====== Мониторинг температуры Raspberry Pi + zabbix ====== ===== Введение ===== Задача: мониторинг температуры в серверной и на улице, а также сохранение статистики и рисование графиков. Для решения задачи нам понадобится: * [[http://amperka.ru/product/raspberry-pi-model-b|Raspberry pi]] * [[http://amperka.ru/product/temperature-sensor-ds18b20|Температурные датчики DS18B20]] (кол-во на одной шине ограничено 128 штуками, если не ошибаюсь) * [[http://amperka.ru/collection/display/product/text-lcd-20x4|Текстовый экран 20×4]] (опционально) * [[http://amperka.ru/collection/power-sources/product/usb-power-plug|Импульсный блок питания с USB-разъёмом (5 В, 1000 мА)]] * Резистор 4.7кОм * Развернутая система мониторинга [[https://www.zabbix.com|Zabbix]] * Какой-нибудь подходящий корпус для всего этого(я использовал обыкновенную пластиковую [[http://shop.avselectro.ru/catalog/__207RVOR/__1YJAVOR.html|электрическую распаячную коробку]]) ===== Подготовка Raspberry Pi ===== Для начала нужно установить ОС на флеш-карту, для этого используется [[https://downloads.raspberrypi.org/imager/imager_latest.exe|Raspberry Pi Imager]]. После того, как система установлена и загружается нужно ее подготовить для работы. Во-первых, настраивает локальную сеть, дату, время, часовой пояс и т.д. Во-вторых, нужно включить нужные интерфейсы, раньше это делалось добавлением модулей в файл /etc/modules, теперь это можно сделать утилитой raspi-config(встроена в систему) Interfacing Options -> 1-Wire и Interfacing Options -> I2C По сути дела эта утилита просто добавляет нужные параметры в файл /boot/config.txt нужные параметры, например для 1-wire она добавит в конец dtoverlay=w1-gpio, т.е. это можно сделать и вручную. ===== Подключение датчиков и дисплея ===== Для подключения температурных датчиков нам понадобится трехжильный кабель(или более), отлично подойдет четырехжильная витая пара. У датчика три пина: земля, пин по которому передаются данные и плюс питания: {{ :ds18b20-symbol.png?direct&100 |}} Датчики подключаются парралельно на один кабель. Протягиваем кабель от места установки Raspberry через те места, где мы хотим повесить датчики. После чего в конце линии вешаем датчик, подключив его к трем жилам кабеля(запоминаем цвета жил к каким подключили пины датчика) и соответственно по ходу линии делаем любое кол-во разрезов и врезаем туда датчики на те же цвета(не перепутать, а то можно спалить датчики). Также в любом месте между пином данных и пином +3,3в надо поставить один резистор 4.7кОм, я установил его в корпусе, но можно в любом месте на линии, где удобно. Наглядная сехма подключения датчика на макетной плате(для тестов) ниже: {{ :ds18b20-temperature-sensor_bb.png?direct&300 |}} Итак, датчик(и) подключен(ы), вышеуказанные модули ядра загружены, после этого в каталоге /sys/bus/w1/devices/ должен появиться список ваших датчиков, у каждого свой аппаратный номер: # ls -1 /sys/bus/w1/devices 28-0000045ef9b4 28-0000045f1c62 28-0000046022cb w1_bus_master1 В моем случае 3 датчика, пробуем теперь считать показания(заниает 1 секунду): # cat /sys/bus/w1/devices/28-0000045ef9b4/w1_slave a6 00 4b 46 7f ff 0a 10 cb : crc=cb YES a6 00 4b 46 7f ff 0a 10 cb t=10375 Вот в таком виде датчик дает показания, чтобы получить температуру в градусах нужно разделить на 1000: 10375 / 1000 = 10.375 С Также с датчиками можно работать с помощью библиотеки w1thermsensor для python, устанавливаем: pip3 install w1thermsensor Пример кода: from w1thermsensor import W1ThermSensor # Все сенсоры for sensor in W1ThermSensor.get_available_sensors(): print(f"Сенсон ID {sensor.id} температура {sensor.get_temperature():.2f}") # Определенный сенсор sensor = W1ThermSensor(sensor_id="0000046022cb") print(f"Температура {sensor.get_temperature():.2f}") Если все работает, переходим к подлючению дисплея. Схема подключения пинов дисплея к пинам GPIO показаны ниже(4х битный режим): {{ :gpio1.png?direct&300 |}} Если дисплей подключен правильно, то уже должна загореться подсветка. Далее нужно установить в системе библиотеку [[http://wiringpi.com/download-and-install/|Wiring Pi]] для Си, которая позволит нам работать с дисплеем. Установка очень простая, распаковываем архив и запускаем скрипт build: # tar xfz wiringPi-98bcb20.tar.gz # cd wiringPi-98bcb20 # ./build Установка завершена, проверим: # gpio -v # gpio readall Теперь проверим работоспособность дисплея, скомпилируем и запустим эту программу(источник указан в списке литературы), которая выведет сообщение на экран: #include //стандартная библиотека ввода-вывода #include //библиотека из пакета wiringPi #include //библиотека из пакета wiringPi int main (void) { printf ("Raspberry Pi LCD test\n") ; //Инициализация порта GPIO if(wiringPiSetup ()==-1) { printf ("GPIO Setup failed!\n") ; } int fd; printf ("Start LCD initialization...\n") ; //Инициализация LCD fd = lcdInit (4,20,4, 11,10, 1,0,2,3,0,0,0,0); if(fd==-1) { printf ("Initialization failed\n") ; } else { printf ("GO!\n"); //Очистка дислпея lcdClear(fd); //Перевод каретки на первую позицию первой строки lcdPosition (fd,0,0); //Вывод форматированного текста lcdPrintf(fd, "Hello Pi"); //Перевод каретки на вторую строку и вывод текста lcdPosition (fd,0,1); lcdPrintf(fd, " World!"); //Перевод каретки на третью строку и вывод текста lcdPosition (fd,0,2); lcdPrintf(fd, "25-01-2014"); //Перевод каретки на четвертую строку и вывод текста lcdPosition (fd,0,3); lcdPrintf(fd, "Happy New Year))))"); } return 0; } Компилируем и запускаем: # gcc -Wall -o test test.c -lwiringPi -lwiringPiDev # ./test В результате чего на экране должна появится надпись. Если так и произошло, значит дисплей подключен верно и все необходимые библиотеки в системе присутствуют. ===== Снятие показаний ===== Если бы я использовал показания термодатчиков только для zabbix, то можно было бы снимать их непосредственно zabbix-агентом, но я еще захотел выводить эти показания на дисплей, соответственно, чтобы не было две программы, которые одновременно пытаются считать показания, я сделал скрипт, который через cron каждую минуту опрашивает датчики и сохраняет их показания, после чего эти данные также раз в минуту выводятся на дисплей и считываются zabbix-агентом. Так как в качестве устройства хранения данных используется флеш-карта, то было бы крайне не желательно писать на нее каждую минуту, пусть и небольшие кусочки данных, думаю, долго она не выдержала бы. Поэтому для этих целей в системе был создан ram-диск размером 10МБ и уже на него будут сохранятся показания датчиков. Итак, создаем каталог /mnt/tmpfs и в /etc/fstab прописываем стоку: tmpfs /mnt/tmpfs tmpfs nodev,nosuid,size=10M 0 0 Теперь после перезагрузки у нас появится небольшая файловая система в оперативной памяти. И наконец создадим скрипт /opt/scripts/gen_temp.sh(у меня три датчика): #!/bin/bash cat /sys/bus/w1/devices/28-0000045ef9b4/w1_slave | grep t= | head -1 | awk '{print substr($10,3)/1000; }' > /mnt/tmpfs/0000045ef9b4 cat /sys/bus/w1/devices/28-0000046022cb/w1_slave | grep t= | head -1 | awk '{print substr($10,3)/1000; }' > /mnt/tmpfs/0000046022cb cat /sys/bus/w1/devices/28-0000045f1c62/w1_slave | grep t= | head -1 | awk '{print substr($10,3)/1000; }' > /mnt/tmpfs/0000045f1c62 В результате выполнения которого в каталоге /mnt/tmpfs появятся файлы с показаниями датчиков в формате float. В скрипте нужно заменить ID моих датчиков на ваши (28-0000045ef9b4 и т.д.) Осталось добавить строку в /etc/crontab и перезапустить cron: * * * * * root /opt/scripts/gen_temp.sh # /etc/init.d/cron restart На данном этапе у нас показания датчиков считываются каждую минуту и сохраняются в файл. Теперь надо написать программу, которая будет считывать эти файлы и выводить показания на экран. Вот пример моей программы с тремя датчиками display.c: #define _GNU_SOURCE #include #include #include #include #include int main (void) { FILE * fp; char * line = NULL; size_t len = 0; char display[81]; float temp_s1; float temp_s2; float temp_out; printf ("Raspberry Pi LCD test\n") ; //Инициализация порта GPIO if(wiringPiSetup ()==-1) { printf ("GPIO Setup failed!\n") ; } int fd; printf ("Start LCD initialization...\n") ; //Инициализация LCD fd = lcdInit (4,20,4, 11,10, 1,0,2,3,0,0,0,0); if(fd==-1) { printf ("Initialization failed\n") ; } else { printf ("GO!\n"); //Чтение температуры fp = fopen("/mnt/tmpfs/0000046022cb", "r"); if (fp == NULL) exit(EXIT_FAILURE); getline(&line, &len, fp); temp_s1 = strtof(line, NULL); close(fd); fp = fopen("/mnt/tmpfs/0000045ef9b4", "r"); if (fp == NULL) exit(EXIT_FAILURE); getline(&line, &len, fp); temp_s2 = strtof(line, NULL); close(fd); fp = fopen("/mnt/tmpfs/0000045f1c62", "r"); if (fp == NULL) exit(EXIT_FAILURE); getline(&line, &len, fp); temp_out = strtof(line, NULL); close(fd); //Очистка дислпея lcdClear(fd); //Перевод каретки на первую позицию первой строки lcdPosition (fd,0,0); //Формируем строку sprintf(display, "Pe\xBD\xE3""ep\xBD""a\xC7 \xE0""1: %06.2fPe\xBD\xE3""ep\xBD""a\xC7 \xE0""2: %06.2f\xA9\xBB\xB8\xE5""a : %06.2f ", temp_s1, temp_s2, temp_out); lcdPrintf(fd, display); } return 0; } Эта программа инициализирует дисплей, очищает его, считывает показания датчиков из файлов, формирует строку длиной 80 символов(дисплей выводит по 20 символов на строке) и выводит ее на дисплей. Скомпилируем ее и запустим: # gcc -Wall -o display display.c -lwiringPi -lwiringPiDev # ./display В результате чего на дисплее появятся показания с трех датчиков(в моем случае). По поводу кирилицы: нельзя просто так взять и написать на русском языке, из-за кодировок дисплей выведет полную ерунду. Чтобы выводить русские символы нужно писать их в hex-формате, т.е. например \xFF. Таблицу самих же символов и их коды можно поглядеть в официальной [[http://files.amperka.ru/datasheets/MT-16S2H.pdf|документации]] к дисплею на странице 8 или на рисунке ниже. Если вы хотите смешивать латиницу и кирилицу(как сделал я), то после кода кирилического символа нужно добавить две кавычки "" и дальше любое кол-во латинских букв или цифр {{ :hex_codes_display.png?direct&300 |}} Если все отработало корректно, то осталось добавить скомпилированную програму для автовыполнения в скрипт /opt/scripts/gen_temp.sh (в конец): /opt/scripts/display ===== Zabbix-агент ===== К этому моменту у нас уже показания с датчиков снимаются, на дисплей выводятся, осталось настроить zabbix. Подходящих бинарников для Raspberry Pi нет, поэтому придется собрать из исходников. Качаем [[http://sourceforge.net/projects/zabbix/files/ZABBIX%20Latest%20Stable/2.2.1/zabbix-2.2.1.tar.gz/download|сорцы]], распаковываем, компилируем и устанавливаем: # ./configure --prefix=/usr/local/zabbix_agent --enable-agent # make install # useradd zabbix # mkdir /var/run/zabbix # mkdir /var/log/zabbix # chown zabbix /var/run/zabbix # chown zabbix /var/log/zabbix Если все прошло успешно, редактируем конфигурационный файл /usr/local/zabbix_agent/etc/zabbix_agentd.conf и приводим его к такому виду: PidFile=/var/run/zabbix/zabbix_agentd.pid LogFile=/var/log/zabbix/zabbix_agentd.log LogFileSize=5 DebugLevel=0 Server=address.of.zabbix.server ListenIP=X.X.X.X Hostname=rfarm-raspberrypi ServerActive=address.of.zabbix.server HostnameItem=system.hostname Timeout=10 UserParameter=custom.temp.rfarm.sensor1,/bin/cat /mnt/tmpfs/0000046022cb UserParameter=custom.temp.rfarm.sensor2,/bin/cat /mnt/tmpfs/0000045ef9b4 UserParameter=custom.temp.outside.sensor1,/bin/cat /mnt/tmpfs/0000045f1c62 Тут главное указать адрес вашего zabbix-сервера в параметрах Server и ServerActive, IP-адрес на котором агент будет ждать подключения ListenIP и задать имя агента Hostname. И самое главное - задать параметры пользователя UserParameter с помощью которых агент будет считывать показания. Теперь протестируем наши параметры, что они корректно считываются: # /usr/local/zabbix_agent/sbin/zabbix_agentd -t custom.temp.rfarm.sensor1 custom.temp.rfarm.sensor1 [t|17.812] # /usr/local/zabbix_agent/sbin/zabbix_agentd -t custom.temp.rfarm.sensor2 custom.temp.rfarm.sensor2 [t|11.812] # /usr/local/zabbix_agent/sbin/zabbix_agentd -t custom.temp.outside.sensor1 custom.temp.outside.sensor1 [t|-5.125] Все нормально, осталось добавить агента в автозагрузку, проще всего добавить в /etc/rc.local такую строку: /usr/local/zabbix_agent/sbin/zabbix_agentd -c /usr/local/zabbix_agent/etc/zabbix_agentd.conf ===== Zabbix-сервер ===== Ну и осталось создать хост и прописать для него итемы и графики в веб-интерфейсе. Создаем хост(наш raspberry pi): {{ :create_host1.png?direct&300 |}} По желанию добавляем ему шаблон "zabbix-агент", чтобы отслеживать состояние хоста: {{ :create_host2.png?direct&300 |}} На каждый датчик создаем свой item(элемент, который будет коллекционировать данные), для каждого датчика у нас заранее на стороне zabbix-агента прописаны наши собственные параметры, ниже пример создания итема: {{ :create_item1.png?direct&300 |}} В итоге у меня получилось три итема, по одному на каждый датчик: {{ :items.png?direct&300 |}} И в конце создаем любое кол-во графиков, какое нужно, хоть по отельному на каждый итем, хоть один для всех сразу. На примере ниже создается один график, на котором будут рисоваться показания всех датчиков: {{ :graph.png?direct&300 |}} На этом все. ===== Заключение ===== В итоге получили прибор, который в режиме реального времени выводит информацию по температуре с датчиков на дисплей, а также коллекционируется статистика по температуре и строятся графики с помощью zabbix. Ниже можно поглядеть как это выглядит в жизне. {{:temp_mon1.jpg?direct&300|}} {{:temp_mon2.jpg?direct&300|}} {{:temp_mon3.jpg?direct&300|}} {{:temp_mon4.png?direct&300|}} ===== Список использованной литературы ===== - [[http://files.amperka.ru/datasheets/MT-16S2H.pdf|Даташит на дисплей]] - [[http://shabpoint.blogspot.ru/2013/09/lcd-raspberry-pi.html|Подключение LCD дисплея к Raspberry Pi]] - [[http://wiki.amperka.ru/схемы-подключения:подключение-текстового-экрана|Подключение текстового экрана к Arduino]] - [[http://wiringpi.com/download-and-install/|GPIO Interface library for the Raspberry Pi]] - [[http://www.raspberrypi-spy.co.uk/2013/03/raspberry-pi-1-wire-digital-thermometer-sensor/|Raspberry Pi 1- Wire Digital Thermometer Sensor]] - [[http://habrahabr.ru/post/204478/|Мониторинг температуры гермозоны с помощью 1-wire датчиков и Zabbix 2]] - [[https://www.zabbix.com/wiki/howto/install/ubuntu/ubuntuinstall|Installing Zabbix on Ubuntu from source files]] - [[http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=114312&#entry1361054|Faq Raspberry Pi - Миникомпьютер С Linux За 25$/35$]]