WaterPi: Riego y Monitorización Inteligente Remota para Plantas de Interior

Componentes y materiales

Componente	Cantidad
Raspberry Pi 1 Model B	1
Arduino UNO	1
Sensor temp/humedad DHT11 (4 pines)	1
Sensor humedad suelo YL-69	1
Sensor nivel agua	1
Pantalla LCD 16x2 estándar	1
Bomba de agua (motor DC)	1
Relé 5V	1
Portapilas 4xAA	1

Software y servicios en la nube

• Amazon Web Services AWS IoT
• Amazon Web Services AWS DynamoDB
• Johnny-Five (framework Node.js para Arduino)

Sobre el proyecto

Introducción

Sistema para quienes aman las plantas pero tienen poco tiempo o viajan mucho. Olvidar regar o no poder cuidarlas hace que muchos renuncien a tenerlas. WaterPi automatiza tareas regulares y permite control remoto para intervenir cuando sea necesario.

Monitoriza temperatura, humedad ambiente, humedad del suelo, riega remotamente y guarda todo en DynamoDB vía AWS IoT. Datos visualizados en gráficas para entender mejor las condiciones óptimas.

Raspberry Pi ejecuta aplicación Node.js (librería Johnny-Five) para controlar sensores y bomba. Comunicación con AWS mediante AWS IoT SDK para JavaScript.

Paso 1: Configurar DynamoDB

Crear tabla waterpi_sensor_data:

• Partition Key: key (String)
• Sort Key: timestamp (String)

Paso 2: Configurar AWS IoT

1. Crear Thing: raspi-water-pump.
2. Crear Policy: pump-policy, Action iot:*, Resource *, Allow.
3. Crear Certificado (1-Click). Descargar clave pública, privada y certificado.
4. Activar certificado → Adjuntar policy pump-policy → Adjuntar thing raspi-water-pump.
5. Crear Rule saveToDynamoDB:
   • Attribute: *
   • Topic Filter: sensor/data
   • Acción: "Insert message into a database table"
   • Tabla: waterpi_sensor_data
   • Hash key: ${topic()}, Range key: ${timestamp()}
   • Crear nuevo Role y permitir.

Paso 3: Preparar Arduino

Sensores de humedad suelo y nivel de agua dan salida analógica. Usamos Arduino para leerlos y enviar valores digitales a Pi por USB. Solo hay que subir StandardFirmata:

1. Abre Arduino IDE → Archivo > Ejemplos > Firmata > StandardFirmata.
2. Sube a Arduino.

Cableado sensores a Arduino:

• YL-69 (humedad suelo): VCC→Pin 7, GND→GND, AO→A1
• Sensor nivel agua: +→Pin 4, -→GND, S→A0

Conecta Arduino a Raspberry Pi por USB. Coloca sensores en maceta y depósito.

Paso 4: Preparar Raspberry Pi

Cableado a Pi (GPIO):

• DHT11: S→GPIO4 (pin 7), +→3V3 (pin 1), -→GND (pin 25)
• LCD 16x2 (I2C): VCC→5V (pin 2), GND→GND (pin 6), SDA→GPIO2 (pin 3), SCL→GPIO3 (pin 5)
• Relé bomba: S→GPIO18 (pin 12), +→5V (pin 4), -→GND (pin 20)

Bomba + relé + pilas 4xAA: un cable bomba a relé, otro a portapilas; otro cable portapilas a relé (ver diagrama).

Paso 5: Ejecutar app Node.js en Pi

git clone git@github.com:demirhanaydin/waterpi-node.git
cd waterpi-node
npm install

Coloca en carpeta certs/: clave pública, privada, certificado (de AWS IoT) y rootCA.pem (descargar de Amazon Trust).

Edita device.js: actualiza rutas de certificados y IOT_DEVICE_URL (formato https://XXXXXXXXX.iot.us-east-1.amazonaws.com, lo sacas de AWS IoT → tu Thing).

Ejecuta:

sudo node index.js

Deberías ver valores en LCD. Cada 20s se envían a AWS IoT → DynamoDB.

Paso 6: Aplicación Web (visualización y control remoto)

App Sinatra (Ruby) + Highcharts. Lee DynamoDB y muestra gráficas. Botón Start/Stop publica evento en AWS IoT → Pi lo recibe y activa/para bomba.

git clone git@github.com:demirhanaydin/waterpi-web.git
cd waterpi-web
bundle install

Pon certificados en certs/. Edita boot.rb con credenciales AWS (Access Key / Secret de Security Credentials).

ruby app.rb

Abre https://localhost:4567/ → gráficas con datos. Botón "Start" inicia riego.

Código fuente

• Raspberry Pi Node.js: github.com/demirhanaydin/waterpi-node (clona en Pi, añade certs en certs/, edita device.js con tu IoT Thing URL).
• WaterPi Web Client: github.com/demirhanaydin/waterpi-web (actualiza boot.rb con credenciales AWS).

Esquemáticos

• Esquema completo Raspberry Pi (sin cámara): pi-wout-camera.fzz (Fritzing) + imagen.
• Esquema Arduino: arduino.fzz (Fritzing) + imagen.