使用Helium、Ubidots和WisBlock开发物联网解决方案

描述

Helium Network 是地球上最受欢迎的网络之一，这就是它被称为人民网络的原因。它由一个社区网络组成，任何人、企业或个人都可以使用它来连接他们的物联网终端节点。如果你对加密世界感兴趣，你就会知道你可以安装一个 Helium 热点并通过开采其代币 HNT 赚钱。但是，您知道您可以像使用蜂窝网络一样使用此网络吗？你会发现的！

Helium 是一个使用 LoRaWAN® 协议连接全球物联网设备的项目。在这个网络中，每个有覆盖的人都可以用它把数据发送到云端，开发一个可以解决特定环境下很多问题的应用程序。

这个项目做得很好。他们专注于许多物联网行业，其在加密货币社区的流行有助于在世界许多地方创建网络。加利福尼亚州甚至有一个城市正在努力成为一个由 Helium 连接的智能城市。

在世界上大多数主要城市，都安装了大量的 Helium 热点。坏消息是没有开发足够的应用程序，因为这是一项相对较新的技术。另一方面，需要创建更多此类应用程序的需求每天都在增加，您可以使用 WisBlock 轻松开发它们，所以让我们学习如何做吧！

你需要什么？

• WisBlock 套件 4

或者您可以单独购买这些物品：

• 1个慧智核心RAK4631
• 1 个 WisBlock 底座 RAK19007
• 1个WisBlock环境传感器RAK1906

这些项目也可用于：

• 氦开发工具包

一步步

• 一些非无聊的技术细节
• 检查覆盖范围
• 配置您的网络服务器
• 使用 WisBlock 开发您的应用程序
• 将您的数据连接到物联网平台 (Ubidots)
• 下一步是什么？

一些非无聊的技术细节

在我们开始动手项目之前，我们需要澄清为什么需要所有步骤。看一下图 1。端节点负责将数据从模拟世界转换到数字世界，并将其传输到网关。当您使用 Helium Network 时，您可以使用您在需要实施项目的地点拥有的覆盖范围。不需要额外的硬件，因为您将使用其他人的硬件。

数据到达这些网关/热点并传输到网络服务器，这取决于您使用的网络，在这种特殊情况下，Helium 提供了它。您可以将此数据发送到各种物联网平台以进行可视化、自动通知和分析。您可以在 Ubidots、Qubitro、DataCake、AWS 等之间进行选择。

检查覆盖范围

要检查您是否覆盖，请访问https://explorer.helium.com/，然后搜索您的位置。如果您在您所在国家/地区的主要城市，您将获得 Helium 覆盖。我在哥伦比亚波哥大，我所在的地区似乎有覆盖范围。那么，让我们来试试吧！

配置您的网络服务器

要开始使用 Helium 网络，请访问https://console.helium.com/并注册（如果您没有帐户）。在注册过程中，您需要添加一个新组织。别担心，您可以输入任何名称并继续该过程。

Helium 控制台的主页如图 3 所示。

在添加新设备之前，让我们谈谈一些重要的事情。当您使用 Helium 网络将数据从终端设备发送到云端时，您必须为此付费。网络内的官方货币不是HNT，但发送的数据必须用DC（Data Credits）支付。您将收到 250 DC 以开始使用 Helium 网络。您可以根据您的应用需求购买更多 DC。每个 DC 的值定义为：

1DC = 24 字节 = 0.00001 美元

记住这个细节，继续添加新设备。为此，请转至设备并单击添加新设备图标。

在名称字段中输入您想要的任何名称，然后单击保存设备。Dev EUI 、App EUI和App Key变量将自动生成，所以不要更改它们。

这样，就创建了一个新设备。当您单击设备名称时，您可以在仪表板中检查数据。

使用 WisBlock 开发您的应用程序

让我们开发一个基础项目：读取大气变量。即温度、湿度、压力和气体阻力。

第一步是配置硬件。为此，您需要以下材料：RAK4631、RAK19007 和 RAK1906，如图 7 所示。

传感器的连接非常简单，将其插入任何传感器插槽，即插槽 A、B、C 和 D，然后用螺丝固定。如图 8 所示。

最后，将 LoRa 天线连接到 RAK4631 核心。

最后，WisBlock 就可以使用了。

编程

编程阶段非常简单，您可以使用我们官方 GitHub 站点上提供的代码。只需将其复制并粘贴到您的 Arduino IDE 中即可。

注意：如果您在本教程之前没有使用过 Arduino 或 WisBlock，我们建议您在此处访问我们的介绍性教程。

一些说明：

如果这是您第一次使用 WisBlock，您将需要安装两个库，只需单击第一行代码中的链接，然后单击安装。

#include 
#include  // Click to install library: http://librarymanager/ALL#SX126x-Arduino
#include 
#include 
#include 
#include  // Click to install library: http://librarymanager/All#Adafruit_BME680
Adafruit_BME680 bme;

如果您在 OTAA 或 ABP 激活模式下工作，此代码很有用。Helium 使用 OTAA，如图 6 所示，因此在 LoRaWAN® 参数设置行中，将 doOTAA 保留为默认值。

大多数参数都已准备就绪，因此无需更改它们。与您所在地区相关的参数除外。在这种情况下，您需要根据项目的部署位置更改区域，我的区域使用 AU915 标准，但您可以在Helium 官方网站上查看您的区域。

bool doOTAA = true;   // OTAA is used by default.
#define SCHED_MAX_EVENT_DATA_SIZE APP_TIMER_SCHED_EVENT_DATA_SIZE /**< Maximum size of scheduler events. */
#define SCHED_QUEUE_SIZE 60                     /**< Maximum number of events in the scheduler queue. */
#define LORAWAN_DATERATE DR_3                   /*LoRaMac datarates definition, from DR_0 to DR_5*/
#define LORAWAN_TX_POWER TX_POWER_0                 /*LoRaMac tx power definition, from TX_POWER_0 to TX_POWER_15*/
#define JOINREQ_NBTRIALS 5                      /**< Number of trials for the join request. */
DeviceClass_t g_CurrentClass = CLASS_A;         /* class definition*/
LoRaMacRegion_t g_CurrentRegion = LORAMAC_REGION_AU915;    /* Region:AU915*/
lmh_confirm g_CurrentConfirm = LMH_CONFIRMED_MSG;         /* confirm/unconfirm packet definition*/
uint8_t gAppPort = LORAWAN_APP_PORT;                /* data port*/

我们根据事件发送数据，使用触发器函数，您可以根据需要修改它们。

// Foward declaration
static void lorawan_has_joined_handler(void);
void lorawan_join_fail(void);
static void lorawan_rx_handler(lmh_app_data_t *app_data);
static void lorawan_confirm_class_handler(DeviceClass_t Class);
static void send_lora_frame(void);

更改在 Helium 平台上获得的 OTAA 密钥。该顺序与 Helium 控制台中的顺序相同，只需将它们分成两对并0x在每个之前添加，以便程序可以将其理解为有效格式。

//OTAA keys !!!! KEYS ARE MSB !!!!
uint8_t nodeDeviceEUI[8] = {0x60, 0x81, 0xF9, 0x8B, 0x44, 0x71, 0x68, 0x29};
uint8_t nodeAppEUI[8] = {0x60, 0x81, 0xF9, 0x62, 0xB9, 0x08, 0x55, 0x1E};
uint8_t nodeAppKey[16] = {0x1B, 0x88, 0x59, 0x08, 0x47, 0x80, 0x6A, 0xF5, 0xB8, 0x64, 0xA9, 0xB7, 0xFF, 0x45, 0xB3, 0x5F};

函数循环将是空的，因为正如我之前告诉你的，函数与事件一起工作。

void loop()
{
}

在该void bme680_get()函数中，读取来自传感器的数据，并且通过将获得的测量值乘以 100 并进行位移来创建有效负载。当您执行 Helium 和 Ubidots 之间的集成时，将需要此信息。

现在您已准备好验证和上传您的程序。

如果一切正常，您就已经在向 Helium 发送数据了。

在 Serial Monitor 中，您将看到类似于图 12 中所示屏幕截图的内容。WisBlock 连接到 LoRaWAN® 并每 20 秒读取和发送一次数据。我们建议，如果您想保存 Helium 给您的积分，请不要设置较短的发送间隔。

在Helium Console中可以看到数据进来了，但是可以看到所有的数据都显示为红色。这意味着您没有集成。更明确地说：您的数据到达 Helium LNS（LoRaWAN® 网络服务器），但无法存储。此数据将仅存储 300 秒、5 分钟，然后就会消失。这就是需要物联网平台的原因。

物联网平台或应用服务器有很多，例如 Ubidots、Qubitro、Datacake、AWS 或 MS Azure，您甚至可以搭建自己的应用服务器。但在这种情况下，我们将使用 Ubidots。

将您的数据连接到物联网平台 (Ubidots)

在这部分，您将需要一个 Ubidots 帐户。您有两种选择可以开始，第一种是在您测试平台时创建一个为期一个月的免费专业帐户。第二种选择是创建一个仅限于教育或研究项目的免费帐户，称为Ubidots STEM。对于本教程，我们将使用第二个。

您只需使用您的电子邮件注册即可创建一个新帐户。当您第一次访问 Ubidots 时，您没有任何配置。所以第一步是创建一个设备。单击设备并选择插件。

选择创建插件。

在对话窗口中，选择选项Helium 。

按蓝色图标继续。

在 Ubidots STEM 中，您只有默认令牌选项，当您使用专业版时，您可以创建更多令牌。选择Default Token选项，然后单击蓝色图标继续。

添加名称和描述，最后单击绿色图标。

现在，您在 Ubidots 中有了一个新设备，您可以在下一个窗口中检查它，并弹出一个指示您已创建新插件的窗口。

在离开 Ubidots 之前，转到您的个人资料图标并选择API 凭据：

单击默认令牌并复制它。以后会有用

下一步是创建与 Helium 的连接。转到 Helium 控制台并选择Integrations 。

单击添加新集成。

选择Ubidots 。

单击添加集成

粘贴您在前面的步骤中复制的令牌。然后点击Get Webhook URL 。

您将看到一条确认消息，其中包含来自 Ubidots 的链接，Helium 将在其中重定向数据。单击继续。

为 Integration 指定一个名称并单击Add Integration 。

这样，您就已经在 Helium 和 Ubidots 之间创建了一个新的集成，如图 28 所示。

下一步是创建一个函数。

注意：函数用于将数据从一种格式转换为另一种格式。当我们对 WisBlock 进行编程时，数据是十六进制格式，它将使用这种格式到达 Web 服务器。但是要将这些数据发送到物联网平台，我们需要将这些信息解码为服务器可以理解的语言，例如 JSON 格式。

要创建函数，请单击添加新函数。

选择自定义函数

为其命名，然后将以下代码复制并粘贴到 Custom Script 空间中，如图 31 所示。

function Decoder(bytes, port) {
var decoded = {};
decoded.temperature = (bytes[1] << 8 | (bytes[2])) / 100;
decoded.humidity = (bytes[3] << 8 | (bytes[4])) / 100;
decoded.pressure = (bytes[8] | (bytes[7] << 8) | (bytes[6] << 16) | (bytes[5] << 24)) / 100;
decoded.gas = bytes[12] | (bytes[11] << 8) | (bytes[10] << 16) | (bytes[9] << 24);
return decoded;
}

如果您使用上一节中的 Arduino 代码创建有效负载，则解码器功能很有用，并且仅当您使用 RAK1906 时才有效。如果使用其他传感器，或使用其他方式创建有效负载，您将需要修改代码。但这没什么大不了的，它是用 JavaScript 编写的，并且您有一个存储库，用于存储由 Helium 社区创建的许多有效负载。

您可以使用脚本验证器来验证代码的运行，如图 32 所示。

如果您看到一切正常，请单击保存功能。

现在您已经创建了设备、集成和解码器函数，是时候将它们放在一起了。转到Flows并单击+图标以添加新节点。

单击Devices添加设备，单击Functions添加之前创建的函数，单击Integrations添加 Ubidots Integration。只需拖放即可将其定位在屏幕上。

通过单击第一个框的点连接块并将线拉到另一个块，这非常容易。

就是这样！您已经准备好连接了！只需连接您的 WisBlock 即可查看！

如果您的前几个数据包显示橙色，请不要担心，建立完整连接可能需要一些时间。

现在去Ubidots平台。单击设备 > 设备，您将找到一个已连接的设备。单击它以查看数据。

您会发现许多与我们之前配置的气体、温度和湿度数据不同的其他数据，例如 RSSI、端口等。

要以更有序的方式查看此数据，请转至数据 > 仪表板并单击添加新小部件。

您会发现许多小部件来显示您的信息。我将添加一个仪表来显示湿度数据。

单击添加变量。

单击要显示变量的设备，然后选择要显示的变量。在这种情况下，湿度，然后单击“选择”。

您可以更改外观和配置详细信息。设置你想要的数据，然后点击保存。

现在您的数据有条理地显示在仪表板中。

您可以按照上述步骤将其他变量添加到仪表板。

恭喜！！你做到了！！您可以探索 Ubidots 用于显示和处理数据的工具，并继续学习您需要的有关 IoT 和 Helium 平台的一切知识。

下一步是什么？

现在，您已具备使用 LoRaWAN® 处理物联网的所有基础知识。您现在可以创建P2P 通信，可以使用 RUI3，可以使用 WiFi和蜂窝网络，现在您正在使用 Helium Network。因此，我们计划使用我们的传感器和接口创建更多有趣的开发教程，或者创建专业和完整的应用程序。告诉我们，您想在这个平台上看到什么？我们该怎样帮助你？请留下您的评论，不要忘记关注我们的官方Hackster 个人资料。下个教程见！