raspberry-weather-station

Proyecto de estación meteorológica con Raspberry Pi

Este proyecto se describe para la distribución Raspberry OS stable, con otros sistemas operativos o distribuciones pueden variar dependencias y tal vez el código.

Es un proyecto de aprendizaje personal que comparto para quien le venga útil usarlo como orientativo.

Hardware

El hardware con el que ha sido utilizado y probado, esto no descarta funcionar en otro tipo de hardware similar o con pequeñas modificaciones.

• Raspberry PI 4
• Sensor bosh BME280 (Humedad, presión y temperatura)
• Sensor Bosh BME680 (Humedad, presión, temperatura y calidad del aire)
• Sensor bh1750 (Luz)
• Sensor VEML6070 (UV)
• Sensor VEML6075 (UV, UVA, UVB)
• Sensor CJMCU3935 (Rayos)
• Sensor CJMCU811 (ECO2 y TVOC)
• Sensor MQ2 (Gases)
• Anemómetro de interruptor por iman, al girar cierra contactos.
• Veleta usando encoder

Software

• Raspbian (Debian 10)
• Python 3.7.3-1
• Postgresql 11+200+deb10u1

Módulos python

• python3-requests
• python3-sql
• python3-postgresql
• python3-sqlalchemy
• python3-dotenv
• python3-smbus
• python3-rpi.gpio
• python3-pip
• python3-bme680

Models

• BH1750 → Modelo que representa al sensor BH1750 para medir la cantidad de luz en medida lux
• BME280 → Modelo que representa al sensor bosh BME280 para medir temperatura, humedad y presión.
• BME280_humidity → Modelo que representa solo la humedad para el sensor bosh
• BME280_temperature → Modelo que representa solo la temperatura para el sensor bosh
• BME280_pressure → Modelo que representa solo la presión para el sensor bosh
• BME680 → Modelo que representa al sensor bosh BME680 para medir temperatura, humedad, presión y calidad del aire.
• BME680_humidity → Modelo que representa solo la humedad para el sensor bosh
• BME680_temperature → Modelo que representa solo la temperatura para el sensor bosh
• BME680_pressure → Modelo que representa solo la presión para el sensor bosh
• BME680_air_quality → Modelo que representa solo la calidad del aire para el sensor bosh
• Anemometer → Modelo que representa la lectura de velocidad del viento a través de un anemómetro que envía pulsos por un pin GPIO
• CJMCU3935 → Modelo para el Detector de rayos
• CJMCU811 → Modelo para el sensor de calidad del aire
• CJMCU811_eco2 → Modelo para ECO2
• CJMCU811_tvoc → Modelo para tvoc
• MQ2 → Modelo para el sensor de gases
• VEML6070 → Modelo para sensor UV
• VEML6075 → Modelo para sensor UV/UVA/UVB
• VEML6075_uv_index → Modelo para el índice UV
• VEML6075_uva → Modelo para el índice UVA
• VEML6075_uvb → Modelo para el índice UVB

Instalación

A continuación describo los pasos para instalar que he ido usando durante el desarrollo de la aplicación, será necesario adaptar a vuestra situación cada paso.

Para el desarrollo trabajo en el directorio git dentro del home del usuario por defecto: /home/pi/git/raspberry-weather-station

Pero sería ideal que usaras un entorno virtual python para ello, estos pasos son orientativos según como los utilizo yo.

Crear usuario y base de datos sensor_data

sudo -u postgres createuser pi
sudo -u postgres createdb -O pi -T template1 sensor_data

Al crear el usuario así, tal vez necesitemos cambiar la contraseña del usuario recién creado.

Para ello entramos al intérprete de comandos para postgres con psql

sudo -u postgres psql

Una vez dentro le pedimos cambiar la contraseña del usuario pi:

\password pi

Clonar repositorio

Creamos el directorio git y entramos a él, si deseamos otro directorio no es inconveniente mientras existan permisos adecuados para el usuario.

mkdir /home/pi/git
cd /home/pi/git
git clone https://gitlab.com/fryntiz/raspberry-weather-station.git

Instalar dependencias

Instalamos las dependencias desde el gestor de paquetes:

sudo apt install python3-dotenv python3-sql python3-sqlalchemy \
    python3-psycopg2 python3-smbus python3-requests python3-rpi.gpio \
    python3-pip

Instalamos dependencias desde el gestor de paquetes de python3, pip3

pip3 install adafruit-circuitpython-veml6070
pip3 install bme680
pip3 install adafruit-circuitpython-veml6075
pip3 install RPi_AS3935

Asignar tarea cron para ejecutarse automáticamente al iniciar la raspberry.

Podemos hacer que se inicie automáticamente al iniciar nuestra raspberry y de esta forma asegurarnos que siempre tomará datos aunque sea reiniciada.

En el crontab se añade la línea hacia el script indicando que lo ejecute nuestro usuario.

Adicionalmente guardo toda la salida en un log temporal dentro de /tmp, esto tiene el inconveniente de que se pierde al reiniciar. Lo mantengo así pues solo lo utilizo para depurar la salida y ver errores que pueda ir corrigiendo. Puedes utilizar cualquier directorio para mantener permanente el log.

Nótese que al crontab le asigno un retardo de 30 segundos para dejar tiempo a terminar de cargar el sistema (no era necesario pero así aseguro que se ejecuta cuando añada más servicios provocando el retraso del sistema listo)

Añadir la siguiente línea a crontab:

@reboot pi sleep 30 && python3 /home/pi/git/raspberry-weather-station/main.py >> /tmp/log-raspberry-weather-station.log 2>> /tmp/log-raspberry-weather-station.log

Añadir nuevo sensor (añadir pasos para nuevo sensor)

Está en proceso de refactorización de código para añadir un nuevo sensor de forma más sencilla desde un único lugar y recorrer todos los sensores de forma dinámica (por ejemplo en un array con el nombre de su tabla para db)