Para el curso on-line “Fundamentos IoT y Desarrollo con Node-RED para Smart Cities”, el material necesario por parte de los Asistentes para realizarlo es:
1 PC o Portátil con conexión a internet
Para seguir el curso on-line es recomendable dos pantallas, una para seguir el vídeo y otra para programar en Node-RED.
El PC de cada asistente deberá tener un sistema operativo instalado, ya sea un sistema Windows, MacOS o Linux. Las licencias del Sistema Operativo y el software que tenga correrán a cargo del cliente/alumno.
Nodo Edge/Gateway. Instalación Node-RED. Recomendable usar Raspberry Pi + tarjeta SD 16Gb + alimentador conectada a Internet por alumno, pero podría usarse una máquina virtual o en un servidor cloud. Opcionalmente puede usarse instancias en la nube de Node-RED desde el servidor de https://www.aprendiendoarduino.com/
Las Raspberry Pis se usarán como instancias de Node-RED y nodos edge a los que se conectan los nodos remotos, por lo que no conectaremos sensores/actuadores/periféricos a las Raspberry Pi.
Nodos remotos por asistente compuesto por el siguiente material:
2x Wemos D1 min o NodeMCU o equivalente
1x shields para wemos D1 mini relé o equivalente
1x shields para wemos D1 mini neopixel o equivalente
1x shields para wemos D1 mini oled o equivalente
1x shields para wemos D1 mini temperatura (puede ser DHT o
Raspberry Pi Zero: Instalada en local con cámara y programada con Node-RED, usada como dispositivo remoto.
Wibeee
Otros dispositivos para interactuar.
Si el alumno tiene algún HW con que quiera interactuar, puede presentarlo y lo integramos en las prácticas. El HW puede estar tanto en el aula como remotamente en su casa, oficina, etc…
Servicios Cloud para el Curso
Se usará un broker común para comunicar todos los dispositivos: mqtts://aprendiendonodered.com:8883
Los alumnos recibirán usuario y contraseña para acceder al broker con permisos de lectura y escritura en smartcities/#
Base de datos MySQL en https://enriquecrespo.com/phpmyadmin/ donde los alumnos podrán usar para almacenar datos. Los alumnos recibirán las credenciales de acceso.
Base de datos InfluxDB en https://enriquecrespo.com:8086/ donde los alumnos podrán usar para almacenar datos. Los alumnos recibirán las credenciales de acceso.
Grafana en https://enriquecrespo.com:3000/ para representar gráficamente los datos. Recibirán por correo las credenciales de acceso.
Otros servicios programados con Node-RED en aprendiendonodered.com: API, Open Data, servidor FTP, gateway servicios de terceros, simulación de datos, etc… y servicios self hosted (gotify, thingsboard, thinger.io, etc…)
Interacción con servicios cloud de terceros como: APIs, Open Data, Cámaras/Imágenes, Plataformas IoT, Redes Sociales, Servicios de Mensajería, Servicios de alertas, email, etc…
Capturar los datos mandados por los nodos remotos por MQTT.
Sólo tienes que arrastrar el nodo mqtt que está en la categoría input al flujo.
Ahora hay que configurarlo. Aquí es donde vemos la potencia de Node-RED. En el caso de MQTT lo único que tenemos que hacer es configurar el broker y el topic.
Al tratarse de un nodo de entrada, lo que hace es recibir los mensajes publicados en un topic es decir, se suscribe al topic. Haz doble click sobre el nodo para que abra el panel de configuración.
En el panel de configuración MQTT vamos a configurar primero el broker MQTT. Haz click en el lápiz que aparece en Server.
Esto abre un nuevo panel de configuración. Pon un nombre al broker MQTT por ejemplo RASPBERRY PI MOSQUITTO. En Server tienes que poner la IP donde está instalado el broker MQTT y el puerto que utiliza, normalmente es el 1883.
Esta sería la configuración mínima. No te olvides de hacer click en el botón Add.
Después de esta acción volverás al panel de configuración del nodo mqtt y automáticamente, habrá seleccionado el broker MQTT que acabamos de crear.
Por último, vamos a rellenar el campo de Topic. Debe ser el mismo que hemos puesto en Arduino o el ESP8266, /casa/puerta/alarma. Una vez lo tengas, haz click en Done.
Ahora sólo nos queda probarlo. Para ello vamos a utilizar el mismo nodo debug de la categoría output que hemos utilizado antes.
Arrástralo al flujo, conecta los dos nodos y haz click en el botón Deploy.
Para probar el sistema lo podemos hacer de dos formas. Desde una terminal de Raspberry Pi podemos publicar un mensaje en el topic o directamente conectando la placa y simulando que abren la puerta.
Mandar cada 10 segundos los datos de CPU, Memoria y temperatura de la Raspberry Pi por MQTT al topic: cursomqtt/raspberrypixx/{CPU/Memoria/Temperatura}
Código para obtener los datos de Raspberry Pi, usando en nodo exec:
Para conseguir una comunicación MQTT con ESP8266 o Arduino, emplearemos una librería. Existen muchas disponibles gracias a la comunidad que existe alrededor de Arduino. Concretamente, nosotros emplearemos una de las más conocidas y la más estable y flexible, lo que facilita su uso en proyectos que queramos realizar donde intervengan Arduino y MQTT.
Dicha librería es pubsubclient Arduino Client for MQTT y nos provee de un sencillo cliente que nos permite tanto subscribirnos como publicar contenido usando MQTT. Internamente, usa la API de Arduino Ethernet Client lo que lo hace compatible con un gran número de ‘shields’ y placas como:
Instalar la librería mediante el gestor de librerías:
PubSubClient es una librería compatible con Arduino y ESP8266. Básicamente hace que nuestra placa se comporte como un cliente MQTT, es decir, que podamos publicar mensajes y suscribirnos a un topic o varios para recibir mensajes. Da lo mismo si utilizas un Arduino o un ESP8266, el código es prácticamente el mismo. La diferencia reside en cómo nos conectamos a la red WiFi o Ethernet, cada placa utiliza su propia librería.
Este sketch publica un mensaje «hello world #x” consecutivo cada 2 segundos en el topic “outTopic” y se suscribe al topic “inTopic”. Además cuando se recibe un mensaje se dispara la función callback que si es un 1 enciendo el led integrado y en caso contrario se desactiva.
Abrir el ejemplo Thingspeak — ESP8266 — program board directly — WriteMultipleFiledsSecure de la librería thingspeak
Completar los datos del fichero secrets.h (segunda pestaña):
SSID – SSID de la Wifi que usemos
SECRET_PASS — Password de la Wifi
SECRET_CH_ID — ID del canal creado
SECRET_WRITE_APIKEY — API key de Thingspeak
Ejecutar el ejemplo y comprobar en el monitor serie que manda datos. Comprobar que se conecta y sale el mensaje “Channel update successful.” cada 2’ segundos
Crear una vista privada y visualizar los datos de los 4 campos creados.
Conectar el shield DS18B20 y oled al Wemos D1 mini.
Programar los sensores, actuadores y periféricos que conectaremos a Internet como nodos remotos (motes). Programar la toma de datos de sensores, accionar los actuadores y usar los periféricos.
Aprendiendo Arduino 