Lezione tenuta nel corso di Mobile and Cyber Physical Systems della Laurea Magistrale di Informatica a Pisa. - Le App per l'integrazione con altri servizi: ThingTweet e ThingHTTPi - Le App per l'innesco di azioni: TimeControl, TweetControl e React - Esercizi pratici in Python

1. Integrazione del servizio Thingspeak
Integrazione del servizio Thingspeak
Mobile And Cyber-physical Systems
Augusto Ciuffoletti
12 marzo 2018
Integrazione del servizio Thingspeak
Infrastruttura IoT
• Un sistema IoT è costituito da una moltitudine di sensori
• I dati vengono memorizzati su uno o più supporti condivisi
• che possono essere forniti come servizio di cloud
• Questi sono due componenti di una infrastruttura IoT
• se vogliamo, sono gli estremi dell’infrastruttura
• Altri funzionalità essenziali sono
• l’accesso e l’analisi dei dati (big data)
• l’aggregazione e la pre-elaborazione dei dati (fog/edge
computing)
• l’integrazione in un eco-sistema di altre applicazioni
• ThingSpeak ha la sua risposta per ciascuna di queste
esigenze

2. Integrazione del servizio Thingspeak
ThingSpeak come infrastruttura IoT
• Accesso e analisi dei dati
• Visualizzazione, embedded visualization (chart), plugins
• Analisi con MatLab (che non abbiamo visto, ne vedremo)
• Aggregazione e pre-elaborazione
• Ancora MatLab e elaborazione sull’interfaccia Web (medie
ecc...)
• Integrazione con altri servizi come stadio intermedio
• Integrazione in un eco-sistema
• In grado di interagire con altri servizi Web
Integrazione del servizio Thingspeak
Integrazione di un servizio
• Un servizio, per essere utile, deve integrarsi con altri
servizi
• gli altri servizi possono completarlo, o aggiungere
funzionalità nuove
• Questa integrazione avviene tramite comunicazione, e
quindi usa interfacce compatibili
• Per ThingSpeak vedremo:
• Integrazione con il servizio Twitter (ThingTweet)
• Integrazione con servizi HTTP generici (ThingHTTP)
• Questi strumenti vengono innescati da ThingSpeak in due
modalità:
• con eventi temporizzati (TimeControl)
• con eventi innescati da contenuti dei canali (React)
• con eventi innescati da tweet (TweetControl)

3. Integrazione del servizio Thingspeak
Integrazione con Twitter: ThingTweet
• E’ necessario avere a disposizione un account Twitter
• Selezionare ThingTweet tra le App disponibili
• Premere il tasto "Collega" e autorizzate ThingTweet ad
utilizzare l’account
• Ora il server ThingSpeak può postare tweet sul vostro
account (cioè cambiare stato)
• Ora è possibile inviare un POST per modificare lo stato
dell’account twitter, usando la URL:
https://api.thingspeak.com/apps/thingtweet/1/statuses/update
• Il corpo del POST contiene la api_key del ThingTweet ed il
nuovo stato
{"api_key"="XXXX","status"="spento"}
• Lo stesso risultato si ottiene con una GET
• Attenzione: twitter non accetta due post consecutivi con lo
stesso stato. Quindi l’esempio funziona solo una volta...
• Sarà più interessante collegare questa funzione a valori
nel channel
Integrazione del servizio Thingspeak
ThingTweet POST in Python
import httplib, urllib, json, sys
if len(sys.argv) != 3: # Controllo parametri
print("nUsage: "+sys.argv[0]+" <status> <apikey>n")
exit(1)
document = {"api_key":sys.argv[2],"status":sys.argv[1]}
conn = httplib.HTTPSConnection("api.thingspeak.com") # Apro la connessione
conn.request(
"POST", # metodo HTTP
"/apps/thingtweet/1/statuses/update.json", # URL
json.JSONEncoder().encode(document), # HTTP body
{"Content-type": "application/json"} # HTTP header
)
response = conn.getresponse()
print response.status, response.reason
print response.read()
conn.close()

4. Integrazione del servizio Thingspeak
Laboratorio
• Creare un account twitter
• Utilizzando il browser o il programma python, inviare un
POST o GET per modificare lo stato del vostro account
twitter
Integrazione del servizio Thingspeak
Integrazioni con servizi Web: ThingHTTP
• E’ possibile integrare ThingSpeak con altri servizi Web
usando HTTP
• Quando viene invocato, una app ThingHTTP genera una
request
• ATTENZIONE: tramite ThingHTTP è possibile interagire
con ThingSpeak stesso
• ad esempio per aggiungere un nuovo valore ad un field!

5. Integrazione del servizio Thingspeak
Come si crea una app ThingHTTP
• Un form consente di specificare
• La URL da utilizzare nella request HTTP
• eventuali parametri di autenticazione
• il metodo da applicare (GET, POST, PUT e DELETE)
• il Content-Type della request, ed eventualmente altri
attributi
• il body, significativo nella GET e nella PUT
• una stringa da ricercare nel body della response
• Alla nuova istanze della app ThingHTTP viene assegnato
• un identificatore
• una apiKey
• Come per ThingTweet, più interessante integrare
ThingHTTP nel servizio
Integrazione del servizio Thingspeak
ThingSpeak registra eventi in un DB
• Noi vedremo come questi comandi possano controllare la
registrazione di dati in un database
• Come database utilizzeremo MongoDB, un database
NoSQL
• il nome deriva da humongous, enorme
• In breve, le caratteristiche di un database NoSQL:
• Un database è composto da collezioni:
• ad es., uno per l’anagrafica degli impiegati, uno per gli uffici
• Ogni collezione è composta da documenti, ad esempio per
descrivere un certo impiegato
• Un documento è descritto come un dato JSON
• Ad esempio {nome:"Pio",cognome:"Po",livello:4}

6. Integrazione del servizio Thingspeak
Database NoSQL e IoT
• I DB NoSQL sono particolarmente apprezzati in ambito IoT
• Alcune delle ragioni
• Scalabilità: un DB NoSQL riesce a gestire più informazioni
di un relazionale (v. il nome)
• Fuzzy query: le richieste approssimative sono gestite in
modo efficiente
• Eterogeneità: i documenti in una collezione non devono
necessariamente avere tutti lo stesso formato
• Agilità: database non legato al formato dei documenti
Integrazione del servizio Thingspeak
Ex-cursus: MongoDB database
• Utilizziamo un fornitore che mette a disposizione un
database MongoDB: http://mlab.com
• Creiamo un nuovo utente e facciamo login
• Accanto a "MongoDB deployments" selezioniamo Create
new
• Selezioniamo il Cloud Provider (quello che preferite, ad es.
AWS)
• Selezioniamo il Plan type (SANDBOX)
• avete a disposizione 500Mb di dati gratis
• Nella schermata successiva scegliete una regione vicina
(Irlanda per AWS)
• Nella schermata successiva definite il nome del DB (ad
esempio "example")
• Inviate l’ordine (submit) e dopo una decina di secondi il DB
è disponibile

7. Integrazione del servizio Thingspeak
Accesso al database
• E’ necessario definire almeno un utente per il nuovo
database:
• nella schermata del database selezionare la linguetta Users
• aggiungete un nuovo utente con Add database user
• definire username e password
• I dati in No-SQL sono organizzati in collezioni (collections)
• Torniamo sulla linguetta Collections e selezionare Add
collections
• creiamo una collezione dati
Integrazione del servizio Thingspeak
Abilitazione interfaccia REST
• In alto a destra cliccate sul vostro user (non sull’account)
• Scorrete la finestra verso il basso per trovare API Key
• Abilitate l’accesso tramite API (tasto in basso)
• Annotate la API key (generatela se necessario)
• Create una nuova finestra nel browser e visitate la URL
(sostituendo la vostra API key):
https://api.mlab.com/api/1/databases?apiKey=XXXX
• Sono tutti i vostri database (uno, example)
• Poi, le collezioni nel database example (cioè dati)
https://api.mlab.com/api/1/databases/example/collections?apiKey=XXXX
• E infine i documenti nella collezione dati
https:// ... /databases/example/collections/dati?apiKey=XXXX

8. Integrazione del servizio Thingspeak
Usare una API REST da programma
• La caratteristica importante di una API REST è che è
possibile utilizzarla da programma
• quindi, senza accedere tramite browser
• Il programma Python seguente accede al server e
restituisce il dato (JSON) corrispondente a tutti i database
Integrazione del servizio Thingspeak
GET in Python
import httplib, json, sys
if len(sys.argv) != 2: # Controllo parametri
print("nUsage: "+sys.argv[0]+" <apikey>n")
exit(1)
conn = httplib.HTTPSConnection("api.mlab.com") # Apro la connessione
# Invio la request
conn.request(
"GET", # metodo HTTP
"/api/1/databases?apiKey="+sys.argv[1] # HTTP header
)
response = conn.getresponse()
print response.status, response.reason
print response.read()
conn.close()
• Provate a modificare il programma per ottenere le
collezioni, ed i dati nelle collezioni

9. Integrazione del servizio Thingspeak
Aggiungere dati ad una collezione
• Per aggiungere un nuovo documento nella nostra
collezione possiamo usare una POST
• la URL corrisponde a quella che abbiamo già visto
nell’ultimo esempio
• è necessario specificare uno header che indichi la codifica
del contenuto application/json
• il corpo del messaggio contiene il documento che si vuole
che sia registrato nella collezione
• Il programma Python seguente utilizza la
Integrazione del servizio Thingspeak
POST in Python
import httplib, urllib, json, sys
if len(sys.argv) != 3: # Controllo parametri
print("nUsage: "+sys.argv[0]+" <data> <apikey>n")
exit(1)
document = {"text":sys.argv[1],"author":"augusto"}
conn = httplib.HTTPSConnection("api.mlab.com") # Apro la connessione
conn.request(
"POST", # metodo HTTP
"/api/1/databases/example/collections/dati?apiKey="+sys.argv[2], # URL
json.JSONEncoder().encode(document), # HTT
{"Content-type": "application/json"} # HTTP header
)
response = conn.getresponse()
print response.status, response.reason
print response.read()
conn.close()

10. Integrazione del servizio Thingspeak
Query su un database
• Una query viene richiesta con una GET al solito path
• Insieme alla apiKey va specificata la query,
• Nella forma più semplice, per selezionare i documenti con
un certo valore in un certo campo
• nome:valore, ...
• Ad esempio, nel browser, possiamo impostare:
https:// ... /dati?apiKey=XXXX&q={author:"augusto"}
Integrazione del servizio Thingspeak
Query in Python
import httplib, json, sys
if len(sys.argv) != 2: # Controllo parametri
print(’nUsage: ’+sys.argv[0]+’ <apikey>n’)
exit(1)
conn = httplib.HTTPSConnection(’api.mlab.com’) # Apro la connessione
# Invio la request
conn.request(
"GET", # metodo HTTP
’/api/1/databases/example/collections/dati?apiKey=’+sys.argv[1]+’&q={author:"augusto"}’
)
response = conn.getresponse()
print response.status, response.reason
print response.read()
conn.close()

11. Integrazione del servizio Thingspeak
ThingHTTP?
• L’applicazione ThingHTTP ci consente di interagire con il
database tramite il server ThingSpeak
• Dobbiamo ora vedere come innescare operazioni
ThingTweet e ThingHTTP controllate dal server
ThingSpeak
• In questo modo il server ThingSpeak funziona da
intermediario tra i vari servizi integrati
Integrazione del servizio Thingspeak
Laboratorio
• Provate ad creare un DB, a popolarlo con qualche record,
e a fare qualche ricerca (per uguaglianza)
• Create una app ThingHTTP che aggiunga un nuovo
documento alla vostra collezione
• compilate URL, metodo, Content-Type, e body
• annotate id e apiKey
• Innescate la app con
https://api.thingspeak.com/apps/thinghttp/send_request?api_key=XXXX
• La apiKey è quella della app ThingHTTP

12. Integrazione del servizio Thingspeak
Come innescare eventi
• Le ThingSpeak App che abbiamo visto realizzano delle
azioni che fanno comunicare ThingSpeak con l’esterno
• ThingTweet produce un cambiamento di stato in un account
twitter
• ThingHTTP interagisce con un servizio Web inviando una
request
• Ora è necessario far innescare queste operazioni ad eventi
di ThingSpeak
Integrazione del servizio Thingspeak
TimeControl: attivazione con una sveglia
• Ha le funzionalità tipiche di un timer
• in più l’innesco può cadere a caso in un certo intervallo di
tempo

13. Integrazione del servizio Thingspeak
TimeControl: la app innescata
• TimeControl può attivare quattro tipi di app:
• MATLAB analysis: non la conosciamo, serve a elaborare i
dati
• ThingHTTP: attiva una app ThingHTTP precedentemente
definita
• ThingTweet: invia
• un tweet (da definire)
• ad un account tweet collegato
• TalkBack: aggiunge
• un comando (da definire)
• in una certa posizione (priorità)
• in una delle code TalkBack definite
Integrazione del servizio Thingspeak
React: innesco legato ai dati
• Esegue un test sui dati di un canale
• Se il test è positivo, innesca una app

14. Integrazione del servizio Thingspeak
React: descrivere il test
• La modalità di test è molto flessibile
• Le quantità coinvolte nel test possono essere
• il valore numerico di un campo rispetto ad una soglia
• il testo contenuto in un campo per confronto con un’altra
stringa (contenuto, inizia con ecc.)
• lo stato del canale, come fosse una stringa
• la geolocalizzazione del canale (rispetto ad un punto
definito)
• Il tempo a cui viene eseguito il test può essere:
• ad intervalli regolari (definiti, 10, 20 o 30 minuti)
• all’arrivo dei dati (importante: reazione immediata)
Integrazione del servizio Thingspeak
React: la app innescata
• Simile al TimeControl, ma manca l’azione di TalkBack
quindi
• invio di un tweet oppure
• invio di una request definita in una ThingHTTP
• La app può essere invocata solo quando la condizione
passa da falsa a vera, oppure ogni volta che è verificata
• Nel tweet e nel body della ThingHTTP possono essere
inserite le cause dell’innesco
• Tra le altre:
• la stringa %%trigger%% viene sostituita con il valore usato nel
test
• la stringa %%datetime%% con l’ora e il giorno

15. Integrazione del servizio Thingspeak
Reagire ad un tweet: TweetControl
• ThingSpeak può ascoltare i tweet ed utilizzarli per
innescare una app ThingHTTP
• I tweet possono essere ristretti
• a quelli provenienti da un certo account
• a quelli contenenti un certo hashtag
• Nel corpo descritto nella ThingHTTP possono essere
inserite le seguenti stringhe
• la stringa %%trigger%% viene sostituita con l’hashtag
• la stringa %%status%% con l’intero tweet
Integrazione del servizio Thingspeak
TweetControl: finestra di controllo

16. Integrazione del servizio Thingspeak
Laboratorio
• Realizzare un channel con un field "Temperatura"
• Realizzare i feed manuali tramite browser o con un
programma Python
• Realizzazione di una React che
• invia un tweet al superamento di una soglia (ad es.
temperatura) oppure
• registra il valore della temperatura nel database mlab
• All’arrivo di un tweet con l’hashtag #CHECK lo inserisce
nel database