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RasPi Zero Hub – Speicherung & externe Anbindungen

Veröffenticht am 31.03.2026 von Raab Wolfgang in der Kategorie Projekt: RasPi Zero Hub, Raspberry Pi bisher keine Reaktionen

LINKS NOCH BEARBEITEN!!!!

In den vorherigen Beiträgen wurden die Architektur & Datenfluss, Sensorik & Messwert-Aufbereitung und die Laufzeit-Konfiguration per WebSocket beschrieben.

Dieser Beitrag behandelt den letzten Baustein der Software-Architektur: die persistente Speicherung der Daten sowie die optionale externe Anbindung.

Dabei geht es nicht nur darum, wo Daten gespeichert werden, sondern um das bewusste Zusammenspiel aus:

lokaler Stabilität
kontrollierter externer Weitergabe
technischer Absicherung

1. Grundprinzip: Lokal zuerst, extern optional

Ein zentrales Designziel des RasPi Zero Hub lautet:

Das System muss vollständig autark funktionieren.

Deshalb gilt:

Lokale Speicherung ist immer aktiv
Externe Speicherung ist optional und zusätzlich

Die externe API ersetzt niemals die lokale Datenbank.

2. Lokale Speicherung mit SQLite

SQLite ist für dieses Projekt ideal, weil:

keine zusätzliche Server-Software benötigt wird
die Datenbank liegt direkt auf dem Raspberry Pi
sie stabil, schnell und bewährt ist

Minimaler Speichervorgang

def sensordaten_speichern(timestamp, sensor_id, temperature, humidity, pressure):
    with sqlite3.connect(sensordata_db_path) as conn:
        c = conn.cursor()
        c.execute(
            "INSERT INTO sensordaten (timestamp, sensor_id, temperature, humidity, pressure) VALUES (?, ?, ?, ?, ?)",
            (timestamp, sensor_id, temperature, humidity, pressure)
        )
        conn.commit()

def sensordaten_speichern(timestamp, sensor_id, temperature, humidity, pressure):

with sqlite3.connect(sensordata_db_path) as conn:

c = conn.cursor()

c.execute(

"INSERT INTO sensordaten (timestamp, sensor_id, temperature, humidity, pressure) VALUES (?, ?, ?, ?, ?)",

(timestamp, sensor_id, temperature, humidity, pressure)

)

conn.commit()

Die lokale Speicherung erfüllt drei Aufgaben:

Nachvollziehbarkeit der Messungen
Ausfallsicherheit bei Netzwerkproblemen
Grundlage für spätere Auswertungen

3. Zeitgesteuerte Speicherung

Gespeichert wird nicht bei jedem Sensorzyklus, sondern intervallgesteuert.

if time.time() - letzte_datenspeicherung &gt;= daten_speicherintervall:
    sensordaten_speichern(
        aktueller_timestamp,
        sensor_name,
        temp_innen,
        luftfeuchte_innen,
        bme_luftdruck
    )
    letzte_datenspeicherung = time.time()

if time.time() - letzte_datenspeicherung >= daten_speicherintervall:

sensordaten_speichern(

aktueller_timestamp,

sensor_name,

temp_innen,

luftfeuchte_innen,

bme_luftdruck

)

letzte_datenspeicherung = time.time()

Vorteile:

Begrenzung der Datenmenge
Schonung der SD-Karte
kontrollierte Datenstruktur

4. Übergang zur externen Speicherung

Ist die externe Speicherung aktiviert, werden dieselben Daten zusätzlich versendet.

Wichtig:

keine neuen Berechnungen
keine neue Logik
keine Abweichungen

if extern_datenbank_aktiv:
    if time.time() - letzte_externe_speicherung &gt;= extern_datenbank_speicherintervall:
        sende_an_externe_api(datenpaket)
        letzte_externe_speicherung = time.time()

if extern_datenbank_aktiv:

if time.time() - letzte_externe_speicherung >= extern_datenbank_speicherintervall:

sende_an_externe_api(datenpaket)

letzte_externe_speicherung = time.time()

Die Python-Anwendung agiert hier als Client.

5. Versand an die externe API

Die Übertragung erfolgt strukturiert und projektgebunden.

def sende_an_externe_api(daten):
    headers = {
        "Content-Type": "application/json",
        "X-API-KEY": extern_datenbank_api_key
    }

    response = requests.post(
        externe_api_url,
        json=daten,
        headers=headers,
        timeout=5
    )

    if response.status_code != 200:
        print("Fehler bei externer Speicherung:", response.status_code)

def sende_an_externe_api(daten):

headers = {

"Content-Type": "application/json",

"X-API-KEY": extern_datenbank_api_key

}

response = requests.post(

externe_api_url,

json=daten,

headers=headers,

timeout=5

)

if response.status_code != 200:

print("Fehler bei externer Speicherung:", response.status_code)

Die API ist:

an einen API-Key gebunden
speziell für den RasPi Zero Hub ausgelegt
kein allgemeiner IoT-Dienst

Wichtig:

Der RasPi Zero Hub kann problemlos mit einer eigenen, selbst entwickelten API betrieben werden.

Die von mir bereitgestellte API ist ein optionales Angebot für Interessierte,

die keine eigene Online-Datenbank betreiben möchten
die sich keine eigene Datenbank-API programmieren wollen
oder die eine sofort nutzbare Infrastruktur bevorzugen

Weitere Informationen zur bereitgestellten API finden sich hier:

👉 https://raspizerohub.webnist.de/

Die Nutzung bleibt vollständig optional.

Die lokale Speicherung funktioniert unabhängig davon.

6. API-Key-Prüfung

Serverseitig erfolgt:

Validierung des API-Keys
Zuordnung zum Benutzer
Prüfung der Aktivierung

Ohne gültigen Key erfolgt keine Speicherung.

Das verhindert:

unkontrollierte Fremdnutzung
Datenmüll
stille Inkonsistenzen

7. Rate-Limit & Zeitstempel-Validierung

Rate-Limit

Mindestens 60 Sekunden Abstand zwischen zwei externen Speicherungen.

Das schützt:

Serverressourcen
Datenqualität
Systemstabilität

Zeitstempel-Prüfung

Der übermittelte Timestamp wird geprüft auf:

gültiges Format
plausible Zeit
keine Manipulation

Das Rate-Limit kann nicht durch manipulierte Zeitstempel umgangen werden.

8. Messwert-Mapping in der API

Die API speichert ausschließlich klar definierte Felder:

sensorwert_a → BME280 Temperatur innen
sensorwert_b → BME280 Luftfeuchtigkeit innen
sensorwert_c → BME280 Luftdruck
sensorwert_d → DHT22 Temperatur innen
sensorwert_e → DHT22 Luftfeuchtigkeit innen
sensorwert_f → AM2301 Temperatur außen
sensorwert_g → AM2301 Luftfeuchtigkeit außen

Die API:

interpretiert nichts
berechnet nichts
speichert nur

Die Auswertung erfolgt ausschließlich im Dashboard.

9. OpenWeather – externe Referenzdaten

Neben eigener Sensorik kann der RasPi Zero Hub OpenWeather-Daten abrufen.

Diese dienen:

als Vergleichswerte
zur Anzeige externer Temperatur
zur Referenz für Außenmessungen

Beispielhafter Abruf

def hole_openweather_daten():
    url = (
        f"https://api.openweathermap.org/data/2.5/weather?"
        f"lat={OWM_Lat}&amp;lon={OWM_Lon}&amp;appid={OWM_API_KEY}&amp;units=metric"
    )

    response = requests.get(url, timeout=5)

    if response.status_code == 200:
        daten = response.json()
        return {
            "owm_temp": daten["main"]["temp"],
            "owm_luftfeuchtigkeit": daten["main"]["humidity"]
        }

    return None

def hole_openweather_daten():

url = (

f"https://api.openweathermap.org/data/2.5/weather?"

f"lat={OWM_Lat}&lon={OWM_Lon}&appid={OWM_API_KEY}&units=metric"

)

response = requests.get(url, timeout=5)

if response.status_code == 200:

daten = response.json()

return {

"owm_temp": daten["main"]["temp"],

"owm_luftfeuchtigkeit": daten["main"]["humidity"]

}

return None

Integration in den Ablauf

if OWM_API_Activ:
    owm_daten = hole_openweather_daten()
    if owm_daten:
        owm_temp = owm_daten["owm_temp"]

if OWM_API_Activ:

owm_daten = hole_openweather_daten()

if owm_daten:

owm_temp = owm_daten["owm_temp"]

Wichtig:

OpenWeather-Daten werden nicht gespeichert
Sie fließen nicht in Entscheidungslogik
Sie dienen ausschließlich der Anzeige und dem Vergleich

Das verhindert Vermischung von:

lokalen Messwerten
externen Referenzdaten

Damit bleibt die Datenbasis klar getrennt.

10. Zusammenspiel aller Ebenen

Der vollständige Ablauf:

Sensoren lesen

→ Werte aufbereiten

→ lokal speichern

→ optional extern speichern

→ optional externe Wetterdaten abrufen

→ Anzeige & Auswertung

Jede Ebene besitzt:

eine klar definierte Aufgabe
keine versteckten Abhängigkeiten
keine Doppelverantwortung

11. Fazit

Die Speicher- und Anbindungslogik des RasPi Zero Hub folgt einem klaren Leitgedanken:

Stabilität vor Komfort – Kontrolle vor Automatisierung.

Lokale Speicherung ist Pflicht.

Externe Anbindung ist Kür.

Beide ergänzen sich – ohne voneinander abhängig zu sein.

Wenn du diese Artikelserie bisher nicht kennst, hier sind die bisher erschienenen Einträge des Projekttagebuchs.

Der vollständige Projektcode des RasPi Zero Hub steht als Download zur Verfügung.
Alle Python-Dateien, Konfigurationen sowie die Weboberfläche sind dort gebündelt abrufbar:

👉 Zum Download des vollständigen Projektcodes

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Wolfgang Raab – Betreiber von webnist.de

Mein Name ist Wolfgang, ich beschäftige mich nun schon seit 1985 mit der EDV und im Besonderen mit der Software- und Webentwicklung.

Auf diesem Blog schreibe ich über Dinge, die mich begeistern, beschäftigen und ich der Meinung bin, es könnte für andere interessant und hilfreich sein.

Als großer Fan des Raspberry Pi finde ich es spannend, wie man den kleinen Computer in Verbindung mit dem IoT und Smart Home nutzen kann. Deshalb behandeln viele Beiträge auch genau dieses Thema.

Ich bin ein leidenschaftlicher Leser und Fotograf. Wenn ich nicht gerade in einem spannenden Roman versinke, bin ich oft unterwegs, um die Schönheit der Welt mit meiner Kamera einzufangen und zu teilen.

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