物聯網開發實戰：手把手教你開發一款久坐提醒小助手

大家好，我是機靈鶴。

最近研究開發了一個物聯網

IoT

小項目——久坐提醒 / 喝水提醒小助手。

1. 項目介紹

本項目實作了一個久坐提醒和喝水提醒的小助手，在檢測到連續工作較長時間之後，會列印紙條，提醒我們起身活動一下；在設定的喝水時間到了以後，也會列印紙條，提醒我們去喝水。

廢話不多說，先上圖。

項目用到的硬體裝置有：

樹莓派4B（作為網關裝置來接入塗鴉 IoT 生态）
咕咕機G2（迷你熱敏列印機）
人體紅外傳感器
無線智能 Zigbee 網關

事情是這樣的，過幾天就是跟女朋友的戀愛紀念日了，作為一名程式員，送什麼禮物才能既有創意又有誠意，既實用又能讓女朋友感受到我滿滿的愛呢？

我突然想到，前段時間女朋友公司年度體檢，檢查結果出來有好幾項飄黃，醫生給的建議是，多喝水！多運動！女朋友雖然不是程式員，但也是那種長期坐辦公室的工作，有時候忙起來連水都會忘記喝。

于是我想，何不利用我的專業技能，開發一個 ”久坐提醒“ 和 ”喝水提醒“ 小助手送給女朋友呢。

2. 方案設計

為了完成這個項目，我翻箱倒櫃找出來幾個，若幹年前買的壓箱底的電子産品。

咕咕機G2：一台迷你的熱敏列印機，之前做手帳時候買來列印圖案的，後來發現時間長了會褪色，于是就用來列印便條來背單詞，後來四六級過了以後，咕咕機就閑置了。
樹莓派4B：之前買了用來搭個人網站伺服器的，結果發現沒有公網 IP ，外網通路賊麻煩，而且有時候家裡停電斷網什麼的，伺服器動不動就失聯了。後來買了雲伺服器以後，樹莓派就漸漸閑置了。
人體紅外傳感器：上學時候偷偷放教室門口，檢測老師有沒有來的，畢業以後不需要跟老師鬥智鬥勇了，就慢慢閑置了（PS：由于之前那個傳感器閑置太久壞了，本項目開發時重新采購的塗鴉智能的傳感器）。

我的設想是：

喝水提醒：建立幾個喝水鬧鐘，喝水時間一到，咕咕機便會自動列印便條，提醒女朋友該去喝水了。
久坐提醒：将人體紅外傳感器放置在桌上正對座椅，當檢測到女朋友坐着持續時間超過半小時，便觸發久坐提醒，通知咕咕機列印便條，提醒女朋友該起來活動活動了。

硬體都備的差不多了，在開發時我遇到了一個比較棘手的問題，就是咕咕機跟人體傳感器它也不是同一家的裝置啊！

雖然兩家都有各自的控制 APP，但是它們畢竟是兩套系統，兩個平台，沒法兒關聯啊！

這時候我發現一個很牛的東西，塗鴉的 Link SDK ，号稱

适用于塗鴉現有産品方案外的裝置接入

。

按它的說法，所有塗鴉 IoT 生态以外的智能裝置，隻要是支援二次開發，理論上都可以通過這套

Link SDK

接入到塗鴉的生态中。那這就厲害了！這就意味着，我可以通過

Link SDK

把咕咕機和傳感器接入到同一套系統中，實作關聯了。

經過一番研究，本項目的方案設計示意圖如下：

在樹莓派中運作塗鴉的 Link SDK，一方面，樹莓派作為一個網關裝置接入到塗鴉雲中，與塗鴉雲中的其他裝置進行通信；另一方面，樹莓派通過調用咕咕機的

memobird API

，與咕咕機進行通信。

3. 開發流程

開發過程大概分為 4 個階段：

建立産品：在塗鴉雲平台建立産品，包括配置功能點，開發操作面闆，下載下傳 SDK 及擷取授權碼，線上調試等環節。
硬體開發：下載下傳 Link SDK，編寫代碼并運作在樹莓派中，将樹莓派作為一個 IoT 裝置接入到塗鴉雲上。
咕咕機開發：根據咕咕機開發文檔，開發并封裝好相關接口，在樹莓派上可以調用接口實作咕咕機裝置綁定和紙條列印等功能。
智能關聯：通過設定智能場景和關聯條件，完成咕咕機與人體紅外傳感器之間的智能關聯。

接下來正式進入開發階段。

3.1 建立産品

3.1.1 注冊開發者賬号

首先，需要在塗鴉智能平台（https://t.tuya.com/AY1D3R8rbM）注冊開發者賬号。

注冊完成後，進入 IoT 平台首頁

3.1.2 建立智能産品

點選 IoT 平台首頁的

建立産品

按鈕，開始建立我們的智能産品。

第一步，選擇我們要建立的産品類型，由于我們要接入的硬體裝置是樹莓派+咕咕機，不在塗鴉現有産品品類之中，是以點選

找不到品類？

按鈕。

第二步，填寫産品資訊，根據自己項目的實際情況填寫産品資訊，填寫完成後，點選建立産品。

3.1.3 功能定義

建立好産品之後，我們需要為産品添加

功能定義

。

什麼意思呢？說白了就是為雲平台和裝置之間制定通信協定的，約定好哪條協定對應哪個功能，資料格式如何如何之類的。

标準功能是為了塗鴉生态内的裝置開發時提供的快捷模闆，我們這裡用不到，需要使用自定義功能。

點選建立自定義功能，建立我們的喝水提醒功能。

DP_ID 時功能的編号，前 100 的編号被系統保留，我們的可以使用 101 往後的編号。
資料類型有六種，具體的差別參考文檔：https://developer.tuya.com/cn/docs/iot/custom-functions?id=K937y38137c64
資料傳輸類型，上報是指裝置向雲平台發送消息，下發是指雲平台發送指令。

3.1.4 面闆開發

設定好功能定義後，進入裝置面闆界面，開發 APP 互動的面闆。

編輯器左側提供了很多元件，可以通過拖拽的方式來編輯面闆布局，并在右側屬性頁簽中，通過添加互動，來為目前選中的元件添加互動動作。

詳細使用方法參考：https://developer.tuya.com/cn/docs/iot/panel?id=K9hzyyk6g4p3m

如圖，我們添加一個按鈕，在按鈕屬性中，添加互動，觸發

喝水提醒

功能。這樣我們點選按鈕時，就會向裝置發送一條

喝水提醒

的消息。

編輯好以後，點選右上角

預覽

按鈕，然後用

塗鴉智能

APP 掃描二維碼，可以在手機上實時預覽（預覽模式下，編輯器中做的修改，手機APP中會同步變化）。

APP 可以在各大應用商店下載下傳到，搜

塗鴉智能

即可。

預覽測試沒問題的話，可以點選釋出。

經過一段時間的打包後，打包成功，我們直接點選

去釋出

，然後選擇

釋出并應用

即可。

3.1.5 硬體開發

在硬體開發頁面，雲端接入方式選擇

Link SDK

，雲端接入硬體選擇

通用CPU

。

我們将自己的裝置接入塗鴉雲的話，第一需要 Link SDK ，第二需要購買

授權碼

。

Link SDK

在開發資料中可以下載下傳，授權碼需要購買(10元/個)。

不過平台給每個開發者提供了兩個調試用的雲端授權碼，可以免費領取（領取按鈕在

立即購買

按鈕下方，我因為領取過了是以截圖裡沒有顯示）。

領取成功以後，點選

下載下傳授權碼清單

按鈕即可下載下傳。授權碼清單中包含了 uuid 和 key，如下所示：

uuid	key
tuyaf5753924f3d94306	5TbgqpGXzbgrr8Plb8L93rBy38Liu7ok

3.1.6 産品配置

産品配置中，可以為裝置添加一些如多語言，消息推送，配網引導的功能，因為本項目中暫時用不到，可以跳過。

3.1.7 裝置調試

然後是裝置調試，由于我們的樹莓派 Link SDK 還沒有開發到位，是以先添加一個虛拟調試裝置，來進行調試。

手機應用商店裡，下載下傳安裝

塗鴉智能

APP，然後用 APP 掃描上面的二維碼，可以添加一個虛拟裝置，用于調試。

添加好虛拟裝置後，點選調試按鈕，進入調試界面。然後可以使用這裡的虛拟裝置跟手機 APP 端進行通信。

通過這個，我們可以看到上報資料和下發資料是否正确（主要用來驗證

3.1.4 節

開發的面闆功能是否正确）。

消息協定調試無誤後，開始開發我們的裝置

3.2 硬體開發

産品建立成功，且 APP 端調試無誤後，我們正式請出我們的主角，樹莓派，來進行基于 Link SDK 的硬體開發。

3.2.1 運作環境

樹莓派上燒錄好

Raspberry Pi OS

系統，并且安裝好

Python3.6+

環境。

燒錄系統的過程略去不講，大家沒有樹莓派的話，也可以用自己電腦，或者虛拟機來替代。

3.2.2 安裝源碼

首先下載下傳 Link SDK ，平台上預設提供的是 c 語言版本。

下載下傳位址：https://github.com/tuya/tuya-iot-link-sdk-embedded-c

我比較常用 Python，是以找的是 Python 版本（支援 Python 3.6+）。

下載下傳位址：https://github.com/tuya/tuyaos-link-sdk-python

安裝方法：

通過 Pypi 安裝

python3 -m pip install tuyalinksdk

通過源碼安裝

git clone https://github.com/tuya/tuyaos-link-sdk-python.git
python3 -m pip install ./tuyaos-link-sdk-python

3.2.3 代碼編寫

在項目路徑中，建立一個

demo.py

腳本，腳本内容如下：

#!/usr/bin/env python
import time
from tuyalinksdk.client import TuyaClient
from tuyalinksdk.console_qrcode import qrcode_generate

# 這裡更換成自己的ID
PID = "jj9hhmjxsf8u2b94"
UUID = "tuyaf5753924f3d94306"
AUTHKEY = "5TbgqpGXzbgrr8Plb8L93rBy38Liu7ok"

client = TuyaClient(productid = PID, uuid = UUID, authkey = AUTHKEY)

def on_connected():
    print('Connected.')

def on_qrcode(url):
    qrcode_generate(url)

def on_reset(data):
    print('Reset:', data)

def on_dps(dps):
    print('DataPoints:', dps)
    client.push_dps(dps)

client.on_connected = on_connected
client.on_qrcode = on_qrcode
client.on_reset = on_reset
client.on_dps = on_dps

client.connect()
client.loop_start()

while True:
    time.sleep(1)

代碼中第 7-9 行的 3 個參數，

PID

，

UUID

，

AUTHKEY

需要替換成你自己的産品的值。

PID

，即

productid

産品 ID，可以在

我的産品

清單裡檢視

産品ID

，如圖所示。

UUID

和

AUTHKEY

為裝置的授權碼，在前面

3.1.5 硬體開發

部分，下載下傳的免費授權碼的檔案中可以檢視，分别對應

UUID

和

KEY

兩列。

3.2.4 真機運作

代碼寫好以後，在樹莓派中使用終端，執行

python3 demo.py

指令啟動程式。

程式運作後，會彈出一個二維碼，用

塗鴉智能 APP

掃碼以後，即可添加裝置。

在代碼中，

on_dps

函數負責接收和處理 APP 端下發的指令，我們隻需要根據指令的值，觸發不同的操作即可。

如，接收到

{"101": "True"}

時，執行

喝水提醒

的行為，示例代碼如下：

DRINK_DP_ID = "101"

def on_dps(dps):
    print('DataPoints:', dps)
    client.push_dps(dps)

    for key in dps:
        if key == DRINK_DP_ID and dps[key] == True:
            # TODO: 喝水提醒
            pass

3.3 咕咕機接入

咕咕機是一款迷你的熱敏列印機，可以友善的列印文字和圖檔，而且官網的開發者平台上開放了它的 API ，可玩性非常高。

3.3.1 注冊開發者賬号

首先需要在

Memobird

開放平台新增賬號，并申請成為咕咕機開發者。

Memobird 開放平台線上位址：https://open.memobird.cn/

注冊好賬号，填寫好自己的

咕咕号

，

聯系方式

，

用途

等資訊之後，送出稽核就可以了。

一段時間，稽核通過後，會向新增賬號的郵箱發送一封郵件，包含申請到的

Access_Key

。

開發文檔：https://open.memobird.cn/upload/webapi.pdf

3.3.2 綁定裝置

示例代碼：

import requests
import datetime

# 綁定裝置的API
BIND_DEVICE_API = "http://open.memobird.cn/home/setuserbind"
# 開發者 Access_Key
Access_Key = "261ba***************9274a"
# 咕咕機裝置編号，輕按兩下咕咕機吐出來的裝置編号 
MEMOBIRD_ID = "301*********fe69"
# 使用者自定義字元串，與咕咕平台進行關聯的使用者唯一辨別符
USER_IDENTIFYING = "smartcrane"

# 擷取時間戳
def getTimeStamp():
    timestamp = datetime.datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
    return timestamp

# 綁定裝置，擷取使用者ID
def getUserID():
    params = {
        "ak" : Access_Key,
        "timestamp" : getTimeStamp(),
        "memobirdID" : MEMOBIRD_ID,
        "useridentifying" : USER_IDENTIFYING
    }

    try:
        r = requests.get(BIND_DEVICE_API, params=params)
        # 傳回結果形如：
        # {"showapi_res_code":1,"showapi_res_error":"ok","showapi_userid":8}
        return r.json()["showapi_userid"]
    except Exception as e:
        print(e)
        return ""

getUserID()

3.3.3 列印文字

示例代碼：

import requests
import datetime

# 列印紙條的API
PRINT_PAPER_API = "http://open.memobird.cn/home/printpaper"

def printText(text, userId):
    # 要列印的内容 T:文字的base64編碼(gbk)
    printContent = "T:" + base64.b64encode(text.encode("gbk")).decode()

    params = {
        "ak" : Access_Key,
        "timestamp" : getTimeStamp(),
        "memobirdID" : MEMOBIRD_ID,
        "printcontent" : printContent,
        "userID" : userId,
    }

    r = requests.post(PRINT_PAPER_API, data=params)
    print(r.text)

userId = getUserID()
printText("Hello World", userId)

運作後，咕咕機成功列印。

3.3.4 列印圖檔

示例代碼：

import requests
import datetime

# 列印紙條的API
PRINT_PAPER_API = "http://open.memobird.cn/home/printpaper"
# JPG/PNG圖檔轉單色點陣圖base64編碼的API
BASE64_PIC_API = "http://open.memobird.cn/home/getSignalBase64Pic"

# 擷取圖檔轉換後的base64編碼
def getPictureBase64(path):
    with open(path,"rb") as f:#轉為二進制格式
        base64_data = base64.b64encode(f.read())#使用base64進行加密

    params = {
        "ak" : Access_Key,
        "imgBase64String" : base64_data,
    }

    r = requests.post(BASE64_PIC_API, data=params)
    return r.json()["result"]

def printPicture(path, userId):
    # 要列印的内容 P:單色點陣圖的base64編碼
    printContent = "P:" + getPictureBase64(path)

    params = {
        "ak" : Access_Key,
        "timestamp" : getTimeStamp(),
        "memobirdID" : MEMOBIRD_ID,
        "printcontent" : printContent,
        "userID" : userId,
    }

    r = requests.post(PRINT_PAPER_API, data=params)
    print(r.text)

userId = getUserID()
printPicture("drink_0.jpeg", userId)

運作代碼以後，咕咕機成功列印出來圖檔。

更多的功能，如擷取列印狀态，列印網頁，列印HTML等，這裡用不到，就不做示例了

大家感興趣的話，可以去參考官網開發者文檔。

3.3.5 咕咕機接入塗鴉雲

接下來，我們通過樹莓派來操控咕咕機，将咕咕機接入塗鴉生态。

首先我們将代碼整理一下，儲存為

memobird.py

腳本，如下：

import requests
import datetime
import random
import base64

class Memobird:
    def __init__(self):
        self.BIND_DEVICE_API = "http://open.memobird.cn/home/setuserbind"
        self.PRINT_PAPER_API = "http://open.memobird.cn/home/printpaper"

        self.AK = "填入你申請的開發者AK"
        self.MEMOBIRD_ID = "填入你咕咕機的裝置ID"
        self.USER_IDENTIFYING = "smartcrane" #随便填一個字元串都可以

        self.DRINK_REMINDER_TEXT = [
            "機靈鶴，你好\n我是“喝水提醒小助手”\n希望此時此刻看到消息的你 \n快去喝一杯水\n成為一個一天八杯水的男人吧！"
        ]

        self.userID = self.getUserID()

    def getTimeStamp(self):
        timestamp = datetime.datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
        return timestamp

    def getUserID(self):

        params = {
            "ak" : self.AK,
            "timestamp" : self.getTimeStamp(),
            "memobirdID" : self.MEMOBIRD_ID,
            "useridentifying" : self.USER_IDENTIFYING
        }

        try:
            r = requests.get(self.BIND_DEVICE_API, params=params)
            return r.json()["showapi_userid"]
        except Exception as e:
            print(e)
            return ""

    def printText(self, text, userId):

        printContent = "T:" + base64.b64encode(text.encode("gbk")).decode()

        params = {
            "ak" : self.AK,
            "timestamp" : self.getTimeStamp(),
            "memobirdID" : self.MEMOBIRD_ID,
            "printcontent" : printContent,
            "userID" : self.userID,
        }

        r = requests.post(self.PRINT_PAPER_API, data=params)
        print(r.text)

    def drink_reminder(self):
        printText = self.getTimeStamp() + "\n" + random.choice(self.DRINK_REMINDER_TEXT)
        self.printText(printText, self.userID)

這裡封裝了一個

Memobird

類，提供了一個

drink_reminder

函數，用來列印

喝水提醒

的文字。

我們隻需要在樹莓派中，接收到 APP 下發的

喝水提醒

指令時，調用

drink_reminder

函數即可。

相應的，我們将

demo.py

改造一下：

#!/usr/bin/env python
import time
from tuyalinksdk.client import TuyaClient
from tuyalinksdk.console_qrcode import qrcode_generate
from memobird import Memobird

# 這裡更換成自己的ID
PID = "jj9hhmjxsf8u2b94"
UUID = "tuyaf5753924f3d94306"
AUTHKEY = "5TbgqpGXzbgrr8Plb8L93rBy38Liu7ok"

DRINK_DP_ID = "101"

memobird = Memobird()
client = TuyaClient(productid = PID, uuid = UUID, authkey = AUTHKEY)

def on_connected():
    print('Connected.')

def on_qrcode(url):
    qrcode_generate(url)

def on_reset(data):
    print('Reset:', data)

def on_dps(dps):
    print('DataPoints:', dps)
    client.push_dps(dps)
    for key in dps:
        if key == DRINK_DP_ID and dps[key] == True:
            # TODO: 喝水提醒
            memobird.drink_reminder()

client.on_connected = on_connected
client.on_qrcode = on_qrcode
client.on_reset = on_reset
client.on_dps = on_dps

client.connect()
client.loop_start()

while True:
    time.sleep(1)

重新啟動代碼，就到了最激動人心的時候了。

點選

喝水提醒

按鈕，咕咕機成功列印出了提醒喝水的文字！！！

至此，通過 Tuya 的 Link SDK，我們借助樹莓派作為網關，将咕咕機成功接入了塗鴉生态之中。

3.4 智能關聯

接下來，我們隻需要在塗鴉智能 APP 中建立智能場景，設定執行條件和執行任務，便可以實作簡單的自動化，以及裝置關聯啦。

3.4.1 喝水提醒小助手

根據我們自己的作息時間，我們可以設定定時喝水提醒。

如：每天定時下午 2 點 10 分提醒喝水。

設定好以後，儲存并啟用，系統将會在每天下午 2 點 10 分列印紙條，提醒我們喝水。

3.4.2 久坐提醒小助手

如果說，喝水提醒小助手，隻是相當于設定了一個鬧鐘，感覺用處沒那麼明顯的話。那麼我們接入其他各種傳感器裝置，進行裝置間的關聯，可以做的事情就很厲害了。

接下來，我們将與人體傳感器關聯，在

喝水提醒小助手

的基礎上，實作一個

久坐提醒小助手

。

首先我們需要在塗鴉 IoT 平台，繼續添加一條自定義功能

久坐提醒

，如圖所示

然後，在

memobird.py

中設定好

久坐提醒

的文案，并提供一個

久坐提醒

的函數接口。

self.SEDENTARY_REMINDER_TEXT = [
    "機靈鶴，你好\n我是“久坐提醒小助手”\n檢測到您已經連續工作很久了\n久坐對身體危害很大\n快起來活動一下吧"
]

def sedentary_reminder(self):
    printText(self.getTimeStamp() + "\n" + random.choice(self.SEDENTARY_REMINDER_TEXT), self.userID)

最後，在

demo.py

中添加一條

久坐提醒

的消息定義，并完善該消息對應的處理函數。

DRINK_DP_ID = "101"
SEDENTARY_DP_ID = "102"

def on_dps(dps):
    print('DataPoints:', dps)
    client.push_dps(dps)
    for key in dps:
        if key == DRINK_DP_ID and dps[key] == True:
            # TODO: 喝水提醒
            memobird.drink_reminder()
        if key == WELCOME_DP_ID and dps[key] == True:
            # TODO: 久坐提醒
            memobird.welcome_reminder()

儲存代碼，重新運作啟動程式。

手機 APP 端，連接配接無線網關及人體傳感器。

在傳感器頁面中，設定智能關聯：檢測到有人移動，持續 30 分鐘時，觸發久坐提醒。

然後将傳感器固定到桌子旁邊，正對座位的位置即可。

在連續坐着工作半個小時後，咕咕機成功列印出久坐提醒的紙條。

最後，隻需要将久坐提醒和喝水提醒的文案修改一下，就可以送給女朋友啦！

我想女朋友收到禮物一定會感動哭了吧！

4. 寫在後面的話

整個項目從構思到開發完成曆時 9 天，期間踩了很多坑，繞了很多彎，不過好在最後成功完成，也收獲了很多。同時借着這個機會，也算是入了物聯網/智能家居的門。

在項目開發初期，我對物聯網的這套邏輯其實是比較模糊的，我不清楚文檔裡每一個步驟的作用，不清楚裝置之間通信的原理，我甚至搞不清每一個硬體裝置在這套系統裡需要扮演的角色。比如我會常常試圖将樹莓派作為系統的控制核心，用它來監聽傳感器狀态，用它來控制咕咕機，以及用它來處理智能關聯的邏輯。然而事實上，樹莓派隻需要完成一個任務——監聽和處理塗鴉 APP 下發的指令就可以了，這也正是塗鴉 Link SDK 的核心能力。其他部分如監聽傳感器狀态，裝置間智能關聯等等，都可以在 APP 中完成。

在逐漸捋清楚整套邏輯之後，開發過程逐漸順暢。我發現，在解決了裝置接入和裝置關聯問題之後，物聯網比拼的其實就是誰腦洞開的更大了，看誰能用一些奇怪的裝置組合，通過一些莫名其妙的規則發生關聯，最後産生奇妙的效果，給人們的生活帶來出乎意料的友善。

物聯網開發實戰：手把手教你開發一款久坐提醒小助手

1. 項目介紹

2. 方案設計

3. 開發流程

3.1 建立産品

3.1.1 注冊開發者賬号

3.1.2 建立智能産品

3.1.3 功能定義

3.1.4 面闆開發

3.1.5 硬體開發

3.1.6 産品配置

3.1.7 裝置調試

3.2 硬體開發

3.2.1 運作環境

3.2.2 安裝源碼

3.2.3 代碼編寫

3.2.4 真機運作

3.3 咕咕機接入

3.3.1 注冊開發者賬号

3.3.2 綁定裝置

3.3.3 列印文字

3.3.4 列印圖檔

3.3.5 咕咕機接入塗鴉雲

3.4 智能關聯

3.4.1 喝水提醒小助手

3.4.2 久坐提醒小助手

4. 寫在後面的話

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