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Bewässerung – Teil 6: Fuzzy Regelung

Der einfachste Weg für die Steuerung der Bewässerung wäre sicher die Bodenfeuchtigkeit als Schwellwert zu verwenden und damit die Wasserzufuhr zu starten. Ich denke aber nicht dass das ein guter Ansatz ist da die Bodenfeuchtigkeitsmessung wohl eher ein Anhaltspunkt als ein wirklicher Messwert ist. Außerdem möchte ich sowieso einen Regler implementieren um eine einigermassen konstante Wasserzufuhr zu erreichen. Der meist-eingesetzte Regler und damit auch der bekannteste ist wohl der PI-Regler. Dieser hat für hier aber den Nachteil dass er nur eine Eingangsgröße zu einer Ausgangsgröße verarbeiten kann. Natürlich könnte man jetzt mit ein paar Tricks (Störgrößenaufschaltung oder Kaskadierung) weitere Messgrößen in den Regler bekommen aber das werde ich hier nicht machen. Ich werde statt dessen einen Fuzzy Regler verwenden.

Der Fuzzy Regler ist ein Multi-Input-Multi-Output (MIMO) Regler, der mit unscharfen Größen arbeitet. Das klingt sehr innovativ, tatsächlich ist die Geschichte der Fuzzy Regelung aber schon eine ziemlich alte und begann 1965. In der 1990ern erfuhr sie einen richtigen Hype und verschwand dann ein bißchen in der Versenkung. Meiner Meinung nach findet sie viel zu wenig Beachtung da man mit ihr der Problematik der meisten Regelkreise (kein exaktes Modell, empirisches Wissen über den Algorithmus) am besten begegnen kann.

Da wir unseren Webserver schon im Einsatz haben werde ich den Fuzzy Regler in PHP implementieren und verwende dazu eine Klasse von Wojtek Jarzecki. In weiterer Folge wird später der uC für die Ansteuerung der Pumpen das PHP Script aufrufen und bekommt einen Änderungsanforderung(-10% … +10%) für die Sollwerte der Wasserpumpen (0-100%) zurück. Der uC wird damit jeweils den aktuellen Sollwert für jede Pumpe anpassen und diesen in ein PWM Signal übersetzen.

Für die Parametrierung der Regelung ermittle ich erstmal den Wert für nasse Erde (bei mir ca. 400) und trockene Erde (bei mir ca. 800). Durch googlen finde ich heraus dass die Luftfeuchte bei uns in der Steiermark etwa zwischen 50% und 90% und die durchschnittliche Temperatur in den Sommermonaten zwischen 8°C und 36°C liegt. Mit diesen Werten definiere ich meine Input Membership Funtions wie folgt:

Der Code für mein Script sieht so aus:

<!doctype html>
<!--?php
    require_once ('./fuzzy-logic-class.php');
    
    /*----------------Aktuelle Messwerte aus Datenbank anfragen----*/
    // <span class="hiddenSpellError" pre="" data-mce-bogus="1"-->MariaDB Server
    $servername = "IP-SERVER";
    $username = "USER";
    $password = "PASSWORD";
    $dbname = "templogg";

    // Create connection
    $conn = new mysqli($servername, $username, $password, $dbname);
    // Check connection
    if ($conn->connect_error) {
    	die("Connection failed: " . $conn->connect_error);
    }

    // Aktuelle Daten
    $sql = "SELECT `temp`,`humidity`,`soil` FROM `tbllogging` ORDER BY dt desc LIMIT 1;";
    $actual = $conn->query($sql);
    if ($actual->num_rows > 0) {
	// output data of each row
	while($row = $actual->fetch_assoc()) {
		$acttemp = number_format($row["temp"],0);
		$acthum = number_format($row["humidity"],0);
		$actsoil = number_format($row["soil"],0);
	}
    } else {
	echo "0 results";
    }

    /*----------------Fuzzy Parametrierung----*/
    $x = new Fuzzy_Logic();
    $x->clearMembers();
    /* ---------- set input members ---------*/
    $x->setInputNames(array('TEMP','HUMIDITY', 'SOIL'));
    $x->addMember($x->getInputName(0),'COLD',  0,  8, 25   ,LINFINITY);
    $x->addMember($x->getInputName(0),'WARM', 20, 35, 100  ,RINFINITY);
    $x->addMember($x->getInputName(1),'LOW', 0  ,40 ,60    ,LINFINITY);
    $x->addMember($x->getInputName(1),'HIGH',50 ,70 ,100   ,RINFINITY);
    $x->addMember($x->getInputName(2),'WET', 0,   400 ,650  ,LINFINITY);
    $x->addMember($x->getInputName(2),'DRY',550, 800 ,1025 ,RINFINITY);

    /* ---------- set output members ---------*/
    $x->setOutputNames(array('OUT'));
    $x->addMember($x->getOutputName(0),'LOWER',-10, -5 ,0 ,LINFINITY);
    $x->addMember($x->getOutputName(0),'RAISE',0, 5 ,10 ,RINFINITY);

    /* ---------- set rule table ------------ */
    $x->clearRules();
    $x->addRule('IF TEMP.WARM OR SOIL.DRY OR HUMIDITY.LOW THEN OUT.RAISE');
    $x->addRule('IF TEMP.COLD OR SOIL.WET OR HUMIDITY.HIGH THEN OUT.LOWER');


    /*---------- Fuzzy mit Werten aus Datenbank versorgen und rechnen ----*/
    $x->SetRealInput('TEMP',	$acttemp);
    $x->SetRealInput('HUMIDITY' ,$acthum);
    $x->SetRealInput('SOIL' ,	$actsoil);
    $fuzzy_arr = $x->calcFuzzy();
    $Fuzzy = $fuzzy_arr['OUT'];
    echo $Fuzzy;
?>

<!doctype html>

<!--?php

require_once ('./fuzzy-logic-class.php');

/*----------------Aktuelle Messwerte aus Datenbank anfragen----*/

// <span class="hiddenSpellError" pre="" data-mce-bogus="1"-->MariaDB Server

$servername = "IP-SERVER";

$username = "USER";

$password = "PASSWORD";

$dbname = "templogg";

// Create connection

$conn = new mysqli($servername, $username, $password, $dbname);

// Check connection

if ($conn->connect_error) {

die("Connection failed: " . $conn->connect_error);

}

// Aktuelle Daten

$sql = "SELECT `temp`,`humidity`,`soil` FROM `tbllogging` ORDER BY dt desc LIMIT 1;";

$actual = $conn->query($sql);

if ($actual->num_rows > 0) {

// output data of each row

while($row = $actual->fetch_assoc()) {

$acttemp = number_format($row["temp"],0);

$acthum = number_format($row["humidity"],0);

$actsoil = number_format($row["soil"],0);

}

} else {

echo "0 results";

}

/*----------------Fuzzy Parametrierung----*/

$x = new Fuzzy_Logic();

$x->clearMembers();

/* ---------- set input members ---------*/

$x->setInputNames(array('TEMP','HUMIDITY', 'SOIL'));

$x->addMember($x->getInputName(0),'COLD', 0, 8, 25 ,LINFINITY);

$x->addMember($x->getInputName(0),'WARM', 20, 35, 100 ,RINFINITY);

$x->addMember($x->getInputName(1),'LOW', 0 ,40 ,60 ,LINFINITY);

$x->addMember($x->getInputName(1),'HIGH',50 ,70 ,100 ,RINFINITY);

$x->addMember($x->getInputName(2),'WET', 0, 400 ,650 ,LINFINITY);

$x->addMember($x->getInputName(2),'DRY',550, 800 ,1025 ,RINFINITY);

/* ---------- set output members ---------*/

$x->setOutputNames(array('OUT'));

$x->addMember($x->getOutputName(0),'LOWER',-10, -5 ,0 ,LINFINITY);

$x->addMember($x->getOutputName(0),'RAISE',0, 5 ,10 ,RINFINITY);

/* ---------- set rule table ------------ */

$x->clearRules();

$x->addRule('IF TEMP.WARM OR SOIL.DRY OR HUMIDITY.LOW THEN OUT.RAISE');

$x->addRule('IF TEMP.COLD OR SOIL.WET OR HUMIDITY.HIGH THEN OUT.LOWER');

/*---------- Fuzzy mit Werten aus Datenbank versorgen und rechnen ----*/

$x->SetRealInput('TEMP', $acttemp);

$x->SetRealInput('HUMIDITY' ,$acthum);

$x->SetRealInput('SOIL' , $actsoil);

$fuzzy_arr = $x->calcFuzzy();

$Fuzzy = $fuzzy_arr['OUT'];

echo $Fuzzy;

Bewässerung – Teil 4: Automatisches Backup der Datenbank

Gerade habe ich mal wieder die typische Wechseldusche erlebt die “IT Menschen” nur all zu gut kennen. Eigentlich wollte ich “nur mal schnell” die eth0 Schnittstelle an meinem Raspberry aktivieren um ihn vom WLAN zu bekommen. Leider stellte sich heraus, dass das ziemlich fuchsen kann. Während der Arbeit wurde mir kurz mal heiß als ich dachte ich müsse den Raspi den Strom kappen. Aus eigener leidvoller Erfahrung weiß ich dass er das nicht unbedingt schätzt und seinen Unmut darüber schon mal damit zum Ausdruck bringt dass man ihn neu aufsetzen muß. Naja, zum Glück blieb mir das Experiment erspart aber mir wurde bewusst dass mein RPI zwar brav Daten aufzeichnet, ich diese aber nirgendwo gesichert habe.

Da ich nicht einen weiteren Server 24h am Tage laufen haben will werde ich mein Backup einfach in meine Dropbox laden. Dazu erstelle ich erstmal einen Ordner namens rpi2backup meiner Dropbox, sowie einen Ordner namens /tmp/dbbackup/ auf dem Raspi. Für den Upload verwende ich den Uploader von Andrea Faprizi.

Nachdem ich den Uploader installiert und den Anweisungen nach der APP Rechte zu meinem Dropbox Account gegeben habe mache ich mich an das Backup der MariaDB. Ich werde dafür das Rad nicht neu erfinden, sondern halte mich einfach an das Tutorial hier.

Ich passe lediglich mein Backup Script so an dass mein Backup nach dem Erstellen in meine Dropbox geladen wird.

#!/bin/bash
OUTPUT_FILE=/tmp/dbbackup/templogg.bz2
DATABASE_NAME="templogg"

mysqldump --defaults-file=.my.cnf $DATABASE_NAME | bzip2 > $OUTPUT_FILE

/home/pi/dropbox/Dropbox-Uploader/dropbox_uploader.sh upload /tmp/dbbackup/templogg.bz2 /rpi2backup/templogg.bz2

#!/bin/bash

OUTPUT_FILE=/tmp/dbbackup/templogg.bz2

DATABASE_NAME="templogg"

mysqldump --defaults-file=.my.cnf $DATABASE_NAME | bzip2 > $OUTPUT_FILE

/home/pi/dropbox/Dropbox-Uploader/dropbox_uploader.sh upload /tmp/dbbackup/templogg.bz2 /rpi2backup/templogg.bz2

Bewässerung – Teil 3: Datenvisualisierung

Mich interessieren natürlich die Messwerte meiner Bewässerungsanlage. Aber es ist etwas umständlich dafür jedesmal in die Datenbank zu sehen. Deshalb werde ich eine kleine Visualisierung für meine Messdaten machen.In dieser möchte ich jeweils die letzten gemessenen Daten als Text sowie zwei Trend-Grafiken, einmal mit den Daten der letzten 24h und einmal die Daten der letzten Woche anzeigen.

Das Mittel der Wahl für mich, nachdem ich sowieso schon einen Webserver konfiguriert habe, ist natürlich die Visualisierung mittels einer kleinen Website. Aber das ist nicht der einzige Grund, es ist ein genereller Trend Front-Ends in Webtechnologien umzusetzen denn die Vorteile liegen auf der Hand: einfaches Deployment und weite Unabhängigkeit der Clientplattform (speziell auch im mobilen Bereich). Darüber hinaus haben sich in den letzten Jahren die Möglichkeiten dieser Technologie rapide gesteigert (Websockets, HTML5+SVG) und auch die Performance der Engines reicht mittlerweile aus um Trends und Grafiken flüssig zu rendern.

Die Querys die ich für die Abfrage der Daten verwende, habe ich vorher in der Workbench ausprobiert und zur besseren Lesbarkeit unten separat eingefügt. Damit die Daten gut interpretierbar sind, werden die Daten für die 24h auf Stunden, die Daten für die Wochenanzeige auf Vierteltage gemittelt. Den Wert für die Bodenfeuchtigkeit rechne ich zur besseren Darstellung auf einen Prozentwert (100%=1024) um.

# Aktueller Datensatz
SELECT DATE_FORMAT(`dt`, '%H:%i') as `dtshort`,`temp`,`humidity`,`soil`
	FROM `tbllogging`
	ORDER BY dt desc LIMIT 1;

# letzte 24h (auf Stunden gemittelt)
SELECT DATE_FORMAT(`dt`, '%H:%i') `dtshort`, AVG(`temp`) `temp`, AVG(`humidity`) `humidity`, (AVG(`soil`)/1024)*100 `soil` 
	FROM `tbllogging` 
	WHERE TIMESTAMPDIFF(HOUR,`dt`, NOW()) <= 24  
	GROUP BY DATE_FORMAT(`dt`, '%Y-%m-%d %H') ORDER BY dt asc;
    
# letzte Woche (auf Vierteltage gemittelt
SELECT DATE_FORMAT(MIN(`dt`), '%a %H:00') as `dtshort`, AVG(`temp`) `temp`, AVG(`humidity`) `humidity`, (AVG(`soil`)/1024)*100 `soil`
	FROM `tbllogging`
	WHERE TIMESTAMPDIFF(HOUR,`dt`, NOW()) <= 168 
	GROUP BY DATE_FORMAT(`dt`, '%Y-%m-%d'),FLOOR(EXTRACT(HOUR FROM `dt`)/6)
	ORDER BY dt asc;s

# Aktueller Datensatz

SELECT DATE_FORMAT(`dt`, '%H:%i') as `dtshort`,`temp`,`humidity`,`soil`

FROM `tbllogging`

ORDER BY dt desc LIMIT 1;

# letzte 24h (auf Stunden gemittelt)

SELECT DATE_FORMAT(`dt`, '%H:%i') `dtshort`, AVG(`temp`) `temp`, AVG(`humidity`) `humidity`, (AVG(`soil`)/1024)*100 `soil`

FROM `tbllogging`

WHERE TIMESTAMPDIFF(HOUR,`dt`, NOW()) <= 24

GROUP BY DATE_FORMAT(`dt`, '%Y-%m-%d %H') ORDER BY dt asc;

# letzte Woche (auf Vierteltage gemittelt

SELECT DATE_FORMAT(MIN(`dt`), '%a %H:00') as `dtshort`, AVG(`temp`) `temp`, AVG(`humidity`) `humidity`, (AVG(`soil`)/1024)*100 `soil`

FROM `tbllogging`

WHERE TIMESTAMPDIFF(HOUR,`dt`, NOW()) <= 168

GROUP BY DATE_FORMAT(`dt`, '%Y-%m-%d'),FLOOR(EXTRACT(HOUR FROM `dt`)/6)

ORDER BY dt asc;s

Normalerweise würde ich die Querys in Stored Procedures kapseln aber leider mag die mysqli Extension Stored Procedure mit mehreren Rowsets nicht besonders, deshalb findet ihr die Querys hartkodiert im Code.

Für die Anzeige der Trenddaten greife ich auf eine fertige Charting Libary zurück. In dem Fall verwende ich Chart.js. Es ist sicher nicht die umfangreichste Libary, aber sie ist einfach, schnell und vor allem Open Source und gratis (MIT License).

Der Code für meine Webseite sieht wie folgt aus.

<!doctype html>
<?php
	ini_set('display_errors', 1); 
	error_reporting(E_ALL);

	// MariaDB Server
	$servername = "serverip";
	$username = "dbuser";
	$password = "dbpassword";
	$dbname = "templogg";

	// Create connection
	$conn = new mysqli($servername, $username, $password, $dbname);
	// Check connection
	if ($conn->connect_error) {
		die("Connection failed: " . $conn->connect_error);
	}

	// Aktuelle Daten
	$sql = "SELECT DATE_FORMAT(`dt`, '%H:%i') as `dtshort`,`temp`,`humidity`,`soil` FROM `tbllogging` ORDER BY dt desc LIMIT 1;";
	$actual = $conn->query($sql);
	if ($actual->num_rows > 0) {
		// output data of each row
		while($row = $actual->fetch_assoc()) {
			$actdt = $row["dtshort"];
			$acttemp = number_format($row["temp"],0);
			$acthum = number_format($row["humidity"],0);
			$actsoil = number_format($row["soil"],0);
		}
	} else {
		echo "0 results";
	}

	// 24h Daten
	$sqlday = "SELECT DATE_FORMAT(`dt`, '%H:%i') `dtshort`, AVG(`temp`) `temp`, AVG(`humidity`) `humidity`, (AVG(`soil`)/1024)*100 `soil` FROM `tbllogging`  WHERE TIMESTAMPDIFF(HOUR,`dt`, NOW()) <= 24 GROUP BY DATE_FORMAT(`dt`, '%Y-%m-%d %H') ORDER BY dt asc;";
	$daydt="";
	$daytemp="";
	$dayhum="";
	$daysoil="";
	$dayresult = $conn->query($sqlday);
	if($dayresult->num_rows > 0) 
	{
		while($row = mysqli_fetch_array($dayresult, MYSQLI_ASSOC))
		{
			$daydt.='"'.$row["dtshort"].'",';
			$daytemp.=$row["temp"].",";
			$dayhum.=$row["humidity"].",";
			$daysoil.=$row["soil"].",";
		}
	} else {
		echo "0 results";
	}



	// Daten letzte Woche
	$sqlweek = "SELECT DATE_FORMAT(MIN(`dt`), '%a %H:00') as `dtshort`, AVG(`temp`) `temp`, AVG(`humidity`) `humidity`, (AVG(`soil`)/1024)*100 `soil` FROM `tbllogging` WHERE TIMESTAMPDIFF(HOUR,`dt`, NOW()) <= 168  GROUP BY DATE_FORMAT(`dt`, '%Y-%m-%d'),FLOOR(EXTRACT(HOUR FROM `dt`)/6) ORDER BY dt asc;";
	$weekdt="";
	$weektemp="";
	$weekhum="";
	$weeksoil="";
	$weekresult = $conn->query($sqlweek);
	if($weekresult->num_rows > 0) 
	{
		while($row = mysqli_fetch_array($weekresult, MYSQLI_ASSOC))
		{
			$weekdt.='"'.$row["dtshort"].'",';
			$weektemp.=$row["temp"].",";
			$weekhum.=$row["humidity"].",";
			$weeksoil.=$row["soil"].",";
		}
	} else {
		echo "0 results";
	}

	// Verbidnung schließen
	$conn->close();
?>
<html>
	<head>
		<title>Temp+Humidity Logger v1</title>
		<meta charset="utf-8" />
		<meta name = "viewport" content ="width = 600">
		<style type="text/css">
			h1 {color:black;font-size: 350%;margin:0;}
			h2 {color:black;font-size: 150%;maring:0;}
			h3 {color:black;font-size: 80%;margin:0;}
		</style>
		<script type="text/javascript" src="Chart.min.js"></script>
	</head>
	<body>
		<center>
			<table border=0 width=600>
				<?php
						echo '<tr><th width=100><h2>' .$actdt.' </h2></th><th><h1>' . $acttemp. ' &degC</h1></th><th width=120><h2>Luft: ' . $acthum. "%<br>Boden: ".$actsoil."</h2></th></tr>";
				?> 
			</table>
			<hr>
			<span class="h3">die letzten 24h</span><br>
			<canvas id="DayChart" width="580" height="300"></canvas><br>
			<hr>
			<span class="h3">die letzte Woche</span><br>
			<canvas id="WeekChart" width="580" height="300"></canvas><br>
			<table  border=0 width=600>
				<tr><th style="background-color:rgba(150,150,255,0.6)">Luftfeuchte</th></tr>
				<tr><th style="background-color:rgba(0,0,130,0.6)">Temperatur</th></tr>
				<tr><th style="background-color:rgba(172,194,132,0.6)">Boden</th></tr>
			</table>
			<script type="text/javascript">
				// Global Chart definition
				Chart.defaults.global.scaleBeginAtZero=true;
				Chart.defaults.global.showTooltips=false;
				Chart.defaults.global.scaleOverride= true;
				Chart.defaults.global.scaleSteps=10;
				Chart.defaults.global.scaleStepWidth=5;
				Chart.defaults.global.scaleStartValue=10;
				// Day Chart
				var DayChartData = {
					labels : [<?php
							echo $daydt;
							?>],
					datasets : [
						{
							label: "Humidity",
							fillColor : "rgba(150,150,255,0.4)",
							strokeColor : "#9999FF",
							pointDot : false,
							bezierCurve : false,
							data : [<?php
									echo $dayhum;
									?>]
						},
						{
							label: "Soil",
							fillColor : "rgba(172,194,132,0.4)",
							strokeColor : "#ACC26D",
							pointDot : false,
							bezierCurve : false,
							data : [<?php
									echo $daysoil;
									?>]
						},
						{
							label: "Temp",
							fillColor : "rgba(0,0,130,0.4)",
							strokeColor : "#0000AA",
							pointDot : false,
							bezierCurve : false,
							data : [<?php
									echo $daytemp;
									?>]
						}			
					]
				}
				var day = document.getElementById("DayChart").getContext("2d");
				new Chart(day).Line(DayChartData);
				
				// Week Chart
				var DayChartData = {
					labels : [<?php 
							echo $weekdt;
							?>],
					datasets : [
						{
							label: "Humidity",
							fillColor : "rgba(150,150,255,0.4)",
							strokeColor : "#9999FF",
							pointDot : false,
							bezierCurve : false,
							data : [<?php
									echo $weekhum;
									?>]
						},
						{
							label: "Soil",
							fillColor : "rgba(172,194,132,0.4)",
							strokeColor : "#ACC26D",
							pointDot : false,
							bezierCurve : false,
							data : [<?php
									echo $weeksoil;
									?>]
						},
						{
							label: "Temp",
							fillColor : "rgba(0,0,130,0.4)",
							strokeColor : "#0000AA",
							pointDot : false,
							bezierCurve : false,
							data : [<?php
									echo $weektemp;
									?>]
						}			
					]
				}
				var week = document.getElementById("WeekChart").getContext("2d");
				var weekchart = new Chart(week).Line(DayChartData);
			</script>
		</center>
	</body>
</html>

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<!doctype html>

<?php

ini_set('display_errors', 1);

error_reporting(E_ALL);

// MariaDB Server

$servername = "serverip";

$username = "dbuser";

$password = "dbpassword";

$dbname = "templogg";

// Create connection

$conn = new mysqli($servername, $username, $password, $dbname);

// Check connection

if ($conn->connect_error) {

die("Connection failed: " . $conn->connect_error);

}

// Aktuelle Daten

$sql = "SELECT DATE_FORMAT(`dt`, '%H:%i') as `dtshort`,`temp`,`humidity`,`soil` FROM `tbllogging` ORDER BY dt desc LIMIT 1;";

$actual = $conn->query($sql);

if ($actual->num_rows > 0) {

// output data of each row

while($row = $actual->fetch_assoc()) {

$actdt = $row["dtshort"];

$acttemp = number_format($row["temp"],0);

$acthum = number_format($row["humidity"],0);

$actsoil = number_format($row["soil"],0);

}

} else {

echo "0 results";

}

// 24h Daten

$sqlday = "SELECT DATE_FORMAT(`dt`, '%H:%i') `dtshort`, AVG(`temp`) `temp`, AVG(`humidity`) `humidity`, (AVG(`soil`)/1024)*100 `soil` FROM `tbllogging` WHERE TIMESTAMPDIFF(HOUR,`dt`, NOW()) <= 24 GROUP BY DATE_FORMAT(`dt`, '%Y-%m-%d %H') ORDER BY dt asc;";

$daydt="";

$daytemp="";

$dayhum="";

$daysoil="";

$dayresult = $conn->query($sqlday);

if($dayresult->num_rows > 0)

{

while($row = mysqli_fetch_array($dayresult, MYSQLI_ASSOC))

{

$daydt.='"'.$row["dtshort"].'",';

$daytemp.=$row["temp"].",";

$dayhum.=$row["humidity"].",";

$daysoil.=$row["soil"].",";

}

} else {

echo "0 results";

}

// Daten letzte Woche

$sqlweek = "SELECT DATE_FORMAT(MIN(`dt`), '%a %H:00') as `dtshort`, AVG(`temp`) `temp`, AVG(`humidity`) `humidity`, (AVG(`soil`)/1024)*100 `soil` FROM `tbllogging` WHERE TIMESTAMPDIFF(HOUR,`dt`, NOW()) <= 168 GROUP BY DATE_FORMAT(`dt`, '%Y-%m-%d'),FLOOR(EXTRACT(HOUR FROM `dt`)/6) ORDER BY dt asc;";

$weekdt="";

$weektemp="";

$weekhum="";

$weeksoil="";

$weekresult = $conn->query($sqlweek);

if($weekresult->num_rows > 0)

{

while($row = mysqli_fetch_array($weekresult, MYSQLI_ASSOC))

{

$weekdt.='"'.$row["dtshort"].'",';

$weektemp.=$row["temp"].",";

$weekhum.=$row["humidity"].",";

$weeksoil.=$row["soil"].",";

}

} else {

echo "0 results";

}

// Verbidnung schließen

$conn->close();

<html>

<head>

<title>Temp+Humidity Logger v1</title>

h1 {color:black;font-size: 350%;margin:0;}

h2 {color:black;font-size: 150%;maring:0;}

h3 {color:black;font-size: 80%;margin:0;}

</style>

</head>

<body>

<?php

echo '<tr><th width=100><h2>' .$actdt.' </h2></th><th><h1>' . $acttemp. ' &degC</h1></th><th width=120><h2>Luft: ' . $acthum. "%<br>Boden: ".$actsoil."</h2></th></tr>";

</table>

<hr>

<span class="h3">die letzten 24h</span><br>

<hr>

<span class="h3">die letzte Woche</span><br>

<tr><th style="background-color:rgba(150,150,255,0.6)">Luftfeuchte</th></tr>

<tr><th style="background-color:rgba(0,0,130,0.6)">Temperatur</th></tr>

<tr><th style="background-color:rgba(172,194,132,0.6)">Boden</th></tr>

</table>

// Global Chart definition

Chart.defaults.global.scaleBeginAtZero=true;

Chart.defaults.global.showTooltips=false;

Chart.defaults.global.scaleOverride= true;

Chart.defaults.global.scaleSteps=10;

Chart.defaults.global.scaleStepWidth=5;

Chart.defaults.global.scaleStartValue=10;

// Day Chart

var DayChartData = {

labels : [<?php

echo $daydt;

?>],

datasets : [

{

label: "Humidity",

fillColor : "rgba(150,150,255,0.4)",

strokeColor : "#9999FF",

pointDot : false,

bezierCurve : false,

data : [<?php

echo $dayhum;

?>]

{

label: "Soil",

fillColor : "rgba(172,194,132,0.4)",

strokeColor : "#ACC26D",

pointDot : false,

bezierCurve : false,

data : [<?php

echo $daysoil;

?>]

{

label: "Temp",

fillColor : "rgba(0,0,130,0.4)",

strokeColor : "#0000AA",

pointDot : false,

bezierCurve : false,

data : [<?php

echo $daytemp;

?>]

}

]

}

var day = document.getElementById("DayChart").getContext("2d");

new Chart(day).Line(DayChartData);

// Week Chart

var DayChartData = {

labels : [<?php

echo $weekdt;

?>],

datasets : [

{

label: "Humidity",

fillColor : "rgba(150,150,255,0.4)",

strokeColor : "#9999FF",

pointDot : false,

bezierCurve : false,

data : [<?php

echo $weekhum;

?>]

{

label: "Soil",

fillColor : "rgba(172,194,132,0.4)",

strokeColor : "#ACC26D",

pointDot : false,

bezierCurve : false,

data : [<?php

echo $weeksoil;

?>]

{

label: "Temp",

fillColor : "rgba(0,0,130,0.4)",

strokeColor : "#0000AA",

pointDot : false,

bezierCurve : false,

data : [<?php

echo $weektemp;

?>]

}

]

}

var week = document.getElementById("WeekChart").getContext("2d");

var weekchart = new Chart(week).Line(DayChartData);

</script>

</center>

</body>

</html>

Das Ergebnis ist eine, wie ich meine, recht ansehnliche Website die auch auf Mobilgeräte einen guten Eindruck hinterlässt.

Bewässerung – Teil 2: Datenaufzeichnung

Die “Kommandozentrale” bildet ein Raspberry PI 2. Ihr braucht dazu noch eine Speicherkarte, eine Stromversorgung (ich versorge den PI mittels USB von meinem Access Point) und eventuell einen WLAN Stick. Auf alle Fälle empfehle ich euch ein einfaches Gehäuse wie z.B. das hier.

Zuerst muß für den Raspberry ein Betriebssystem (Raspbian) installiert werden. Images und Anleitungen findet ihr hier. Wie man im Arduino Projekt schon sehen kann, sende ich meine Daten an einen Webserver. Einen einfachen Socket-Server zu schreiben wäre zwar eine leichtgewichtigere Lösung aber man stellt es sich viel einfacher vor einen Dienst zu machen der wirklich 24/7 stabil, robust und zuverlässlich läuft. Deshalb setze ich gerne auch vernünftige Middleware auf. Für Datenaufzeichnung ist die Kombination aus Apache Webserver, PHP und MySQL (LAMP) ideal. Für die Installation gibt es massenweise Tutorials, ich habe dieses hier verwendet. Anstatt des “echten” MySQL verwende ich allerdings den OpenSource Nachfolger MariaDB. Dazu verwendet ihr einfach statt

apt-get install apache2 apache2-utils php5 libapache2-mod-php5 php5-mysql mysql-server mysql-client phpmyadmin -y

diesen Befehl

apt-get install apache2 apache2-utils php5 libapache2-mod-php5 php5-mysql mariadb-server mysql-client phpmyadmin -y

Da MariaDB umfassend zu MySQL kompatibel ist, können alle weiteren Tools die bei MySQL funktionieren auch bei MariaDB verwendet werden.

Für das weitere Arbeiten installiere ich noch einen Samba Server, eine Anleitung gibt’s hier. Da ich mit Windows auf meinem Entwicklungsrechner arbeite kann ich so einfach das wwwroot meines RasPIs als Netzlaufwerk einrichten und kann darin entwickeln, ohne den mühsamen Umweg über FTP. Für die Entwicklung in MariaDB könnt ihr entweder das installierte phpmyadmin verwenden oder ihr installiere auf eurem Entwicklungsrechner die MySQL Workbench. Diese bringt zwar eine Warnmeldung wenn man sich zu einem MariaDB Server verbindet, funktioniert aber tadellos. Welche Variante ihr verwendet ist geschmackssache, ich selber bevorzuge lieber die Workbench Variante da ich es gewohnt bin mit einer DB Entwicklungsumgebung zu arbeiten und mir das phpmyadmin deshalb etwas ungewohnt daherkommt.

Wenn ihr den Raspberry aufgesetzt habt und eure Entwicklungstools beisammen habt könnt ihr in der Datenbank eine Datenbank erzeugen. Ich nenne meine Datenbank einfach “templogg”

CREATE DATABASE `templogg` /*!40100 DEFAULT CHARACTER SET latin1 */;

1	CREATE DATABASE `templogg` /!40100 DEFAULT CHARACTER SET latin1 /;

Und dann erzeugen wir noch eine Tabelle namens “tbllogging”

CREATE TABLE `tbllogging` (
  `dt` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
  `temp` double DEFAULT NULL,
  `humidity` double DEFAULT NULL,
  `soil` double DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`dt`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1;

CREATE TABLE `tbllogging` (

`dt` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,

`temp` double DEFAULT NULL,

`humidity` double DEFAULT NULL,

`soil` double DEFAULT NULL,

PRIMARY KEY (`dt`)

) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1;

Diese hat eine Spalte namens “dt” vom Typ datetime und ist mein Primärschlüssel. Meine weiteren Spalten heißen “temp”, “humidity” und “soil”, vom Datentyp double. Diese werden meine Meßwerte aufnehmen.

Wie man in meinem Arduino Code sehen kann benötige ich zum Eintragen der Werte noch ein PHP Script namens “newrecord.php”, das ich der Einfachheit halber direkt ins wwwroot lege.

<?php
$servername = "raspberryIP";
$username = "root";
$password = "password";
$dbname = "templogg";

echo 'Temp: ' . htmlspecialchars($_GET["temp"]) . "!\r\n";
echo 'Humidity: ' . htmlspecialchars($_GET["humidity"]) . "!\r\n";
echo 'Soil: ' . htmlspecialchars($_GET["soil"]) . "!\r\n";

// Create connection
$conn = new mysqli($servername, $username, $password, $dbname);
// Check connection
if ($conn->connect_error) {
    die("Connection failed: " . $conn->connect_error);
}

$sql = "INSERT INTO tbllogging (temp, humidity, soil)
VALUES (".$_GET["temp"].", ".$_GET["humidity"].",".$_GET["soil"].")";
//echo $sql;
if ($conn->query($sql) === TRUE) {
    echo "New record created successfully";
} else {
    echo "Error: " . $sql . "
" . $conn->error;
}

$conn->close();
?>

<?php

$servername = "raspberryIP";

$username = "root";

$password = "password";

$dbname = "templogg";

echo 'Temp: ' . htmlspecialchars($_GET["temp"]) . "!\r\n";

echo 'Humidity: ' . htmlspecialchars($_GET["humidity"]) . "!\r\n";

echo 'Soil: ' . htmlspecialchars($_GET["soil"]) . "!\r\n";

// Create connection

$conn = new mysqli($servername, $username, $password, $dbname);

// Check connection

if ($conn->connect_error) {

die("Connection failed: " . $conn->connect_error);

}

$sql = "INSERT INTO tbllogging (temp, humidity, soil)

VALUES (".$_GET["temp"].", ".$_GET["humidity"].",".$_GET["soil"].")";

//echo $sql;

if ($conn->query($sql) === TRUE) {

echo "New record created successfully";

} else {

echo "Error: " . $sql . "

" . $conn->error;

}

$conn->close();

Damit das Script läuft muss auf dem Arduino in der php.ini die Extension für mysql Zugrif aktiviert sein.

Wie zuvor erwähnt, ist die mysqli-Erweiterung nicht standardmäßig aktiviert, daher muss die php_mysqli.dll-DLL in der php.ini aktiviert werden. Um dies zu tun, müssen Sie die php.ini-Datei finden (typischerweise liegt diese unter c:\php) und überprüfen, dass das Kommentarzeichen (ein Semikolon) vom Anfang der Zeile extension=php_mysqli.dll in der Sektion [PHP_MYSQLI] entfernt wurde.- http://php.net/manual/de/mysqli.installation.php

So, wenn das geschafft ist teste ich ob da Script funktioniert und rufe dazu die URL in einem beliebigen Browser mit Testparameter auf um Daten einzutragen.

http://raspberryip/newrecord.php?temp=33.00&humidity=44.00&soil=55.00

Danach könnt ihr prüfen ob die Daten richtig eingetragen wurden.

SELECT * FROM tbllogging;

1	SELECT * FROM tbllogging;

Nachdem es bei mir funktioniert hat lösche ich die Daten danach aus der Datenbank

DELETE FROM tbllogging;

1	DELETE FROM tbllogging;

Jetzt starte ich meinen Arduino und überprüfe ob auch diese seine Daten richtig einträgt und nachdem auch das funktioniert darf er erstmal ein paar Tage die Daten einer Zimmerpflanze aufzeichnen um zu sehen ob alles gut funktioniert.

Und damit es nicht langweilig wird werde ich in der Zwischenzeit eine Webseite machen um mir die Aufgezeichneten Daten anzeigen zu lassen ohne jedes Mal auf die Datenbank zu gehen

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