树莓派+DS18B20+Canal 实现温度报警系统

本文所使用到的所有技术与对应的版本号如下：

树莓派：Raspberry Pi 4B；温度传感器：DS18B20；Python：3.7.3；数据库：MariaDB-10.0.28；Canal(Server/Client)：1.1.3；Java：1.8；Javax mail：1.5.4

项目所在地址：

Gitee：Temperature Alarm System: 基于树莓派+DS18B20+Canal 实现温度报警系统
(gitee.com)

1、系统架构

最近突然想到一种温度报警系统的简单实现思路：大概就是通过DS18B20采集室内温度，树莓派循环读取室内温度值，达到温度报警阈值后，向数据库中写入报警信息。同时搭建一台简单服务器并且在其上部署一台Canal实时监听树莓派中数据库的数据变更事件，获取后发送邮件提醒温度预警。

整个系统可以分为采集层、通信层、告警层。系统结构如下图所示：

由于整个过程都是线性处理的，因此整个系统理解起来也非常轻松。

2、系统拆解

有了系统架构和简单实现思路后，让我们来思考下如何将系统拆解成一个个小任务并逐个解决。

2.1、数据采集层

对于数据采集层来说，难点在于树莓派如何读取传感器采集的温度信息。

玩过单片机的都知道，对于模拟信号（温度），我们需要一个AD芯片将模拟信号转换成8位、12位或16位的数字信号以高低电平的形式发送给单片机进行相应处理。温度采样精度取决于AD芯片的位数。这种方式处理非常复杂。

而DS18B20这种常用的温度传感器直接输出数字信号，体积小，抗干扰能力强。并且封装好后只有三根引脚，能够极大节省处理器的IO资源。与树莓派集成使用时，可以通过驱动将温度直接写入树莓派的设备文件中，节省大家的硬件驱动开发成本，也不用困扰在各种时序处理逻辑上。

因此，树莓派与DS18B20集成使用，我们可以使用Python读取设备文件的方式获取温度信息。

2.2、通信层

系统的通信层我选用了Canal监听MySQL数据库变更的方案（不要问我为什么搞这么麻烦 (～￣▽￣)～，问就是最近工作中用到了