IoT企业物联网平台，从设备端到云端业务系统全链路开发实战

2021-07-15 06:59:12

传送门：5个视频讲解，30个场景案例汇总

一、企业物联网平台开发实战

IoT企业物联网平台，从设备端到云端业务系统全链路开发实战
通过阅读本文你将学会一下技能：

  1. 设备通过MQTT协议与您在阿里云上购买的IoT企业实例建立双向连接，上报设备采集的数据，监听云端下达的指令；
  2. 通过规则引擎配置把上报的数据实时存储到指定数据库，无需编写代码
  3. 通过规则引擎配置把上报的数据实时流转到业务服务器，需要使用AMQP协议SDK
  4. 业务服务器调用IoT平台的API，下达控制指令到设备端

二、创建企业实例

首先，我们登录物联网平台控制台(https://iot.console.aliyun.com), 点击购买实例来创建一个企业实例。 也可以用公共实例免费测试。
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然后，在购买页面，根据实际业务需求，选择地域、实例类型、设备数量、消息上下行TPS、规则引擎TPS等参数，点击立即购买，付费成功后，即可看到企业实例创建中。
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稍等几分钟后，企业实例创建完成。进入企业实例，我们可以看到当前规格参数，设备接入点信息，AMQP订阅接入点信息，云端API调用接入点信息。如下图：

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三、创建产品和注册设备

在企业实例的设备管理页面，我们需要先创建一个产品家庭温控器，数据通信以JSON格式，认证方式为设备秘钥。
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在产品的功能定义页面，我们添加温度和湿度两个属性，具体细节如下图：
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最后，我们在设备管理页面，基于家庭温控器产品，注册一个物理设备，并获取设备身份认证的三元组。如下图：
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四、设备接入和上报数据

获取设备身份三元组后，即可通过MQTT协议接入到我们开通的企业实例。设备端应用程序逻辑如下图：
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完整的Nodejs示例代码如下：

const mqtt = require('aliyun-iot-mqtt');
// 1. 设备身份信息
var options = {
    productKey: "产品productKey",
    deviceName: "设备deviceName",
    deviceSecret: "设备deviceSecret",
    host: "实例化MQTT接入点"
};

// 2. 建立MQTT连接
const client = mqtt.getAliyunIotMqttClient(options);

client.subscribe(`/${options.productKey}/${options.deviceName}/user/get`)
client.on('message', function(topic, message) {
    console.log("topic " + topic)
    console.log("message " + message)
})

setInterval(function() {
    // 3.上报温湿度数据
    client.publish(`/sys/${options.productKey}/${options.deviceName}/thing/event/property/post`, getPostData(), { qos: 0 });
}, 5 * 1000);

function getPostData() {
    const payloadJson = {
        id: Date.now(),
        version: "1.0",
        params: {
            temperature: Math.floor((Math.random() * 20) + 10),
            humidity: Math.floor((Math.random() * 20) + 10)
        },
        method: "thing.event.property.post"

    }
    console.log("payloadJson " + JSON.stringify(payloadJson))
    return JSON.stringify(payloadJson);
}

启动模拟脚本后，我们看到设备状态为在线，物模型数据中可以看到最新上报的温度和湿度值。
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在监控运维的日志服务里，也可以看到设备上报数据的日志。如下图：
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也可以无需编程，采用设备模拟器做设备行为模拟
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五、数据存储到数据库

首先，我们创建一个表格存储实例 IoTDataStore，建立一张数据表iot_data，以deviceName和timestamp为主键。如下图：
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在IoT企业实例，云产品流转中创建规则引擎，编写数据处理SQL，配置流转目的地为上面创建的数据库表。
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数据处理SQL编辑界面：
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数据流转到表格存储编辑界面：
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当设备有数据上报后，我们就可以在表格存储的iot_data表中实时看到存储的数据了。如下图：
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在企业实例的日志服务中，我们可以查看到完整的流转日志，协助我们排查数据链路异常。如下图：
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六、业务服务器实时接收数据

IoT场景中有些数据需要业务系统实时处理，这时我们可以通过服务端订阅AMQP方式，实时接收设备上报的数据。

首先，我们要在企业实例的服务端订阅中，创建一个新的消费组，用来接收特定类型的消息。如下图：
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然后，我们在云产品流转中创建规则引擎，编写数据处理SQL，配置流转目的地为上面创建的服务端订阅消费组。
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最后，我们在业务服务器编写程序，使用阿里云账号的AccessKey与IoT企业实例建立AMQP连接，参考代码如下：
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public static void main(String[] args) throws Exception {
        //参数说明
        String accessKey = "子账号accessKey";
        String accessSecret = "子账号accessSecret";
        String consumerGroupId = "消费组Id";
        String iotInstanceId = "企业实例Id";
        long timeStamp = System.currentTimeMillis();
        //签名方法：支持hmacmd5，hmacsha1和hmacsha256
        String signMethod = "hmacsha1";
        String clientId = "ecs_"+System.currentTimeMillis();
        
        String userName = clientId + "|authMode=aksign"
                + ",signMethod=" + signMethod
                + ",timestamp=" + timeStamp
                + ",authId=" + accessKey
                + ",iotInstanceId=" + iotInstanceId
                + ",consumerGroupId=" + consumerGroupId
                + "|";
        //password组装
        String signContent = "authId=" + accessKey + "&timestamp=" + timeStamp;
        String password = doSign(signContent,accessSecret, signMethod);
        //按照qpid-jms的规范，组装连接URL。
        String connectionUrl = "failover:(amqps://"+iotInstanceId+".amqp.iothub.aliyuncs.com:5671?amqp.idleTimeout=80000)"
                + "?failover.reconnectDelay=30";
        Hashtable<String, String> hashtable = new Hashtable<>();
        hashtable.put("connectionfactory.SBCF",connectionUrl);
        hashtable.put("queue.QUEUE", "default");
        hashtable.put(Context.INITIAL_CONTEXT_FACTORY, "org.apache.qpid.jms.jndi.JmsInitialContextFactory");
        Context context = new InitialContext(hashtable);
        ConnectionFactory cf = (ConnectionFactory)context.lookup("SBCF");
        Destination queue = (Destination)context.lookup("QUEUE");
        // Create Connection
        Connection connection = cf.createConnection(userName, password);
        ((JmsConnection) connection).addConnectionListener(myJmsConnectionListener);
        // Create Session
        // Session.CLIENT_ACKNOWLEDGE: 收到消息后，需要手动调用message.acknowledge()
        // Session.AUTO_ACKNOWLEDGE: SDK自动ACK（推荐）
        Session session = connection.createSession(false, Session.AUTO_ACKNOWLEDGE);
        connection.start();
        // Create Receiver Link
        MessageConsumer consumer = session.createConsumer(queue);
        consumer.setMessageListener(messageListener);
    }

在AMQP的回调中处理收到的业务数据，参考代码如下：

private static MessageListener messageListener = new MessageListener() {
        @Override
        public void onMessage(Message message) {
            try {
                  //如果要对收到的消息做耗时的处理，请异步处理，确保这里不要有耗时逻辑。
                byte[] body = message.getBody(byte[].class);
                String content = new String(body);
                String topic = message.getStringProperty("topic");
                String messageId = message.getStringProperty("messageId");
                String tag = message.getStringProperty("tag");
                logger.info("receive message"
                        + ",\n topic = " + topic
                        + ",\n messageId = " + messageId
                        + ",\n tag = " + tag
                        + ",\n content = " + content
                        +"\n");
                System.out.println();
                
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    };

启动业务服务器后，我们看到不断有设备数据流转过来，如下图：
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在企业实例的控制台，服务端订阅中，我们也可以看到消费组的运行情况，包括消费速率，消息堆积量，消费客户端列表，如下图：
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在企业实例的控制台，日志服务中，我们可以看到完整的消息流转日志，如下图：
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七、下达云端控制指令

业务系统通过调用IoT物联网平台提供的HTTPS API 可以给指定设备下发控制指令，调用过程如下：
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Pub API调用的参考代码：

const co = require('co');
const RPCClient = require('@alicloud/pop-core').RPCClient;

const options = {
    accessKey: "子账号accessKey",
    accessKeySecret: "子账号accessKeySecret"
};

//1.初始化 API Client
const client = new RPCClient({
    accessKeyId: options.accessKey,
    secretAccessKey: options.accessKeySecret,
    endpoint: 'https://iot.cn-beijing.aliyuncs.com',
    apiVersion: '2018-01-20',
});
// 指令内容
const payload = {
    washingMode: 2,
    washingTime: 30
};
//2.构建Pub API 请求
const params = {
    TopicFullName: "下行指令的Topic",
    MessageContent: new Buffer(JSON.stringify(payload)).toString("base64"),
    ProductKey: "产品ProductKey",
    IotInstanceId: "实例化Id",
    Qos: 1
};

co(function*() {
    //3.发起Pub API调用
    try {
        const response = yield client.request('Pub', params);

        console.log("Pub SUCCESS =====>", JSON.stringify(response));
    } catch (err) {
        console.log("Pub ERROR =====>", JSON.stringify(err));
    }
});

运行日志：
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在企业实例的控制台，日志服务中，我们也可以追踪到完整的下行链路日志，如下图：
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