如何用python自制小型家庭气象站

# 如何用Python自制小型家庭气象站 ## 引言 在物联网和开源硬件普及的今天，自制一个家庭气象站已不再是专业气象学家的专利。本文将手把手教你用Python搭配常见传感器，构建一个能监测温湿度、气压、光照等数据的小型气象站，所有代码均可自由扩展。 --- ## 一、硬件准备清单 ### 1.1 核心组件 | 组件名称 | 型号示例 | 用途说明 | |-------------------|---------------|-----------------------| | 开发板 | Raspberry Pi | 数据处理中心 | | 温湿度传感器 | DHT22 | 采集环境温湿度 | | 气压传感器 | BMP280 | 测量气压和海拔 | | 光照传感器 | BH1750 | 检测光照强度 | ### 1.2 可选配件 - 3D打印外壳（防水设计） - 太阳能供电模块 - OLED显示屏（用于本地数据显示） --- ## 二、软件环境搭建 ### 2.1 系统配置 ```bash # 树莓派系统初始化 sudo apt update sudo apt install python3-pip 

2.2 Python库安装

# 必需库清单 pip install RPi.GPIO # GPIO控制 pip install Adafruit_DHT # DHT传感器驱动 pip install smbus2 # I2C通信 pip install bme680 # 气压传感器库 

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三、传感器数据采集实战

3.1 温湿度采集（DHT22）

import Adafruit_DHT def read_dht22(pin=4): sensor = Adafruit_DHT.DHT22 humidity, temp = Adafruit_DHT.read_retry(sensor, pin) return { 'temperature': round(temp, 1), 'humidity': round(humidity, 1) } 

3.2 气压检测（BMP280）

from bme280 import BME280 bme = BME280() pressure = bme.get_pressure() # 单位：hPa altitude = 44330 * (1 - (pressure/1013.25)**0.1903) 

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四、数据存储方案

4.1 SQLite本地存储

import sqlite3 def init_db(): conn = sqlite3.connect('weather.db') c = conn.cursor() c.execute('''CREATE TABLE IF NOT EXISTS data (timestamp DATETIME, temp REAL, humidity REAL)''') conn.commit() conn.close() 

4.2 云端同步（可选）

• ThingSpeak平台API对接
• InfluxDB时序数据库方案

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五、可视化界面开发

5.1 控制台实时显示

from tabulate import tabulate def display(data): print(tabulate([ ["温度", f"{data['temp']}°C"], ["湿度", f"{data['humidity']}%"], ["气压", f"{data['pressure']}hPa"] ], tablefmt="grid")) 

5.2 Web仪表盘（Flask示例）

from flask import Flask, render_template app = Flask(__name__) @app.route('/') def dashboard(): return render_template('index.html', data=get_sensor_data()) 

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六、进阶功能扩展

6.1 异常天气预警

def check_alert(data): if data['temp'] > 35: send_sms("高温预警！当前温度：{data['temp']}°C") 

6.2 数据预测分析

from sklearn.linear_model import LinearRegression # 使用历史数据训练简单预测模型 model = LinearRegression() model.fit(X_train, y_train) 

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七、项目部署建议

1. 防水处理：使用密封盒保护电子元件
2. 电源优化：
   • 推荐5V/2A电源适配器
   • 户外部署建议使用18650电池组
3. 安装位置：
   • 距地面1.5-2米高度
   • 避开空调外机等热源

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八、完整代码结构

/home/pi/weather_station/ ├── sensors/ # 传感器驱动 ├── database.py # 数据存储 ├── webapp/ # 可视化界面 └── main.py # 主控制程序 

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结语

通过这个项目，你不仅能获得实时的家庭微气候数据，还能深入理解物联网系统的搭建原理。后续可以尝试接入更多传感器（如PM2.5检测），或与智能家居系统联动（自动开关窗户等）。

注意事项：定期校准传感器（建议每6个月一次），不同海拔地区需要调整气压计算公式参数。

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附录：常见问题排查

Q1：DHT22读数不稳定怎么办？ A1：检查接线是否松动，增加0.1uF的去耦电容

Q2：树莓派I2C设备未识别？ A2：执行sudo raspi-config启用I2C接口 “`

（全文约1480字，可根据实际硬件调整具体代码细节）