? 树莓派物联网开发硬件清单：从核心到外设
做物联网开发，硬件选不对，后面全白搭。树莓派这几年更新挺快，新手别贪便宜买老款，树莓派 4B 4GB 版本是性价比之王 —— 处理实时数据采集足够用，跑个轻量数据库也不卡，比 3B + 快了不止一倍。要是预算实在紧张，3B + 也能凑活，但别碰 Zero 系列，接口太少，扩展起来能让你抓狂。
传感器是数据采集的核心，新手从这三个入手准没错：DHT11 温湿度传感器（几十块钱，模拟信号输出，Python 驱动成熟）、MQ-2 烟雾传感器（检测燃气、烟雾，适合安防场景）、BH1750 光照传感器（I2C 通信，精度高，做智能照明很方便）。记住买带引脚的模块，别买裸片，焊起来能劝退一半人。
辅助配件得备齐：8GB 以上的 Micro SD 卡（装系统用，推荐闪迪 A1 级别，速度快）、5V 3A 带开关的电源（树莓派供电不稳会频繁死机，血的教训）、面包板和杜邦线（至少 40 根，公对母、公对公都得有）、USB 无线网卡（如果用 4B 可以省，自带双频 WiFi）。哦对了，买个带散热片的外壳，长时间运行温度能降 10 度以上，别省这几块钱。
?️ 树莓派系统与 Python 环境搭建：避坑指南
装系统别用官方的 NOOBS，慢得要死。直接去树莓派官网下Raspberry Pi OS Lite（64 位），无桌面版省资源，适合物联网设备长期运行。烧录工具用 Rufus，比 Etcher 稳定，烧完记得在 boot 分区建个空文件叫 ssh（小写无后缀），不然连不上远程。
首次开机建议接显示器，改完设置再远程。登录账号默认是 pi，密码 raspberry，第一件事就是改密码（passwd 命令），然后换国内源 —— 默认的国外源更新能卡到你怀疑人生。阿里云、清华源都行，步骤很简单：sudo nano /etc/apt/sources.list，把里面的raspbian.org换成mirrors.aliyun.com，保存后 sudo apt update && sudo apt upgrade，重启生效。
Python 环境不用重装，系统自带 Python3.7 以上版本，但得装几个核心库：pip3 install Adafruit_DHT（DHT 系列传感器驱动，注意树莓派上要加 sudo 权限）、pip3 install smbus2（I2C 设备通信必备）、pip3 install paho-mqtt（MQTT 协议客户端，传数据到云端用）。安装时如果报错 “permission denied”，别瞎改权限，直接加 sudo，树莓派的权限管理比你想象的严格。
? Python 实时数据采集核心代码：从传感器到变量
先看 DHT11 的采集代码，就这么几行，但细节得注意。导入 Adafruit_DHT 库后，指定传感器型号和 GPIO 引脚（树莓派的 GPIO 编号是 BOARD 编码，不是 BCM！别搞混了）。用个 while 循环每秒读一次数据，遇到 None 值就重试 —— 这传感器偶尔会抽风，不加重试机制日志能炸满。
python
import Adafruit_DHT
import time
sensor = Adafruit_DHT.DHT11
pin = # BCM编号4，对应物理引脚7
while True:
humidity, temperature = Adafruit_DHT.read_retry(sensor, pin)
if humidity is not None and temperature is not None:
print(f'温度：{temperature}℃ 湿度：{humidity}%')
else:
print('读取失败，重试中...')
time.sleep()
I2C 设备稍微复杂点，比如 BH1750。先得在树莓派设置里打开 I2C 功能（sudo raspi-config，选 Interface Options -> I2C -> Enable），重启后用 i2cdetect -y 1 命令查地址，通常是 0x23 或 0x5C。代码里用 smbus2 创建总线，发送测量命令，再读回来转换数值。这里的坑是必须按 datasheet 里的时序来，读太快会返回 0。
要是同时接多个传感器，记得用线程！别在一个循环里挨个读，不然采集间隔会越来越长。用 threading 库开三个线程分别处理温湿度、光照、烟雾，主线程负责汇总数据，这样每个传感器都能保证 1 秒一次的采样频率。
? 数据传输：从树莓派到云端的 N 种方案
MQTT 协议必须学！轻量、省电，在物联网里用得最多。阿里云 IoT、腾讯云 IoT 都有免费额度，个人开发者足够用。步骤很简单：先在云平台创个产品，添加设备，拿到三元组（ProductKey、DeviceName、DeviceSecret），然后用 paho-mqtt 库写客户端 ——重点是签名算法，官方文档里有 Python 示例，直接抄过来改参数，别自己瞎写，加密错了连不上服务器。
不想用第三方云？那就搭个本地服务器。树莓派上装个Mosquitto broker（sudo apt install mosquitto mosquitto-clients），启动后就能当服务器用。其他设备连同一局域网，用树莓派的 IP 地址就能通信，适合家庭内部的小场景。记得改配置文件允许匿名登录（默认禁止），不然客户端连不上。
HTTP POST 适合偶尔传一次数据的场景，比如每小时报次状态。用 requests 库发 JSON 数据到自己的服务器，代码简单到爆，但别频繁发—— 树莓派的网络带宽有限，1 秒一次的话，WiFi 模块容易过热掉线。接收端用 Flask 搭个接口就行，几行代码的事。
? 数据存储：本地与云端方案对比
树莓派本地存数据，SQLite是首选 —— 不用装服务器，一个文件就能搞定，Python 自带库，写起来方便。建表时注意时间戳字段必须有，后面查历史数据全靠它。但缺点也明显，数据量大了（比如超过 10 万条）查询会变慢，适合存一周内的实时数据。
想长期存？那就用InfluxDB，这是专门为时序数据设计的数据库，树莓派上装个 1.8 版本（2.x 太吃资源），配合 Python 的 influxdb 库，插入和查询速度都很快。记得配置文件里把缓存调小，不然 4GB 内存不够用。查数据用 Flux 语言，刚开始可能不习惯，多练两次就熟了。
云端存储推荐TimescaleDB，基于 PostgreSQL 的时序数据库，支持 SQL 查询，和 Python 的 psycopg2 库兼容性好。个人开发者可以用 AWS 的免费套餐，或者自己在服务器上搭一个，比云厂商的 IoT 平台存储便宜多了。
? 数据可视化：让采集结果一目了然
Grafana必须装！搭配 InfluxDB 或 TimescaleDB，拖拖拽拽就能做出实时仪表盘，温度曲线、湿度变化趋势一看就懂。树莓派上装 Grafana 有点卡，建议把数据库放树莓派，Grafana 放别的电脑上。配置数据源时注意地址填对，树莓派的 IP 加端口，别用localhost。
想在网页上看？用Flask+ECharts。Flask 写个接口返回 JSON 数据，前端 ECharts 画图，实时刷新用 JavaScript 的 setInterval，5 秒一次足够。这种方案适合做自定义界面，比如加个阈值报警，温度超过 30 度就显示红色。
移动端查看可以用Blynk，这 APP 专门为物联网设计，支持树莓派直连。在树莓派上装个 Blynk 客户端，代码里写几行指令，手机上拖个图表组件，数据就能实时显示。免费版有设备数量限制，但个人用够了。
? 实战踩坑：这些错误 90% 的人都会犯
电源问题能坑死一半新手！树莓派接多个传感器时，别用 USB 口供电，电流不够会导致传感器读数漂移。买个带外部供电的 USB hub，或者直接从树莓派的 GPIO 引脚取 5V 电（注意正负极！接反会烧板子）。
传感器接线别凭感觉！DHT11 的三个引脚分别是 VCC（3.3V）、DATA（接 GPIO）、GND，千万别接 5V，虽然不会立刻烧，但用几天就会坏。I2C 设备的 SDA 和 SCL 引脚要接树莓派对应的 GPIO（3 和 5 号引脚），接错了读不到数据。
代码里一定要加异常处理！传感器偶尔会返回垃圾数据，比如温度突然变成 - 200℃，不加判断直接存数据库，后面画图会很难看。用 try-except 捕获错误，遇到异常就跳过这次数据，或者用前一次的有效值代替。
网络不稳定怎么办？MQTT 客户端要加重连机制，用 loop_forever () 函数，配合 on_disconnect 回调，断网后能自动重连。本地存储也要做 —— 断网时先把数据存 SQLite，联网后再同步到云端，不然数据会丢。
? 扩展案例：从温湿度到智能家居
在上面的基础上，加个继电器模块就能控制家电。比如温度超过 30 度，自动开风扇；湿度低于 40%，开加湿器。代码里判断传感器数值，达到阈值就用 GPIO 输出高电平，继电器吸合。记得继电器要接外部电源，别用树莓派供电，会烧 GPIO 口。
做个智能花盆：用土壤湿度传感器（FC-28）代替温湿度，低于阈值就开水泵浇水。再加个 OLED 屏幕（SSD1306）显示当前湿度，放家里既实用又有科技感。浇水时间别太长，用 time.sleep (2) 就行，不然会淹了花。
安防场景可以加个PIR 人体红外传感器，检测到有人动就触发摄像头拍照（用 picamera 库），然后通过 MQTT 发消息到手机。摄像头推荐用树莓派官方摄像头模块，比 USB 摄像头稳定，夜视版贵几十块，但晚上也能用。
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