防火是日常生活中非常重要的意识，如果你恰好有Windows 10的设备，比如Lumia，Surface，能及时收到火警是至（mei）关（sha）重（luan）要（yong）的。今天就教大家如何用Microsoft Azure公有云+Windows 10 IoT Core在树莓派上实现一个远程火警系统。
阅读这篇文章，你需要的前置知识：
Windows 10，UWP的基本开发能力
MVVM基础知识
ASP.NET MVC的基础知识
树莓派、GPIO及逻辑电路的基本知识（也就是大学里的计算机电路）
Azure公有云的使用经验
……当然，还要有对微软的信仰
一、设计原理
基本想法是，通过火焰传感器的输入信号，触发一个警报，把消息发送到Azure上的Notification Hub，这个服务是专门给Windows客户端推送消息的，然后就能在手机、平板、PC等各种Windows设备上弹出火警信息。
由于树莓派3上运行的是UWP程序，UWP还没有直接向Notification Hub发送消息的办法，所以得用一个ASP.NET网站帮它完成这件事。树莓派上的UWP程序先向ASP.NET网站发送请求，再由网站后台给Notification Hub发送消息，最终推送到客户端。
整个过程如下图所示：
二、树莓派的配置
树莓派3必须用预览版的Windows 10 IoT，下载和安装步骤都在这里：http://ms-iot.github.io/content/en-US/win10/GetStarted/SetUpYourDeviceManually.htm
我用的是最新的Build 14295。如何在树莓派上装WIN10 IoT的教程满天飞，我就不啰嗦了，给几个实用连接：
格式化SD卡的工具：https://www.sdcard.org/downloads/formatter_4/eula_windows/index.html
Windows 10 IoT Core的发行说明：https://ms-iot.github.io/content/en-US/win10/ReleaseNotesInsiderPreview.htm
Powershell 远程管理的命令:http://ms-iot.github.io/content/en-US/win10/samples/PowerShell.htm
三、配件和物理连接
需要的配件有：
1. 蜂鸣器（低电平触发）
2. 三色LED（通用）
3. 火焰传感器（遇火焰输出低电平）
4. 面包板和杜邦线若干
5. 680欧电阻两个
为了避免广告嫌疑，购买链接不适合贴在博客文章里，大家可以自己去某宝搜。
连接方式如下图：
其中，LED的红色输入连接到GPIO 05，绿色输入连接到GPIO 06，火焰传感器的DO输出连到GPIO 19。为了简化，DO输出同时连接蜂鸣器的SIG端，这样就不用写代码触发蜂鸣器了。
三、Azure配置
打开Azure的新版portal（https://portal.azure.com ），新建一个Notification Hub，比如：RPi-FireAlarm-Notification，记下名称和两个连接字符串，稍后要用。
这个Notification Hub推送消息是要有key的，得去Windows开发者中心新建一个App然后拿它的推送消息的key。
位置在这里：
然后点 Live Serviecs Site的链接
从里面拿到Application identity和Client secret的信息。
回到Azure Notification Hub，在Settings页面，选择"Notification Services"，然后选择"Windows"，把刚才得到的SID和Key填进去保存。
四、接受通知的客户端
用VS2015新建一个UWP工程，比如AzureFireAlarm.NotificationClient，关联到应用商店里刚刚建立的APP上，这一步很重要！！！关联的方法是在工程上点右键=>Store=>Associate App with the Store...
然后在App.xaml.cs里加入一个新方法：
private async Task InitNotificationsAsync()
{
var channel = await PushNotificationChannelManager.CreatePushNotificationChannelForApplicationAsync();
var hub = new NotificationHub("刚才Azure里的Notification Hub名称", "刚才Azure里的Listen连接字符串");
var result = await hub.RegisterNativeAsync(channel.Uri);
//// Displays the registration ID so you know it was successful
//if (result.RegistrationId != null)
//{
// var dialog = new MessageDialog("Registration successful: " + result.RegistrationId);
// dialog.Commands.Add(new UICommand("OK"));
// await dialog.ShowAsync();
//}
}
并且在OnLaunced方法最后调用一下：
protected override async void OnLaunched(LaunchActivatedEventArgs e)
{
.....
if (e.PrelaunchActivated == false)
{
...
Window.Current.Activate();
}
await InitNotificationsAsync();
}
然后部署和启动一次这个APP，注意，这是客户端接受通知的APP，不是给树莓派用的，所以部署到自己的电脑或者手机上就好！
五、测试消息推送
回到Azure Notification Hub，点击“Test Send”，Platforms选Windows，Notification Type选Toast，然后点击Send
你的设备应该能收到测试消息：
这就证明通知消息配置成功了。
六、ASP.NET网站
用VS新建一个ASP.NET MVC5网站，安装nuget包：Microsoft.Azure.NotificationHubs。
新建一个FireAlarmController：
public class FireAlarmController : Controller
{
public string HubName => "刚才Azure里的Notification Hub名称";
public string ConnectionString => "刚才Azure里的Listen,Manage,Send连接字符串";
public async Task<ActionResult> SendAlarm(bool isFire)
{
string msg = isFire ? "Oh, Fuck! There's a fucking fire!" : "Fire is out.";
await SendNotificationAsync(msg);
return Json(true, JsonRequestBehavior.AllowGet);
}
private async Task SendNotificationAsync(string message)
{
NotificationHubClient hub = NotificationHubClient
.CreateClientFromConnectionString(ConnectionString, HubName);
var toast = $@"<toast><visual><binding template=""ToastText01""><text id=""1"">{message}</text></binding></visual></toast>";
await hub.SendWindowsNativeNotificationAsync(toast);
}
}
主要就一个方法，SendAlarm，如果是true就发送火警消息：Oh, Fuck! There's a fucking fire!，如果是false就发送火已灭的消息：Fire is out.
运行这个ASP.NET网站，测试一下消息推送：
访问地址：
http://你的ASP.NET网站地址/FireAlarm/SendAlarm?isFire=true
应该能收到消息：
测试成功后，把网站部署到Azure上去。然后再测试一次，保证成功。
http://edi-rpi-firealarm.azurewebsites.net/FireAlarm/SendAlarm?isFire=true
七、树莓派端IoT应用
用VS2015新建一个UWP工程，加入 Windows IoT Extensions for the UWP的引用。
然后画个牛逼的界面（当然对于火警系统来说界面不是必须的）：
<Page
x:Class="AzureFireAlarm.MainPage"
xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
xmlns:local="using:AzureFireAlarm"
xmlns:d="http://schemas.microsoft.com/expression/blend/2008"
xmlns:mc="http://schemas.openxmlformats.org/markup-compatibility/2006"
DataContext="{Binding Source={StaticResource Locator}, Path=Main}"
mc:Ignorable="d">
<Grid Background="{ThemeResource ApplicationPageBackgroundThemeBrush}" Padding="12">
<Grid.RowDefinitions>
<RowDefinition Height="Auto" />
<RowDefinition Height="*" />
</Grid.RowDefinitions>
<Image Source="Assets/cloud-hero.png" Grid.Row="0" Height="80" HorizontalAlignment="Right" VerticalAlignment="Top" />
<StackPanel Grid.Row="0">
<TextBlock Text="Windows 10 IoT + Microsoft Azure" Style="{StaticResource SubtitleTextBlockStyle}" />
<TextBlock Text="Remote Fire Alarm" Style="{StaticResource SubheaderTextBlockStyle}" />
</StackPanel>
<Grid Grid.Row="1" Margin="0,20,0,0">
<Image Source="Assets/Windows_Insiders_Flaimg-987e154e-85c6-47ba-8402-2045c4642afimg-b3a2ac7b-06c5-4a35-ad69-0a0b5366c7e9.png" HorizontalAlignment="Right" Height="300" VerticalAlignment="Bottom" />
<Border BorderBrush="#CCC" BorderThickness="1" Margin="0,10,0,0" Padding="10">
<TextBlock TextWrapping="Wrap" Text="{Binding FireDetectionLog}" Foreground="#CCC" FontFamily="Consolas" />
</Border>
</Grid>
</Grid>
</Page>
主要逻辑在ViewModel里：
定义GPIO控制器和所有要用到的阵脚:
#region GPIO Settings
public GpioController GpioController { get; }
public GpioPin RedLEDPin { get; }
public int RedLEDPinNumber => 5;
public GpioPin GreenLEDPin { get; }
public int GreenLEDPinNumber => 6;
public GpioPin FirePin { get; }
public int FirePinNumber => 19;
#endregion
在树莓派屏幕上显示日志的字段：
#region Display Fields
private string _fireDetectionLog;
public string FireDetectionLog
{
get { return _fireDetectionLog; }
set { _fireDetectionLog = value; RaisePropertyChanged(); }
}
#endregion
初始化元件和传感器：
public MainViewModel()
{
GpioController = GpioController.GetDefault();
if (null != GpioController)
{
// fire light
RedLEDPin = GpioController.OpenPin(RedLEDPinNumber);
RedLEDPin?.SetDriveMode(GpioPinDriveMode.Output);
RedLEDPin?.Write(GpioPinValue.Low);
// secure light
GreenLEDPin = GpioController.OpenPin(GreenLEDPinNumber);
GreenLEDPin?.SetDriveMode(GpioPinDriveMode.Output);
GreenLEDPin?.Write(GpioPinValue.High);
// fire detector
FirePin = GpioController.OpenPin(FirePinNumber);
if (null != FirePin)
{
FirePin.SetDriveMode(GpioPinDriveMode.Input);
FirePin.ValueChanged += FirePinOnValueChanged;
}
}
}
注意，绿色LED一开始就要输出高电平，以点亮，表示安全，没有明火。
火焰传感器事件：一旦遇到低电平，表示有明火，向Azure Website发送火警通知。检测不到火焰则发送安全通知。
private async void FirePinOnValueChanged(GpioPin sender, GpioPinValueChangedEventArgs args)
{
if (sender.Read() == GpioPinValue.Low)
{
await DispatcherHelper.UIDispatcher.RunAsync(CoreDispatcherPriority.Normal, () =>
{
FireDetectionLog += "\nFire detected! Sending alarm to Azure.";
});
// alarm buzz
RedLEDPin.Write(GpioPinValue.High);
GreenLEDPin?.Write(GpioPinValue.Low);
await SendToastNotificationAsync(true);
}
else
{
await DispatcherHelper.UIDispatcher.RunAsync(CoreDispatcherPriority.Normal, () =>
{
FireDetectionLog += "\nFire is killed! Sending alarm to Azure.";
});
// shut down buzz
RedLEDPin.Write(GpioPinValue.Low);
GreenLEDPin?.Write(GpioPinValue.High);
await SendToastNotificationAsync(false);
}
}
请求Azure Website的方法：
public async Task SendToastNotificationAsync(bool isFire)
{
using (HttpClient client = new HttpClient())
{
string url = "http://edi-rpi-firealarm.azurewebsites.net/FireAlarm/SendAlarm?isFire=" + isFire;
await client.GetAsync(url);
Debug.WriteLine("{0} > Sending message: {1}", DateTime.Now, isFire);
}
}
八、运行效果
有火焰时，红灯亮起，蜂鸣器启动，向Azure发送通知
没有火焰时，绿灯亮起，向Azure发送火焰已灭的通知
Windows 10 PC上的通知中心：
Windows 10 手机上的通知中心：
