEN "xxxxxxxxx"                                                                                             //InfluxDB v2 server or cloud API token (Use: InfluxDB UI -> Data -> API Tokens -> <select token>)
#define INFLUXDB_ORG "xxxxxxx"                                                                                               //InfluxDB v2 organization id (Use: InfluxDB UI -> User -> About -> Common Ids )
#define INFLUXDB_BUCKET "xxxxxxx"                                                                                            //InfluxDB v2 bucket name (Use: InfluxDB UI ->  Data -> Buckets)
#define TZ_INFO "JST-9"                                                                                                //InfluxDB v2 timezone

DHT dht(4,DHT11);                                                   //DHT and BMP sensor parameters
BMP280 bmp280;

int temp = 0;                                                       //Variables to store sensor readings
int humid = 0;
int pressure = 0;

//InfluxDBClient client(INFLUXDB_URL, INFLUXDB_ORG, INFLUXDB_BUCKET, INFLUXDB_TOKEN, InfluxDbCloud2CACert);                 //InfluxDB client instance with preconfigured InfluxCloud certificate
InfluxDBClient client(INFLUXDB_URL, INFLUXDB_ORG, INFLUXDB_BUCKET, INFLUXDB_TOKEN); 

Point sensor("weather");                                            //Data point

void setup() 
{
  Serial.begin(115200);                                             //Start serial communication
  
  dht.begin();                                                      //Connect to the DHT Sensor
  if(!bmp280.init())                                                //Connect to pressure sensor
    Serial.println("bmp280 init error!");

  WiFi.mode(WIFI_STA);                                              //Setup wifi connection
  wifiMulti.addAP(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);

  Serial.print("Connecting to wifi");                               //Connect to WiFi
  while (wifiMulti.run() != WL_CONNECTED) 
  {
    Serial.print(".");
    delay(100);
  }
  Serial.println();

  sensor.addTag("device", DEVICE);                                   //Add tag(s) - repeat as required
  sensor.addTag("SSID", WIFI_SSID);

  timeSync(TZ_INFO, "pool.ntp.org", "time.nis.gov");                 //Accurate time is necessary for certificate validation and writing in batches

  if (client.validateConnection())                                   //Check server connection
  {
    Serial.print("Connected to InfluxDB: ");
    Serial.println(client.getServerUrl());
  } 
  else 
  {
    Serial.print("InfluxDB connection failed: ");
    Serial.println(client.getLastErrorMessage());
  }
}

void loop()                                                          //Loop function
{
  temp = dht.readTemperature();                                      //Record temperature
  humid = dht.readHumidity();                                        //Record temperature
  pressure = bmp280.getPressure()/100;                               //Record pressure

  sensor.clearFields();                                              //Clear fields for reusing the point. Tags will remain untouched

  sensor.addField("temperature", temp);                              // Store measured value into point
  sensor.addField("humidity", humid);                                // Store measured value into point
  sensor.addField("pressure", pressure);                             // Store measured value into point

    
  if (wifiMulti.run() != WL_CONNECTED)                               //Check WiFi connection and reconnect if needed
    Serial.println("Wifi connection lost");

  if (!client.writePoint(sensor))                                    //Write data point
  {
    Serial.print("InfluxDB write failed: ");
    Serial.println(client.getLastErrorMessage());
  }
  
  Serial.print("Temp: ");                                            //Display readings on serial monitor
  Serial.println(temp);
  Serial.print("Humidity: ");
  Serial.println(humid);
  Serial.print("Pressure: ");
  Serial.println(pressure);
  delay(1000);                                                      //Wait 60 seconds
}

注意： 代码尚未完成。如果您设置了 API 令牌和存储桶，从 InfluxDB 仪表板访问的 Arduino 接口页面上生成的代码将已经包含正确的设置信息，因此您只需要将其复制到您的代码中。

InfluxDB Arduino Interface Instructions

  • 步骤 3. 上传代码并检查结果。

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过一会儿，我们可以看到信息现在已经在我们的 InfluxDB 数据库中可用，所以我们知道我们的 ESP32 工作正常。现在我们可以继续在我们的 reTerminal 上安装 Grafana 并设置它来显示数据库中的信息。

在 reTerminal 上安装和设置 Grafana​

接下来，我们将按照他们网站上概述的终端说明来安装 Grafana，用于在 Debian 或 Ubuntu 上安装。然后我们只需要启动 Grafana 并将其设置为在启动时重新启动。

Installing Grafana

  • 步骤 1. 通过在浏览器中打开新标签页访问 Grafana Web 界面，指向 localhost，端口 3000。您可以在 reTerminal 上打开浏览器并输入 http://localhost:3000

Grafana Web Interface Localhost3000

然后我们需要配置它从 InfluxDB 读取数据，通过输入服务器和身份验证信息。这些都可以通过您的 InfluxDB Web 界面找到，与您的 ESP32 发布数据的信息非常相似。

  • 步骤 2. 点击 Setting 按钮并选择 Data sources。

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  • 步骤 3. 在过滤器中输入 InfluxDB 并选择 InfluxDB。

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现在我们已经在 reTerminal 上安装并设置了 Grafana

配置 Grafana 使用 Flux​

在您的 InfluxDB 数据源中选择 Flux 作为查询语言后，我们将配置 InfluxDB 连接：

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Grafana 应该连接到 InfluxDB 2.0 数据源并返回测试结果。

  • 步骤 2. 在这里添加面板。

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  • 步骤 3. 返回到 InfluxDB，按照下面的说明操作，然后创建脚本。

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  • 步骤 4. 复制脚本并将其粘贴到 reTerminal 中。

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  • 步骤 5. 检查 reTerminal 上的结果，信息应该如下所示。

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