氣候變化導(dǎo)致了不可預(yù)測(cè)的天氣狀況。世界上有許多氣象站，研究人員和政府機(jī)構(gòu)使用它們來(lái)觀察、記錄和分析天氣模式，以研究氣候變化并提供天氣預(yù)報(bào)。這些氣象站是非常先進(jìn)的，不僅可以告訴當(dāng)前的天氣狀況，還可以告訴未來(lái)的天氣預(yù)測(cè)。基本上，任何氣象站都要測(cè)量三個(gè)主要參數(shù)——濕度、溫度和壓力。我們之前使用Arduino、Raspberry Pi和ESP32構(gòu)建了一些物聯(lián)網(wǎng)氣象站，并在IBM Watson、ThingSpeak、Local webserver等各種云平臺(tái)上發(fā)布天氣數(shù)據(jù)。

在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將建立一個(gè)基于NodeMCU的氣象站，并使用ThingSpeak MATLAB分析和可視化工具對(duì)溫度、濕度等天氣流數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和可視化。這里將使用DHT11傳感器來(lái)收集實(shí)時(shí)溫度和濕度數(shù)據(jù)。

MATLAB分析與可視化

ThingSpeak集成了MATLAB的支持。它允許ThingSpeak用戶使用MATLAB分析和可視化實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，而無(wú)需Mathworks的任何MATLAB許可證。您可以從您的ThingSpeak頻道訪問(wèn)MATLAB工具。

MATLAB分析和可視化工具可以顯示數(shù)據(jù)中的關(guān)系、模式和趨勢(shì)，并可以在繪圖、圖表和量規(guī)中將其可視化。

利用MATLAB分析，可以：

?轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)單位，合并不同的數(shù)據(jù)，計(jì)算新的數(shù)據(jù)。

?將計(jì)算安排在特定時(shí)間運(yùn)行。

?使用內(nèi)置的繪圖功能直觀地理解數(shù)據(jù)中的關(guān)系。

?結(jié)合來(lái)自多個(gè)渠道的數(shù)據(jù)來(lái)構(gòu)建更復(fù)雜的分析。

組件的要求

?NodeMCU ESP8266

?DHT11傳感器

線路圖

MATLAB的ThingSpeak設(shè)置

ThingSpeak是一個(gè)開(kāi)放的數(shù)據(jù)平臺(tái)，它允許你在云中聚合、可視化和分析實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。你可以使用ThingSpeak控制你的設(shè)備，你可以從你的設(shè)備向ThingSpeak發(fā)送數(shù)據(jù)，甚至你可以創(chuàng)建實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的即時(shí)可視化，并使用Twitter和Twilio等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)發(fā)送警報(bào)。ThingSpeak集成了數(shù)值計(jì)算軟件MATLAB的支持。MATLAB允許ThingSpeak用戶編寫和執(zhí)行MATLAB代碼來(lái)執(zhí)行預(yù)處理，可視化和分析。ThingSpeak至少需要15秒來(lái)更新你的讀數(shù)。我們還用ThingSpeak做了其他有趣的項(xiàng)目，比如

?NodeMCU溫濕度監(jiān)控

?ESP32溫濕度監(jiān)測(cè)

?向ThingSpeak發(fā)送數(shù)據(jù)可以使用樹莓派

步驟1:ThingSpeak帳戶設(shè)置

要在ThingSpeak上創(chuàng)建頻道，首先你需要注冊(cè)ThingSpeak。如果你已經(jīng)有了ThingSpeak的賬戶，用你的id和密碼登錄。

如果你沒(méi)有賬戶，點(diǎn)擊“唱歌”，如果你已經(jīng)有了賬戶，點(diǎn)擊“登錄”。點(diǎn)擊注冊(cè)后填寫您的詳細(xì)信息。

在此之后，驗(yàn)證您的電子郵件id并單擊continue。

步驟2：為你的數(shù)據(jù)創(chuàng)建一個(gè)通道

現(xiàn)在，登錄后，通過(guò)點(diǎn)擊“新頻道”按鈕創(chuàng)建一個(gè)新頻道。

點(diǎn)擊“新通道”后，輸入您想要上傳的數(shù)據(jù)的名稱和描述。例如，我將其命名為“氣象站”

在Field1和Field2中輸入數(shù)據(jù)的名稱。如果要使用兩個(gè)以上的字段，則選中“字段”選項(xiàng)旁邊的框，并輸入新數(shù)據(jù)的名稱和描述。

之后，單擊save通道按鈕保存詳細(xì)信息。

步驟3:API密鑰

為了向ThingSpeak發(fā)送數(shù)據(jù)，我們需要一個(gè)唯一的API密鑰，我們將在后面的代碼中使用它來(lái)將傳感器數(shù)據(jù)上傳到ThingSpeak網(wǎng)站。

點(diǎn)擊“API密鑰”按鈕，獲取您上傳傳感器數(shù)據(jù)的唯一API密鑰。

代碼的解釋

本文末尾給出了MATLAB ThingSpeak可視化的完整代碼。為了更好地理解，我們?cè)谶@里解釋代碼。

在這段代碼中，我們使用了DHT11傳感器庫(kù)和ThingSpeak庫(kù)。首先從這里下載并安裝ThingSpeak庫(kù)。

代碼首先包含DHT11、ThingSpeak和ESP8266 Wi-Fi的庫(kù)。ThingSpeak庫(kù)用于向ThingSpeak平臺(tái)發(fā)送數(shù)據(jù)。定義了幾個(gè)變量來(lái)存儲(chǔ)ThingSpeak API密鑰，Wi-Fi名稱，密碼和ThingSpeak通道號(hào)。

在void循環(huán)函數(shù)dht.readHumidity()中，dht.readTemperature()函數(shù)用于從DHT11傳感器讀取溫度和濕度數(shù)據(jù)。然后使用ThingSpeak將溫度和濕度數(shù)據(jù)發(fā)布到ThingSpeak通道。writeField函數(shù)。

將代碼上傳到NodeMCU后，您可以在ThingSpeak頻道上查看實(shí)時(shí)溫濕度數(shù)據(jù)。

現(xiàn)在，當(dāng)傳感器數(shù)據(jù)通過(guò)ThingSpeak通道傳輸時(shí)，我們將使用MATLAB分析工具使用溫度和濕度數(shù)據(jù)計(jì)算露點(diǎn)。它從氣象站頻道讀取溫度和濕度數(shù)據(jù)。計(jì)算出露點(diǎn)后，將該數(shù)據(jù)與溫度和濕度數(shù)據(jù)一起寫入新的通道。

對(duì)于MATLAB分析，轉(zhuǎn)到Apps選項(xiàng)卡，單擊MATLAB分析。

現(xiàn)在點(diǎn)擊“新建”。然后選擇自定義模板，并單擊“創(chuàng)建”。在Name字段中，輸入您的項(xiàng)目名稱。

ThingSpeak MATLAB分析

下面給出了分析的MATLAB代碼。

關(guān)于代碼的簡(jiǎn)要說(shuō)明如下。首先輸入讀取通道ID和API Key，以便讀取通道數(shù)據(jù)。

現(xiàn)在輸入溫度和濕度數(shù)據(jù)字段號(hào)。在我的例子中，我將溫度數(shù)據(jù)保存在字段1中，濕度數(shù)據(jù)保存在字段2中。

讀取溫度和濕度數(shù)據(jù)從字段1和2與時(shí)間戳。

使用溫度和濕度讀數(shù)計(jì)算露點(diǎn)。

輸入寫通道ID和API密鑰。

將數(shù)據(jù)寫入另一個(gè)通道。它將寫入露點(diǎn)數(shù)據(jù)以及溫度和濕度。

現(xiàn)在單擊“Save and Run”并檢查輸出字段?，F(xiàn)在檢查露點(diǎn)測(cè)量通道。

此分析僅在我們點(diǎn)擊“保存并運(yùn)行”時(shí)運(yùn)行。要安排分析，你可以使用“時(shí)間控制應(yīng)用程序”。你可以在頁(yè)面底部找到“時(shí)間控制”選項(xiàng)。

ThingSpeak MATLAB可視化

在使用MATLAB Analysis計(jì)算露點(diǎn)后，現(xiàn)在我們將使用MATLAB可視化工具將測(cè)量數(shù)據(jù)可視化，即露點(diǎn)，溫度和濕度。

對(duì)于可視化，轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序，然后單擊MATLAB可視化。之后，點(diǎn)擊“新建”來(lái)創(chuàng)建一個(gè)可視化。

下面給出了可視化的MATLAB代碼。

這里我們將詳細(xì)解釋上述代碼。首先輸入讀通道ID和API Key。

從讀取通道字段讀取數(shù)據(jù)，并獲得最近100點(diǎn)的溫度、濕度和露點(diǎn)數(shù)據(jù)。

在x標(biāo)簽上繪制帶有TimeStamps數(shù)據(jù)的圖，在y標(biāo)簽上繪制帶有測(cè)量值、標(biāo)題和圖例的圖。圖例用于為每條繪制的數(shù)據(jù)線創(chuàng)建帶有描述性標(biāo)簽的圖例。

現(xiàn)在單擊“Save and Run”并檢查輸出字段。輸出圖如下所示：

這就是如何在ThingSpeak中使用MATLAB分析和可視化工具。除了計(jì)算露點(diǎn)外，您還可以計(jì)算平均濕度和溫度，高低溫水平，并可以分析特定日期/月的溫度變化情況。

本文編譯自iotdesignpro