在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，傳感器與服務器的通信、信息的收集以及MQTT協(xié)議都是可以考慮的方案之一。MQTT通常用于需要低功耗和低帶寬的場景，如物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、傳感器網(wǎng)絡、移動應用等。它的輕量級和高效特性使其非常適合在資源受限的設(shè)備和不可靠網(wǎng)絡環(huán)境中使用。

什么是MQTT協(xié)議？

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是一種輕量級的消息傳遞協(xié)議，專為資源受限的設(shè)備和低帶寬、不可靠網(wǎng)絡環(huán)境設(shè)計。它最初由IBM開發(fā)，現(xiàn)已成為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的標準協(xié)議之一。MQTT的主要特點包括：

①發(fā)布/訂閱模型：MQTT使用發(fā)布/訂閱（Pub/Sub）通信模式，這與傳統(tǒng)的請求/響應模型不同。在這種模式下，客戶端可以發(fā)布消息到某個主題（Topic），而其他對該主題感興趣的客戶端可以訂閱該主題，并接收相應的消息。

②輕量級和高效：MQTT協(xié)議頭部非常小，開銷低，適用于帶寬受限的網(wǎng)絡環(huán)境。

③可靠性：MQTT提供了三種不同的服務質(zhì)量（QoS）級別，確保消息的傳遞可靠性：

QoS 0：最多一次傳遞（At most once）

QoS 1：至少一次傳遞（At least once）

QoS 2：只有一次傳遞（Exactly once）

④持久會話：MQTT支持持久會話，即客戶端斷開連接后，服務器可以保存該客戶端的訂閱信息和未接收的消息，當客戶端重新連接時，可以繼續(xù)接收未接收的消息。

⑤保留消息：發(fā)布者可以發(fā)送一條帶有保留標志的消息，服務器會保存這條消息，并在有新的訂閱者訂閱該主題時，將這條消息發(fā)送給訂閱者。

⑥遺囑消息：客戶端可以在連接時指定一條遺囑消息，當客戶端意外斷開連接時，服務器會將這條遺囑消息發(fā)布到指定的主題。

⑦安全性：MQTT可以通過TLS/SSL進行加密，確保傳輸數(shù)據(jù)的安全性。此外，MQTT還支持用戶名和密碼認證機制。

OneNet平臺準備

首先，在OneNet平臺創(chuàng)建一個產(chǎn)品。OneNET平臺官網(wǎng)地址：https://open.iot.10086.cn

在「物聯(lián)網(wǎng)開放平臺」中找到「產(chǎn)品開發(fā)」，然后創(chuàng)建一個新的產(chǎn)品。

在產(chǎn)品品類中，提供了一些預設(shè)的模版，可以直接使用。

根據(jù)實際使用情況填入信息即可。為了方便后續(xù)數(shù)據(jù)觀察，數(shù)據(jù)協(xié)議選擇數(shù)據(jù)流協(xié)議，以便后續(xù)建立可視化模版。

確保接入?yún)f(xié)議為MQTT，其他信息根據(jù)實際情況進行設(shè)置。確認無誤后創(chuàng)建新的產(chǎn)品。

成功創(chuàng)建產(chǎn)品后，可以在產(chǎn)品開發(fā)頁面看到剛才創(chuàng)建的產(chǎn)品。接著，進入產(chǎn)品開發(fā)頁面。

添加一個數(shù)據(jù)流模版，數(shù)據(jù)流名稱、單位名稱及單位符號根據(jù)實際情況填寫。這里為了演示，模擬采集環(huán)境的溫濕度情況。

創(chuàng)建成功后，記錄下創(chuàng)建的數(shù)據(jù)流模版名稱，稍后發(fā)布消息需要用到。

接下來需要創(chuàng)建新的設(shè)備。在設(shè)備接入管理中的設(shè)備管理頁面，點擊添加設(shè)備。

在所屬產(chǎn)品中選擇剛才創(chuàng)建的產(chǎn)品，在設(shè)備名稱中自定義設(shè)置一個設(shè)備名稱。其他信息根據(jù)情況設(shè)置。

成功配置后，可以在設(shè)備管理中看到剛才創(chuàng)建的設(shè)備。

隨后，點擊詳情，進入設(shè)備相關(guān)頁面?？梢钥吹揭恍┗拘畔?，如設(shè)備ID、產(chǎn)品ID、設(shè)備名稱及設(shè)備密鑰。記錄下這些數(shù)據(jù)，之后連接與通訊需要用到。

MQTT連接通訊元素

成功創(chuàng)建OneNet產(chǎn)品后，準備MQTT連接通訊所需的三要素及訂閱發(fā)布主題。

MQTT三要素

使用標準的MQTT三要素通訊，需要了解產(chǎn)品的連接地址、端口、ClientID、UserName、Password。連接地址、端口在產(chǎn)品相關(guān)手冊中可以找到。在產(chǎn)品文檔中搜索“MQTT地址”即可快速定位到接入地址及端口。

注意：

MQTT接入地址可能發(fā)生變化，實際接入地址請以實際文檔說明為準。

ClientID、UserName在設(shè)備詳情中可以直接得到，Password需要經(jīng)過key計算得到token。

具體的Token算法可以通過產(chǎn)品手冊了解。這里使用官方提供的工具進行計算。

官方下載地址：https://open.iot.10086.cn/college/video/onenet-portal/2024-04-19/17134946071850.exe

軟件中的「res」在手冊中闡述了相關(guān)參數(shù)?！竐t」為時間戳：

根據(jù)手冊中的介紹格式：products/{產(chǎn)品ID}/devices/{設(shè)備名稱}，將產(chǎn)品ID與設(shè)備名稱進行修改，即可得到res值。

et為時間戳，填寫過期時間。這里為了演示，直接填寫「9999999999」。

注意：et是unix時間，通常不建議直接設(shè)置為9999999999。

key是設(shè)備密鑰，將對應的值填入即可。確認填入信息無誤后，即可生成MQTT連接需要的Password。

到這里我們就準備好了MQTT連接的所有要素：連接地址、端口、ClientID，UserName，Password。

訂閱與發(fā)布主題

接下來，還需要獲取上報與接收的訂閱發(fā)布主題。同樣，這里我們通過手冊也可以找到官方發(fā)布的訂閱與發(fā)布主題屬性。

需要根據(jù)實際的使用情況選用適合的訂閱與發(fā)布。這里找到我們需要的訂閱與發(fā)布主題。本次演示使用【訂閱全部主題】以及【上報數(shù)據(jù)點】這兩個訂閱與發(fā)布主題。

訂閱全部物模型相關(guān)主題：$sys/{pid}/{device-name}/#

設(shè)備上傳數(shù)據(jù)點請求：$sys/{pid}/{device-name}/dp/post/json

根據(jù)手冊中的要求，將「設(shè)備名稱」以及「產(chǎn)品ID」填入即可。

發(fā)布消息

確認連接地址與訂閱發(fā)布主題后，了解發(fā)布消息時使用的格式。這里演示使用數(shù)據(jù)流payload格式進行發(fā)布。payload示例如下：

{"id": 123,"dp": {"數(shù)據(jù)流名稱": [{"v": #值}],"數(shù)據(jù)流名稱": [{"v": #值}]}}

這里演示上報的是溫度與濕度，將準備的溫度與濕度名稱填入即可。

連接測試

接下來，即可開始使用設(shè)備連接。這里首先我們確認下得到的參數(shù)是否能夠正常連接與通訊。

MQTTX模擬通訊

使用MQTT相關(guān)軟件進行模擬，演示使用的是MQTTX軟件進行模擬，首先將連接要素填入對應的位置。

注意：這里可能會由于MQTT版本導致連接錯誤。目前嘗試「MQTT 3.1.1」版本可以正常連接。需要特別留意版本。

隨后將準備好的發(fā)布與訂閱主題填入對應的位置。隨后嘗試連接，如果成功連接到OneNet平臺，在設(shè)備管理中我們可以看到設(shè)備在線的提示。

接下來我們再把訂閱與發(fā)布主題填入對應的位置。

準備就緒，接下來即可開始嘗試進行發(fā)布消息，根據(jù)前面準備好的payload消息填入對應的位置。然后發(fā)布消息。

可以看到，成功發(fā)送消息后，服務器返回了一個消息，告訴我們“id：xxx”的消息已經(jīng)收到。我們返回OneNet平臺的設(shè)備管理中的數(shù)據(jù)流可以看到剛才發(fā)布的消息已經(jīng)成功收到。

實物連接與通訊

確認獲取的參數(shù)都無誤后，接下來我們可以通過一個實際的設(shè)備進行模擬實際使用中的情況。在實際使用中，設(shè)備可能多種多樣，這里為了方便，使用一個串口服務器進行模擬。關(guān)于產(chǎn)品的使用可以根據(jù)產(chǎn)品手冊或者相關(guān)視頻了解，這里具體不展開講解。首先將產(chǎn)品設(shè)置為MQTT工作模式，并將對應的參數(shù)分別填入。

確認無誤后，保存參數(shù)并重啟，稍等片刻，在OneNet中的設(shè)備管理頁面查看是否正常接入。

這里為了方便演示，我們使用電腦模擬溫度采集模塊，將采集到的溫濕度數(shù)據(jù)進行處理后通過串口發(fā)送給串口服務器。這里使用一個串口工具，將剛才我們準備好的上報消息，直接通過串口發(fā)送至串口服務器。

然后觀察OneNet平臺是否能夠正常收到數(shù)據(jù)。

可以看到，OneNet成功收到了串口服務器上報的消息。

可視化界面

到這里，關(guān)于產(chǎn)品的MQTT連接與通訊就全部完成了。但目前觀察產(chǎn)品上報的數(shù)據(jù)有些繁瑣，OneNet可以自行開發(fā)簡單的云平臺。我們根據(jù)這里的演示，建立個數(shù)據(jù)可視化的平臺。我們在物聯(lián)網(wǎng)平臺中，找到應用開發(fā)中的數(shù)據(jù)可視化。

首先，我們新建一個項目。這里OneNet提供了一些模版可以直接使用，我們可以直接使用或者自己新建。

這里我們只是為了演示，所以使用一個空白模版，自己創(chuàng)建一個頁面。

完成后，進入項目進行編輯。

接下來我們就可以看到一個可視化的編輯頁面，可以根據(jù)自己喜好進行設(shè)計。這里我們只是為了演示效果，所以任意選擇一個圖標表示即可。

隨后，我們將數(shù)據(jù)綁定。在右側(cè)的數(shù)據(jù)頁面中，選擇管理數(shù)據(jù)源。

數(shù)據(jù)類型選擇物聯(lián)網(wǎng)平臺。其中名稱設(shè)定為我們的數(shù)據(jù)流名稱，UserID是OneNet用戶管理頁面中可以找到。

accessKey就是設(shè)備密鑰，產(chǎn)品ID、設(shè)備名稱都可以在設(shè)備的詳情中可以找到。

填寫完成后，數(shù)據(jù)流會自動匹配，下拉即可看到剛才我們設(shè)置的兩個屬性。

刷新時間與獲取點數(shù)任意設(shè)置即可。完成后點擊創(chuàng)建。

隨后下拉剛才我們創(chuàng)建的數(shù)據(jù)源，即可看到已經(jīng)獲取到了數(shù)據(jù)。

同樣，我們用同樣的方法再把濕度創(chuàng)建為濕度數(shù)據(jù)。

接下里即可開始綁定數(shù)據(jù)。選擇剛才創(chuàng)建的數(shù)據(jù)源，隨后，需要根據(jù)要求，在數(shù)據(jù)過濾器中設(shè)置對應數(shù)據(jù)。

然后點擊數(shù)據(jù)處理結(jié)果，檢查輸出數(shù)據(jù)是否符合要求。

同樣的方法，設(shè)置濕度、溫度顯示。

隨后，確認無誤后，保存發(fā)布項目，即可通過鏈接訪問。

復制連接，然后確認發(fā)布，通過鏈接，檢查是否能夠成功訪問。

隨后，我們再使用串口工具上報數(shù)據(jù)，檢查數(shù)據(jù)是否能夠同步刷新。

產(chǎn)品推薦

億佰特串口服務器產(chǎn)品涵蓋單串口服務器、多串口服務器、Wi-Fi串口服務器以及串口服務器模組等，可提供串口轉(zhuǎn)網(wǎng)絡功能，能夠?qū)⒋跀?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)，實現(xiàn)串口與網(wǎng)絡的雙向透明傳輸。被廣泛應用于考勤系統(tǒng)、機房監(jiān)控、電力監(jiān)控等場景。