코로나 집콕 프로젝트 #1

의도

2020년은 코로나의 해였다. 년초에 시작한 코로나는 년말을 지나도록 잡히지 않았고 나는 하반기 내내 외부 프로젝트를 줄이고 집에 박혀서 더 많은 삽질을 했다. 이유없는 삽질에 결론을 만들기는 어렵긴 하지만 무언가 결과가 있어야겠다고 생각한게 12월이니… 오래도 결렸다.

하반기에 주로 많이한 일들이 IoT 디바이스를 가지고 놀아본거였고 거기에 Flutter를 이용해서 앱을 두어개 만들어 스토어에 업로드 해본 경험으로 IoT Network을 만들 수 있지 않을까? 하는 생각을 했고 순수하게 우리집안에 온습도 정도를 측정해보자는 생각으로 12월초에 프로젝트를 시도 했다.

12월 16일

페이스북에 뭔가 하고 있다고 공유를 시작했는데… 대략 아래와 같은 기술 스택으로 프로토 타입을 만들어 봤다. 그림에 보이는 보드는 5~6달러 정도의 ESP32 호환 보드로 여기에 MicroPython을 올려서 DHT11 온습도 센서를 연결하고 받은 데이터를 Wifi – MQTT 프로토콜을 이용해서 AWS EC2 서버에 Python & FASTApi 기반으로 개발된 서버에 전송한다.

서버에서 MQTT로 수신한 데이터는 MariaDB에 저장하고 FASTApi는 모바일앱에서 데이터를 요청하면 REST 기반으로 데이터를 보내준다.

앱은 Flutter & Dart 로 개발되었고 iOS & Android를 지원한다. 서버에 측정 데이터를 요청하고 받은 측정 데이터를 보여준다. 대략의 기술 스택은 아래와 같다.

ESP32, Raspberry PI + DHT11 + MicroPython + MQTT + AWS EC2 + MariaDB + Flutter

https://www.facebook.com/rtlink.park/posts/4162860857063253

위에 보이는 라즈베리파이 Zero에도 ESP32와 똑같은 기능의 Python 코드를 별도로 만들어 서버로 전송하고 앱에서 데이터를 조회 할 수 있다. 그렇게 3개의 온습도 측정기를 거실과 베란다에 설치하고 측정을 시작했다.

저렴한 ESP32보드(5달러짜리임..)를 사용한 탓인지 중국산 건전지 탓인지 아니면 둘다의 문제인지 3일이 못가서 건전지가 다 소모 되었고 결국 5V 아답터로 교체했다. ESP32는 하루 한번 정도 다운이 되었는데 코드 버그인지 보드 문제인지 알수가 없었다 – 나중에 알게 되었지만 코드에도 문제가 있었다. ^^;

12월 21일

https://www.facebook.com/rtlink.park/posts/4176739459008726

원래 온습도를 측정하기 시작한 이유는 코로나 시즌이니 가족들의 건강을 위하여 실내환경을 좀더 쾌적하게 유지해 보려는 의도였는데 데이터를 앱으로만 보고 있으니 접근성이 좋지 않았다. 그리고 앱을 계속 디버깅하고 있으니 가족들에게 앱을 설치해주는 일도 쉽지 않았다.

그래서 온습도 전용 디스플레이를 만들어야겠다고 생각하고 아래의 모니터링 장비를 만들었다. 이 모니터는 라즈베이파이4와 전용 디스플레이로 구성되어 있으며 라즈비안OS가 설치되어 있는데 개발은 Vue.js + Nuxt.js로 개발 하였고 웹브라우저를 Full Screen으로 오픈하는 방식으로 화면을 채우고 주기적으로 서버에 REST를 통해 데이터를 요청하고 디스플레이한다.

앱에는 설정된 온습도 범위에 따라 데이터 컬러가 변하는 정도의 알람(?)과 그래프가 추가 되어서 시간별 데이터를 조회 할 수 있게 되었다.

12월 28일

크리스마스에도 달렸다. 코딩말고 뭘 더할게 있겠는가? ㅋ

https://www.facebook.com/rtlink.park/posts/4194455677237104

알리익스프레스에서 거의 1달만에 도착한 토양수분측정기를 동백나무 화분에 설치했다. 이것 역시 ESP32기반의 모듈이라 온습도 측정을 위해 만든 모듈에 토양수분 측정 기능만 추가 했는데 토양 수분 모듈은 기기별로 데이터의 캘리브레이션이 필요한데 일단 이건 나중에 하기로 하고 일반적인 수식을 적용 했더니 데이터가 정확히 맞지는 않는듯 했지만 시간이 지날수록 수분이 줄어들고 있다는것을 확인 할 수 있었다.

앱은 한눈에 모든 기기의 현재 데이터를 확인 할 수 있도록 바꾸었고 불루투스를 이용해서 디바이스의 초기 데이터(디바이스 코드, Wifi SSID)를 셋팅 하기 위하여 Flutter에서 블루투스 전송 작업을 시작했고, 디바이스를 더 붙여 보려는 욕심에 인벤토리를 뒤져서 먼지측정 센서를 찾아냈다. 하지만…

12월 31일

올해 마지막날이라고 해서 들뜬 분위기로 하루를 보낼수는 없다!

알리에서 주문한 새 ESP32 디바이스가 6개 그리고 와이파이 안테나가 한뭉치 왔다. 안테나를 붙이니 보드에 붙어있던 안테나에 비해 도달거리가 늘어났고 그래서 세탁실에도 온습도 측정기를 하나 더 달았다. 그리고 작업중이던 미세먼지 측정기도 연결하기 위해 배선 작업을 했지만 측정기에 문제가 있었는지 아니면 배선을 잘못했는지 아니면 코딩을 잘못했는지… (원인이 너무 많아 디버깅불가) 하여간 데이터가 들어 오지 않았다.

미세먼지 측정기는 가진게 하나밖에 없어서 두번째 시도를 못하고 그냥 두고 있다.

2021년 1월 3일

https://www.facebook.com/rtlink.park/posts/4210535365629135

홈 IoT의 꽃은 리모트 컨트롤이다. 앱에 버튼을 눌러 전등을 끄고 켜거나.. 끄고 켜거나.. 끄고 켜거나… 그거말고 뭘하지?… 하여간 기왕에 하는거 이걸 안하면 안될것 같아서 리모트 컨트롤 기능을 추가했다.

서버에서로 MQTT를 이벤트 방식으로 수신하기 때문에 당연히 같은 방법으로 ESP32에서도 수신 할 수 있을거라고 생각했지만 ESP32에서는 이벤트 방식으로 되지 않았다. 쓰레드 루프를 만들고 계속 확인을 하면서 리모트 컨트롤 데이터를 수신해야 했다.

앱에서는 리모트 컨트롤 인터페이스를 기존의 측정기 화면과 동일한 화면을 쓰게 만들긴 했는데… 나중에 별도의 화면으로 만들어야 될것 같다.

2021년 1월 8일

https://www.facebook.com/rtlink.park/posts/4224526074230064

하다보면 욕심이 생긴다. 데이터만 볼게 아니고 화면도 볼 수 있을까? 인벤토리를 뒤져보니 ESP32-Cam이 나왔다. 이건 언제 삿지? 하여간 붙여야지…

그래서 온습도를 측정중인 동백꽃을 동영상으로 볼 수 있도록 기능을 추가 했는데 MicroPython으로 ESP32-CAM을 연동하는 셈플이 많지않아서 C코드 기반의 MJPEG 스트리밍을 송신하고 앱에서는 웹뷰로 스트리밍을 수신하도록 구성했다. 로컬 Wifi IP로 라우팅되고 있어서 외부에 나가서는 볼 수가 없어서 일단은 공유기에서 포트포워딩을 하도록 만들었다.

아래 링크를 보면 ngrok를 쓸수 있다는 내용이 있는데… 나중에 해봐야겠다.