如何用Python自制微信遠程智能溫濕度計

# 如何用Python自制微信遠程智能溫濕度計

![智能溫濕度計概念圖](https://via.placeholder.com/800x400?text=Smart+Temperature+Humidity+Sensor)

## 前言

在物聯網和智能家居蓬勃發展的今天，遠程環境監測已成為許多人的需求。本文將手把手教你用Python語言，結合常見硬件和微信平臺，打造一個低成本、高可用的遠程溫濕度監測系統。這個項目不僅適合DIY愛好者，也是學習物聯網開發的絕佳入門案例。

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## 一、項目概述

### 1.1 核心功能
- 實時采集環境溫濕度數據
- 通過微信遠程查詢當前數據
- 異常數值自動預警推送
- 歷史數據存儲與可視化

### 1.2 技術棧組成
| 組件 | 技術選型 |
|-------|----------|
| 硬件 | DHT22傳感器 + Raspberry Pi |
| 通信 | HTTP協議 + 微信公眾平臺 |
| 后端 | Flask框架 + SQLite數據庫 |
| 可視化 | Matplotlib/Pyecharts |

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## 二、硬件準備與連接

### 2.1 所需材料清單
- 樹莓派（任一型號，推薦Pi 4B）
- DHT22溫濕度傳感器（約$5）
- 10KΩ電阻
- 面包板及杜邦線若干
- 可選：防水外殼

### 2.2 電路連接示意圖
```python
# 接線示意圖（GPIO模式）
DHT22 VCC  -> Pi 3.3V (Pin 1)
DHT22 DATA -> GPIO4 (Pin 7)
DHT22 GND  -> GND (Pin 6)
         └─ 10KΩ上拉電阻

2.3 傳感器測試代碼

import Adafruit_DHT

sensor = Adafruit_DHT.DHT22
pin = 4

def read_sensor():
    humidity, temperature = Adafruit_DHT.read_retry(sensor, pin)
    if humidity is not None and temperature is not None:
        return round(temperature, 1), round(humidity, 1)
    return None, None

三、微信平臺對接

3.1 公眾號申請流程

1. 注冊微信公眾平臺測試賬號（無需認證）
2. 配置服務器URL和Token
3. 獲取AppID和AppSecret

3.2 消息交互原理

sequenceDiagram
    用戶->>微信服務器: 發送查詢指令
    微信服務器->>我們的服務器: POST XML消息
    我們的服務器->>傳感器: 讀取數據
    傳感器-->>我們的服務器: 返回數據
    我們的服務器->>微信服務器: 回復XML
    微信服務器->>用戶: 顯示溫濕度信息

3.3 核心通信代碼

from flask import Flask, request
import hashlib

app = Flask(__name__)

WECHAT_TOKEN = "your_token"

@app.route('/wechat', methods=['GET','POST'])
def wechat():
    if request.method == 'GET':
        # 驗證簽名
        signature = request.args.get('signature')
        timestamp = request.args.get('timestamp')
        nonce = request.args.get('nonce')
        echostr = request.args.get('echostr')
        
        tmp_list = sorted([WECHAT_TOKEN, timestamp, nonce])
        tmp_str = hashlib.sha1("".join(tmp_list).encode()).hexdigest()
        
        if tmp_str == signature:
            return echostr
        return "驗證失敗"
    else:
        # 處理用戶消息
        xml_data = request.data
        # 解析XML并返回響應...

四、后端系統搭建

4.1 數據庫設計

CREATE TABLE sensor_data (
    id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
    temperature REAL NOT NULL,
    humidity REAL NOT NULL,
    timestamp DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

4.2 數據存儲實現

import sqlite3
from datetime import datetime

def save_to_db(temp, humi):
    conn = sqlite3.connect('sensor.db')
    c = conn.cursor()
    c.execute("INSERT INTO sensor_data (temperature, humidity) VALUES (?,?)", 
              (temp, humi))
    conn.commit()
    conn.close()

4.3 異常檢測算法

def check_abnormal(temp, humi):
    alert = ""
    if temp > 30:
        alert += "高溫警告！"
    elif temp < 10:
        alert += "低溫警告！"
    
    if humi > 80:
        alert += "濕度過高！"
    return alert

五、功能擴展與優化

5.1 定時自動推送

import schedule
import time

def job():
    temp, humi = read_sensor()
    alert = check_abnormal(temp, humi)
    if alert:
        send_wechat_msg(alert)

schedule.every(1).hours.do(job)

while True:
    schedule.run_pending()
    time.sleep(1)

5.2 數據可視化

import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pd

def generate_chart():
    df = pd.read_sql("SELECT * FROM sensor_data", conn)
    plt.figure(figsize=(10,5))
    plt.plot(df['timestamp'], df['temperature'], label='溫度')
    plt.plot(df['timestamp'], df['humidity'], label='濕度')
    plt.savefig('trend.png')

5.3 多用戶支持

user_states = {}  # 保存用戶會話狀態

@app.route('/wechat', methods=['POST'])
def handle_msg():
    from_user = xml_data.find('FromUserName').text
    if from_user not in user_states:
        user_states[from_user] = {'last_cmd': None}
    
    # 根據狀態機處理不同指令...

六、部署與運維

6.1 系統服務化

創建/etc/systemd/system/sensor.service:

[Unit]
Description=Temperature Monitor

[Service]
ExecStart=/usr/bin/python3 /home/pi/app/main.py
Restart=always

[Install]
WantedBy=multi-user.target

6.2 安全加固建議

1. 使用HTTPS加密通信
2. 實現IP白名單限制
3. 敏感信息環境變量化

6.3 性能監控方案

# 監控內存使用
watch -n 1 free -m

# 查看網絡連接
sudo netstat -tulnp

結語

通過本項目，我們實現了： ? 硬件數據采集 ? 微信遠程交互 ? 數據持久化存儲 ? 異常狀態預警

升級方向建議： - 增加多傳感器支持 - 開發小程序控制界面 - 接入第三方天氣API對比數據

完整項目代碼已開源在GitHub：項目地址

注意事項： 1. DHT22需避免結露環境 2. 微信公眾號API有調用頻率限制 3. 長期運行建議使用UPS電源

希望這個項目能幫助你開啟物聯網開發的大門！如有任何問題，歡迎在評論區交流。 “`

注：實際部署時請根據具體硬件型號調整代碼，本文示例基于Raspberry Pi 4B + DHT22傳感器組合。微信接口部分需要替換真實的Token和API密鑰。