使用谷歌云物联网和MQTT的环境站

描述

这项作业是为“罗马第一大学”的“物联网”课程完成的。但是，当然，经过多次更新，代码、使用的技术以及用户体验都发生了很大的变化和增加。这只是您将在我的 Github 上找到的最终项目的第一次尝试。

结构概述

 

这里的组件：

• 5个虚拟传感器，实现为简单的nodejs程序，使用MQTT协议与谷歌云平台交换遥测值；
• 谷歌云平台，提供Cloud IoT 核心和Pub/Sub API，用于管理连接、设备以及与 Web 应用程序交换的消息；
• 使用nodejs + express和一些其他相关框架构建的 web 应用程序；
• 用于存储的Mongodb NoSQL 数据库；

注意：我的 G ithub上提供的代码用于我的个人 google 帐户上的凭据。我没有上传密钥，如果你想运行它，你需要自己设置。

MQTT 简介

MQTT（消息队列遥测传输）是一种开放的OASIS和ISO 标准(ISO/IEC 20922) 轻量级的发布-订阅网络协议，用于在设备之间传输消息。该协议通常运行在 TCP/IP 之上；但是，任何提供有序、无损、双向连接的网络协议都可以支持 MQTT。它专为与需要“小代码足迹”或网络带宽有限的远程位置的连接而设计。

 

代理充当邮局，MQTT 不使用预期收件人的地址，而是使用名为“主题”的主题行，任何想要该消息副本的人都将订阅该主题。多个客户端可以从单个代理接收消息（一对多功能）。同样，多个发布者可以将主题发布给单个订阅者（多对一）。

请注意，在这种情况下，我们将使用多个发布设备，但只有一个订阅者，或者至少只有一个保存消息的订阅者，因为数据库通过 Web 仪表板连接到代理。

云平台设置

任何工程师都知道，谷歌提供的谷歌云平台是市场上最强大的云计算服务套件之一。在这个项目中，它被用作基于云的后端来控制 MQTT，并实现 Publish/Subscribe 消息传递模式。

设置非常简单，需要以下步骤：

• 访问谷歌云平台，选择物联网核心API；
• 创建一个寄存器和 5 个不同的设备（带有相应的键），每个传感器一个：温度、湿度、风向、风强、雨高；

 

• 使用 Pub/Sub API 向注册者添加主题和订阅；

一些有用的设置链接是：

• https://cloud.google.com/iot/docs/quickstart?authuser=1
• https://cloud.google.com/iot/docs/how-tos/devices?authuser=1

注意：拉取操作将需要身份验证，请确保创建服务帐户密钥，如以下链接中所述简单说明https://cloud.google.com/docs/authentication/getting-started

传感器

由于代码主要基于谷歌文档提供的代码，我不会深入解释，实际上它只需要快速设置和功能上的一些更改。publishAsync()

const direction = getRandomArbitrary(0, 360);
var date = parseInt(Date.now());
const payload = "virtual:"+" "+deviceId+" "+direction+" "+date;

console.log('Publishing message:', payload);
client.publish(mqttTopic, payload, {qos: 1});
publishAsync(mqttTopic, client, iatTime, 1, connectionArgs);

我们已将 Pub/Sub API 设置为每种遥测仅接受一个主题，因此我们需要指定从哪个设备发送消息，如代码所示。因此，发布的每条消息都由以下部分组成：

• “虚拟设备”指示器，为了与下一个任务兼容而引入
• deviceId，它告诉设备发送的遥测类型
• 遥测值
• 日期

假设我们不想丢失发送的任何值，我设置qos: 1, 以允许重传消息。

最后，要运行其中一个传感器，您只需更改以下设置

// SETUP         
const projectId = `your_project_ID`;
const deviceId = `your_device_ID`;
const registryId = `your_register_ID`;
const region = `your_region`;

然后运行：

$ node device_name.js

执行将导致：

 

这里是谷歌云平台的链接，指的是如何通过 MQTT 网桥发布：

• https://cloud.google.com/iot/docs/how-tos/mqtt-bridge?authuser=1#downloading_mqtt_server_certificates

网络应用程序

该代码基于类似 MVC 的结构，并使用了不同的技术使其看起来更好，但这些与本项目的主要目标无关，因此我将在结论中提供一些参考。

 

但是，图片显示了管理 MQTT 交互的代码部分。实际上，该listenForMessages()功能允许应用程序从 Google 云中提取消息，然后在将socket.io发送到主视图后保存遥测数据。

同样在这种情况下，要使用该代码，您只需要更改订阅设置并生成一个config/keys.js文件来放置猫鼬的 URI。然后你可以运行：

$ node app.js

至于其他部分，这里有一个指向 Google 文档相应部分的链接：

• https://cloud.google.com/pubsub/docs/pull

注意：要简单地将数据存储在 MongoDB 中，您可以通过以下链接在 mLab 中创建一个帐户：https ://mlab.com/ 。

结论

在主页上，应用程序将显示当前值，并在出现新值时刷新它们。相反，在其他页面上，您可以看到旧值。