使用微创联合M5S空气检测仪、树莓派3b+、prometheus、grafana实现空气质量持续监控告警WEB可视化

1.简介

使用微创联合M5S空气检测仪、树莓派3b+、prometheus、grafana实现空气质量持续监控告警WEB可视化

grafana dashboard效果：

2.背景

2.1 需求：

1.过段时间公司要搬新办公室，较多同事担心甲醛(HCHO)、异味（TVOC）这些重要的空气指标，所以需要能够对其检测

2.能够把这些空气指标进行WEB展示

3.监控告警关心的空气指，告警发送到钉钉群

2.2 已有硬件：

树莓派3b+ （长期吃灰中）以下简称树莓派

微创联合M5S空气检测仪（版本：M5S温湿+锂电+TVOC+数据导出 17年485元价格购买 ）以下简称空气检测仪

M5S 家用 激光PM2.5检测仪 甲醛 CO2 空气质量 雾霾甲醛 检测仪

【在售价】380.00 元(基础版)

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3.设计

把空气检测仪的usb插到树莓派上（树莓派上通过串口读取数据），供电也是通过树莓派供电

相关软件运行在树莓派上

3.1 硬件：

空气检测仪如何导出数据？

空气检测仪是有数据导出版本，自带串口转USB（ch340芯片）

打开空气检测仪并通过检测仪左侧 FUN 按钮，把屏幕切换到第 3 屏，这个时候串口中就会持续输出监控数据

在linux上设备文件符为“/dev/ttyUSB0”

cat /dev/ttyUSB0
#可以看到
24.9 45.2 23 32 35 26 33 35 4419 1301 159 8 3 0 0.006 0.21

读取过程中，按一下检测仪上的 RST 键，可以显示每列数据对应的字段定义，（按完后需要再按 FUN 键切换到第 3 屏）

*--------------------------------------- Data Output Format Definition ----------------------------------------*
TEMP HUMI CH_PM1.0 CH_PM2.5 CH_PM10 US_PM1.0 US_PM2.5 US_PM10 >0.3um >0.5um >1.0um >2.5um >5.0um >10um HCHO TVOC

TEMP	HUMI	CH_PM1.0	CH_PM2.5	CH_PM10	US_PM1.0	US_PM2.5	US_PM10	>0.3um	>0.5um	>1.0um	>2.5um	>5.0um	>10um	HCHO	TVOC
25.1	43.3	21	29	31	22	29	31	3843	1136	170	6	2	0	0.003	0.2
25.1	43.2	22	30	31	23	30	31	3876	1156	170	5	2	0	0.005	0.16
25.1	43.3	22	30	31	23	30	31	3963	1174	164	6	2	0	0.003	0.21
25.2	43.3	22	30	31	23	30	31	3942	1163	167	6	2	0	0.007	0.21

带二氧化碳检测的版本在HCHO字段前多一个CO2字段

更多资料看空气检测仪配套的资料

3.2 软件：

软件监控采用prometheus + grafana的方案

本文为流水理鱼wwek原创 www.iamle.com

现在只需要实现一个串口（/dev/ttyUSB0） exporter即可把空气监测仪的数据打通给prometheus使用

最后配置prometheus取空气检测仪的exporter数据，并配置grafana面板

监控告警直接使用grafana带的监控告警

4.实现

*安装配置wclh_air_detector_exporter 获得空气检测仪数据

wclh_air_detector_exporter读取串口数据并把数据进行结构化，然后输出metrics

M5S Temperature and Humidity+lithium battery+CO2+TVOC PM2.5 CO2(S8)TEMP&HUMI Detector Haze PM2.5 sensors Laser PM2.5 detector

M5S 家用 激光PM2.5检测仪 甲醛 CO2 空气质量 雾霾甲醛 检测仪

WCLH_AIR_DETECTOR_EXPORTER_VERSION=0.1.3
wget https://github.com/wwek/wclh_air_detector_exporter/releases/download/v${WCLH_AIR_DETECTOR_EXPORTER_VERSION}/wclh_air_detector_exporter_${WCLH_AIR_DETECTOR_EXPORTER_VERSION}_linux_armv7.tar.gz
tar zxvf wclh_air_detector_exporter_${WCLH_AIR_DETECTOR_EXPORTER_VERSION}_linux_armv7.tar.gz
mkdir -p /data/soft/wclh_air_detector_exporter
mv wclh_air_detector_exporter /data/soft/wclh_air_detector_exporter
cd /data/soft/wclh_air_detector_exporter

#./wclh_air_detector_exporter -serial_port /dev/ttyUSB0

#自动启动&进程守护
sudo bash -c 'cat > /etc/systemd/system/wclh_air_detector_exporter.service << EOF
[Unit]
Description=https://github.com/wwek/wclh_air_detector_exporter
Wants=network-online.target
After=network-online.target

[Service]
Restart=on-failure
#User=root
ExecStart=/data/soft/wclh_air_detector_exporter/wclh_air_detector_exporter

[Install]
WantedBy=default.target
EOF'

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl status wclh_air_detector_exporter
sudo systemctl start wclh_air_detector_exporter
sudo systemctl enable wclh_air_detector_exporter
sudo systemctl status wclh_air_detector_exporter

curl http://localhost:9166/metrics

安装配置prometheus

PROMETHEUS_VERSION=2.22.0
wget https://github.com/prometheus/prometheus/releases/download/v${PROMETHEUS_VERSION}/prometheus-${PROMETHEUS_VERSION}.linux-armv7.tar.gz
tar zxvf prometheus-${PROMETHEUS_VERSION}.linux-armv7.tar.gz
mkdir -p /data/soft/
mv prometheus-${PROMETHEUS_VERSION}.linux-armv7 prometheus && mv prometheus /data/soft/

#自动启动&进程守护
sudo bash -c 'cat > /etc/systemd/system/prometheus.service << EOF
[Unit]
Description=https://prometheus.io
Wants=network-online.target
After=network-online.target

[Service]
Restart=on-failure
#User=root
ExecStart=/data/soft/prometheus/prometheus --config.file="/data/soft/prometheus/prometheus.yml"

[Install]
WantedBy=default.target
EOF'

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl status prometheus
sudo systemctl start prometheus
sudo systemctl enable prometheus
sudo systemctl status prometheus

curl http://localhost:9090
#<a href="/graph">Found</a>.

安装配置grafana

sudo apt-get install -y apt-transport-https
sudo apt-get install -y software-properties-common wget
wget -q -O - https://packages.grafana.com/gpg.key | sudo apt-key add -
echo "deb https://packages.grafana.com/oss/deb stable main" | sudo tee -a /etc/apt/sources.list.d/grafana.list 
sudo apt-get update
sudo apt-get install grafana
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl start grafana-server
sudo systemctl enable grafana-server
sudo systemctl status grafana-server

curl http://localhost:3000
#<a href="/login">Found</a>.

grafana 中先配置 prometheus(http://localhost:9090)数据源，然后导入 “grafana-dashboard.json”空气检测仪的dashboard

监控告警

直接使用grafana自带的告警功能，将关心的指标进行监控并告警
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