-
Notifications
You must be signed in to change notification settings - Fork 3
/
web_feinstaub.py
559 lines (470 loc) · 14.9 KB
/
web_feinstaub.py
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
#!/usr/bin/env python
#qpy:2
#qpy:webapp:Feinstaubmessung
#qpy://127.0.0.1:8181
# coding: latin-1
# Autor: Ingmar Stapel, Android-Portierung durch https://github.com/optiprime
# Datum: 20171231
# Version: 1.1/android-1.2
# Homepage: https://www.byteyourlife.com/
# Dieses Programm ermoeglicht es einen mobilen Feinstaubsensor
# auf Basis eines Raspberry Pi Computers zu bauen.
# Ueber Anregungen und Verbesserungsvorschlaege wuerde
# ich mich sehr freuen.
##
## START DER KONFIGURATIONSOPTIONEN
##
import sys
import os
android_platform = (os.environ.get("ANDROID_ROOT") != None)
global dir_path
if android_platform:
# Hier wird der Speicherort fuer die KML Dateien und die LOG Dateien
# festgelegt. Aendern Sie hier zentral den Speicherort ab.
storage = os.environ.get("EXTERNAL_STORAGE")
if storage == None:
storage = "/sdcard"
dir_path = storage + "/Feinstaubsensor/"
print("dir_path=%s" % dir_path)
sys.stdout.flush()
if not os.path.exists(dir_path):
os.mkdir(dir_path)
# Bluetooth MAC-Addresse des HC05/HC06-Moduls, welcher die Verbindung zum
# SDS011-Sensor herstellt.
sds011_bluetooth_device_id = '20:14:08:13:25:28'
else:
# Hier wird der Speicherort fuer die KML Dateien und die LOG Dateien
# festgelegt. Aendern Sie hier zentral den Speicherort ab.
dir_path = "/home/pi/Feinstaubsensor/"
# USB Geraetepfad des Feinstaubsensors bitte hier setzen.
sds011 = "/dev/ttyUSB0"
##
## ENDE DER KONFIGURATIONSOPTIONEN
##
import time
import string
import struct
import datetime
from threading import Thread
import threading
from flask import Flask, jsonify, render_template, request
if android_platform:
import select
import androidhelper
import base64
import logging
else:
import serial
from gps import *
app = Flask(__name__)
if android_platform:
log = logging.getLogger('werkzeug')
log.setLevel(logging.ERROR)
global session
session = None
global g_lat, g_lng, g_utc
g_lat = 0
g_lng = 0
g_utc = datetime.datetime.utcnow()
global run
run = False
global status_text
status_text = "inaktiv"
global display_lat
global display_lon
display_lat = "keine GPS Aufzeichnung aktiv"
display_lon = "keine GPS Aufzeichnung aktiv"
global pm_10
global pm_25
pm_10 = 0
pm_25 = 0
global error_msg
error_msg = ""
# Default Farbe fuer die Weg-Linie in der KML Datei.
color = "#00000000"
# Funktion fuer das Erfassen von Fehlermeldungen
# die waehrend dem Ablauf des Progammes entstehen koennen.
def write_log(msg):
global dir_path
global error_msg
error_msg = msg
message = msg
fname = dir_path+"feinstaub_python_program.log"
with open(fname,'a+') as file:
file.write(str(message))
file.write("\n")
file.close()
# Hier wird die Farbe fuer die Linie festgelegt.
def color_selection(value):
# red
if 50 <= value:
color = "#641400F0"
# orange
elif 25 <= value <= 49:
color = "#641478FF"
# green
elif 0 <= value < 25:
color = "#64009614"
return color
# und hier fuer die Darstellung im Frontend
def color_selection_rgb(value):
# red
if 50 <= value:
color = "#F00014"
# orange
elif 25 <= value <= 49:
color = "#FF7814"
# green
elif 0 <= value < 25:
color = "#2bef0d"
return color
# Diese Funktion schreibt die CSV Datei mit den Feinstaubwerten und
# den GPS Koordinaten.
def write_csv(pm_25, pm_10, value_lat, value_lon, value_time, value_fname):
pm_25 = string.replace(pm_25, ".", ",")
pm_10 = string.replace(pm_10, ".", ",")
lat = value_lat
lon = value_lon
time = value_time
fname = value_fname
with open(fname,'a') as file:
line = ""+pm_25+";"+pm_10+";"+lat+";"+lon+";"+time
file.write(line)
file.write('\n')
file.close()
# Diese Funktion schreibt die KML Datei mit der zurueck gelegten Wegstrecke.
def write_kml_line(value_pm, value_pm_old, value_lon_old, value_lat_old, value_lat, value_lon, value_time, value_fname, type, value_color):
pm = value_pm
pm_old = value_pm_old
lat_old = value_lat_old
lon_old = value_lon_old
lat = value_lat
lon = value_lon
time = value_time
fname = value_fname
color = value_color
try:
if os.path.exists(fname):
with open(fname,'a+') as file:
# Hier ist eine sehr gute Dokumentation zu finden ueber
# den Aufbau von KML Dateien.
# https://developers.google.com/kml/documentation/kml_tut
file.write(" <Placemark>\n")
file.write(" <name>"+ pm +"</name>\n")
file.write(" <description>"+ pm +"</description>\n")
file.write(" <Point>\n")
file.write(" <coordinates>" + lon + "," + lat + "," + pm + "</coordinates>\n")
file.write(" </Point>\n")
file.write(" <LineString>\n")
file.write(" <altitudeMode>relativeToGround</altitudeMode>\n")
file.write(" <coordinates>" + lon + "," + lat + "," + pm + "\n "+ lon_old+ ","+ lat_old+ "," + pm_old + "</coordinates>\n")
file.write(" </LineString>\n")
file.write(" <Style>\n")
file.write(" <LineStyle>\n")
file.write(" <color>" + color + "</color>\n")
file.write(" <width>8</width>\n")
file.write(" </LineStyle>\n")
file.write(" </Style>\n")
file.write(" </Placemark>\n")
file.close()
else:
with open(fname,'a+') as file:
file.write("<?xml version='1.0' encoding='UTF-8'?>\n")
file.write("<kml xmlns='http://earth.google.com/kml/2.1'>\n")
file.write("<Document>\n")
file.write(" <name> Feinstaub_Linie_"+type+"_" + datetime.datetime.now().strftime ("%Y%m%d") + ".kml </name>\n")
file.write('\n')
file.close()
except Exception, e:
write_log(e)
# Diese Funktion schliesst das KML File ab.
def close_kml(file_name):
try:
with open(file_name,'a+') as file:
file.write(" </Document>\n")
file.write("</kml>\n")
file.close()
except Exception, e:
write_log(e)
# Klasse um auf den GPSD Stream via Thread zuzugreifen.
class GpsdStreamReader(threading.Thread):
def __init__(self):
global session
global g_lat, g_lng, g_utc
threading.Thread.__init__(self)
if android_platform:
self.droid = androidhelper.Android()
self.droid.startLocating(5000, 10)
g_lat, g_lng = self.getGpsData()
g_utc = datetime.datetime.utcnow()
else:
session = gps(mode=WATCH_ENABLE)
g_utc = session.utc
g_lat = session.fix.latitude
g_lng = session.fix.longitude
self.current_value = None
# Der Thread wird ausgefuehrt
self.running = True
def run(self):
global session
global g_lat, g_lng, g_utc
while t_gps.running:
# Lese den naechsten Datensatz von GPSD
if android_platform:
g_lat, g_lng = self.getGpsData()
time.sleep(5)
else:
session.next()
g_utc = session.utc
g_lat = session.fix.latitude
g_lng = session.fix.longitude
def getGpsData(self):
lat = 0
lng = 0
loc = self.droid.readLocation().result
if loc == {}:
loc = self.droid.getLastKnownLocation().result
if loc != {}:
try:
n = loc['gps']
except KeyError:
n = loc['network']
if n != None:
lat = n['latitude']
lng = n['longitude']
return (lat, lng)
# Klasse um auf den SDS001 Sensor via Thread zuzugreifen.
class SDS001StreamReader(threading.Thread):
def __init__(self):
global byte
global lastbyte
global ser
# Variablen fuer die Messwerte vom Feinstaubsensor.
byte, lastbyte = "\x00", "\x00"
threading.Thread.__init__(self)
if android_platform:
self.droid = androidhelper.Android()
self.connID = None
else:
# Hier wird auf den Serial-USB Konverter zugegriffen
try:
ser = serial.Serial(sds011, baudrate=9600, stopbits=1, parity="N", timeout=2)
except Exception, e:
write_log("\n HL-340 USB-Serial Adapter nicht verfuegbar. \n"+str(e))
try:
ser.flushInput()
except Exception, e:
write_log(e)
self.current_value = None
# Der Thread wird ausgefuehrt
self.running = True
def run(self):
global pm_25
global pm_10
global byte
global lastbyte
global ser
while t_sds011.running:
lastbyte = byte
if android_platform:
byte = self.getBluetoothData(1)
else:
try:
byte = ser.read(size=1)
except Exception, e:
write_log("\n Fehler HL-340 USB-Serial Adapter.\n"+str(e))
# Wenn es ein gueltiges Datenpaket gibt bearbeite dieses
if lastbyte == "\xAA" and byte == "\xC0":
try:
# Es werden 8 Byte eingelesen.
if android_platform:
sentence = self.getBluetoothData(8)
else:
sentence = ser.read(size=8)
# Das eingelesene Datenpaket wird dekodiert.
readings = struct.unpack('<hhxxcc',sentence)
except Exception, e:
write_log(("\n SDS011 Datenpaket kann nicht gelesen werden. \n"+str(e)))
pm_25 = round(readings[0]/10.0, 3)
pm_10 = round(readings[1]/10.0, 3)
def getBluetoothData(self, size):
global error_msg
ssp_uuid = '00001101-0000-1000-8000-00805F9B34FB'
buffer = ''
while len(buffer) < size:
while (len(self.droid.bluetoothActiveConnections().result) == 0):
if self.connID != None:
self.droid.bluetoothStop(self.connID)
self.connID = None
print("Connecting/Reconnecting...")
sys.stdout.flush()
self.droid.toggleBluetoothState(True,False)
success = self.droid.bluetoothConnect(ssp_uuid, sds011_bluetooth_device_id)
if success.error == None:
self.connID = success.result
print("Connected")
sys.stdout.flush()
else:
error_msg = "Problem beim Verbinden mit Feinstaubsensor!"
print(error_msg)
sys.stdout.flush()
time.sleep(1)
try:
result = self.droid.bluetoothReadBinary(size - len(buffer), self.connID).result
if result != None:
buffer += base64.b64decode(result)
except Exception as e:
print("Cannot read bluetooth data: %s" % e)
sys.stdout.flush()
time.sleep(1)
error_msg = ""
return buffer
def start_sensor():
global run
global display_lat
global display_lon
global pm_10
global pm_25
global pm_10_sum
global pm_25_sum
global avg_count
global status_text
global dir_path
global g_lat, g_lng, g_utc
save_file = False
# GPS Koordinaten-Variable Vorgaengerwert.
lat_old = "initial"
lon_old = "initial"
# Feinstaubwerte 25 und 10 als Vorgaengerwert.
pm_old_25 = 0
pm_old_10 = 0
pm_10_sum = 0
pm_25_sum = 0
avg_count = 0
while True:
while run:
if save_file == False:
# micro-sd card paths for the kml files
fname25_line = dir_path+'feinstaub_25_line_'+datetime.datetime.now().strftime ("%Y%m%d_%H_%M_%S")+'.kml'
fname10_line = dir_path+'feinstaub_10_line_'+datetime.datetime.now().strftime ("%Y%m%d_%H_%M_%S")+'.kml'
fname_csv = dir_path+'feinstaub_'+datetime.datetime.now().strftime ("%Y%m%d_%H_%M_%S")+'.csv'
save_file = True
# Hier wird der Intervall gesetzt wie oft ein Wert
# in die KML Datei geschrieben werden soll
time.sleep(2)
# Nur wenn eine gueltige FIX Positon bekannt istitle
# Zeichne die GPS Daten und Feinstaubwerte in einer
# KML Datei auf.
if -90 <= g_lat <= 90 and g_lat != 0:
if lat_old == "initial":
lat_old = g_lat
if lon_old == "initial":
lon_old = g_lng
color_25 = color_selection(pm_25)
color_10 = color_selection(pm_10)
write_kml_line(str(pm_25), str(pm_old_25), str(lon_old), str(lat_old), str(g_lat), str(g_lng), str(g_utc), fname25_line, "25", color_25)
write_kml_line(str(pm_10), str(pm_old_10), str(lon_old), str(lat_old), str(g_lat), str(g_lng), str(g_utc), fname10_line, "10", color_10)
lat_old = g_lat
lon_old = g_lng
pm_old_25 = pm_25
pm_old_10 = pm_10
write_csv(str(pm_25), str(pm_10), str(g_lat), str(g_lng), datetime.datetime.now().strftime ("%Y%m%d;%H:%M:%S"), fname_csv)
pm_10_sum += pm_10
pm_25_sum += pm_25
avg_count += 1
status_text = "Mittelwerte: {:.1f}, {:.1f}".format(pm_10_sum / avg_count, pm_25_sum / avg_count)
if run == False:
if save_file == True:
# Hier werden die KML Dateien geschlossen.
close_kml(fname25_line)
time.sleep(0.2)
close_kml(fname10_line)
time.sleep(0.2)
save_file = False
# Diese Funktion schaltet den Raspberry Pi ab.
def shutdownpi():
time.sleep(3)
os.system("sudo halt")
# Diese Funktion startet den Raspberry Pi neu.
def rebootpi():
time.sleep(3)
os.system("sudo reboot")
# Hier folgt der Abschnitt fuer den Flask Web-Server
@app.route('/')
def index():
if android_platform:
return render_template('android_index.html')
else:
return render_template('index.html')
@app.route('/start/', methods=['GET'])
def start_measure():
global run
run = True
global status_text
status_text = "Aufzeichnung aktiv."
ret_data = {"value": "Start der Aufzeichnung der Messwerte."}
return jsonify(ret_data)
@app.route('/stopp/', methods=['GET'])
def stopp():
global run
run = False
global status_text
status_text = "Aufzeichnung inaktiv."
ret_data = {"value": "Aufzeichnung der Messwerte angehalten."}
return jsonify(ret_data)
@app.route('/status/', methods=['GET'])
def status():
global status_text
global display_lat
global display_lon
global pm_10
global pm_25
global error_msg
display_lat = "%.5f" % float(g_lat)
display_lon = "%.5f" % float(g_lng)
ret_data = {"value": status_text, "lat": display_lat, "lon": display_lon,
"pm_10": "%6.1f" % pm_10, "pm_10_color": color_selection_rgb(pm_10),
"pm_25": "%6.1f" % pm_25, "pm_25_color": color_selection_rgb(pm_25),
"error_msg": error_msg}
return jsonify(ret_data)
@app.route('/halt/', methods=['GET'])
def halt():
global run
run = False
t_gps.running = False
t_shutdown.start()
t_gps.join()
ret_data = {"value": "Der Raspberry Pi schaltet sich in 10 Sekunden aus."}
return jsonify(ret_data)
@app.route('/reboot/', methods=['GET'])
def reboot():
global run
run = False
t_gps.running = False
t_reboot.start()
t_gps.join()
ret_data = {"value": "Der Raspberry Pi wird neugestartet"}
return jsonify(ret_data)
if __name__ == '__main__':
if android_platform:
droid = androidhelper.Android()
droid.wakeLockAcquirePartial()
# Start des Threads der den GPS Empfaenger ausliesst.
t_gps = GpsdStreamReader()
t_gps.start()
# Start des Threads der den Feinstaubsensor ueber den USB-Serial
# Konverter ausliesst.
t_sds011 = SDS001StreamReader()
t_sds011.start()
# Kurze Pause um zu warten bis die beiden Threads t_gps und
# t_sds01 starten konnten.
time.sleep(3)
t_start_sensor = Thread(target=start_sensor)
t_start_sensor.start()
if not android_platform:
# Initialisieren des Shutdown Threads.
t_shutdown = Thread(target=shutdownpi)
# Initialisieren des Reboot Threads.
t_reboot = Thread(target=rebootpi)
# Starten des Flask Web-Servers.
app.run(host='0.0.0.0', port=8181, debug=False)