物联网系统搭建

实验项目名称

构建物联网系统

实验目的

掌握物联网系统的一般构建方法。

实验要求：

1．构建物联网系统，实现前后端的交互。

实验内容：

• CS模式+MQTT（不带数据分析处理功能）

实现智能设备与应用客户端的交互（智能设备发送数据在应用客户端上显示，应用客户端发送数据在智能设备上显示）

二、步骤

单击开始菜单，输入cmd，选择以管理员身份运行。(可以说一下powershell的区别)

1. 在命令行里输入cd 并单击鼠标右键，会粘贴刚才复制的EMQX的bin目录，然后回车键，意为跳转目录至 E:\emqx-5.3.2-windows-amd64\bin
2. 安装EMQX服务，执行命令：.\emqx.cmd install
   此命令只需要运行一次，以后再开机就不用执行它了。
3. 卸载EMQX服务，执行命令：.\emqx.cmd uninstall
4. 提示ChangeServiceConfig 成功，则说明服务安装成功

1. 启动 emqx服务，输入命令：.\emqx.cmd console
2. 启动 emqx服务，输入命令：.\emqx.cmd console
   提示EMQX 版本号 is running now!，则说明运行成功

1. 浏览器输入localhost:18083回车，即可访问EMQX控制台，在登录页面输入初始化账号 ：用户名：admin 密码：public
2. 输入初始密码后，会跳转到修改密码页面，修改初始密码
3. 单击确定后。出现如下界面，说明EMQX安装完成.
4. 双击打开下载的MQTTX-Setup-1.9.7-x64.exe，开始安装MQTT客户端,选择安装目录，点击完成
5. 不习惯英语话，可以先设置软件为中文。单击设置齿轮按钮，在第一项Language语音选择菜单中选择简体中文，整个界面即刻变成中文界面
6. 测试连接：单击连接按钮，单击新建连接按钮，来创建一个新连接

接下来按如下操作步骤来创建连接

（1）名称随便输入，我这里输入的是test

（2）Client ID默认即可

（3）服务器地址为刚才创建的MQTT本地服务器，因为客户端在同一台电脑上，所以地址为127.0.0.1,当然你使用你的局域网的IP地址也是可以的,你可以使用ipconfig来查看.

（4）端口号默认1883

（5）然后单击右上角的连接按钮

（6）我这里创建了两个来模拟发表方和订阅方,这里的ip地址是不一样的,一个表示本地回环地址,一个就是IP地址,如果使用云服务器这里就填写IP地址只是我这里的在自己的电脑上模拟的云服务器所以就可以使用本地回环地址.

（7）sub这里我是订阅方,订阅的主题A当pub发布方发布A主题时,就会接收到该信息.

1. node验证:由于node-red是基于node.js的，首先要确保机器上是否安装，使用指令查询node版本：node -v

1. 如果没有版本信息，请先安装：node.js卸载、安装、配置详解
   如果已经安装，可点击跳转到下一步

1. nodered安装:跳过SSL证书检查,执行命令：npm set strict-ssl=false

1. 清除npm缓存，执行命令：npm cache clean –force

1. 将Node-RED安装为全局模块有两种方式：

（1）在cmd下执行以下命令：npm install -g --unsafe-perm node-red使用该种方式安装的为系统默认的版本。

（2）指定安装的版本：npm install -g --unsafe-perm node-red@版本号

#示例

npm install -g  node-red@2.2.2

1. 安装完成后，运行node-red的简单方法是在命令提示符下使用命令:node-red
2. 键入后，在浏览器地址栏中输入http://127.0.0.1:1880/即可进入nodered

这个是简易版,但是我们的目标不是这个而是系统的搭建,要看这个地址,就要在傍边的dashboard里面的Layout的最右边的分享按钮点击它就行了

 

1. APP的流程框图

1. APP框图
2. UrsPahoMqttClient1的Broker就是你服务器的IP地址,字面翻译是指代理,比如移动就是一个代理商.一开始我使用的是MQTT官网的公共服务器但是它是有人数上限的可用的机会很少,使用的是broker.emqx.io,这个是一个域名其中emqx.io是顶级域名（或二级域名，取决于io的层级），而broker是该顶级域名下的一个子域名。但是我有自己部署的服务器,没有域名啊,但是域名和IP是通过DNS映射对应起来的,我就试了试IP,就成了.除了这里能写你返回设计这里点击拓展,侧面的属性也能改,两者容易冲突.
   计时器确保连接并显示状态
3. 这里就是一个发布一个主题消息指挥灯亮灭并对话框显示告警信息.
4. 这里是用的多行字符串来解析的,因为正好这里就有这个功能并且可以直接转成键值对然后寻找需要的数值,当然也可以使用Web客户端的,它有JSON的格式解析,需要用到API.总体用法差不多,格式转换.

调试与结果测试：
以下就是APP界面完美的实现我现在需要的功能

以下是当我当我按下灯打开时,发送给模拟智能设备的主题信息,和模拟前端需要发送给后端APP的数据.

心得体会: 主要写在实验过程中遇到什么问题及如何解决问题等

1,UsPahoMqttClient1 中的 Broker 指的是你服务器的 IP 地址，在字面上它被翻译为“代理”，就像移动运营商作为一个中介服务商那样。起初，我使用的是 MQTT 官网提供的公共服务器，但它有用户数量的限制，而且可用的机会很少。我那时使用的是 broker.emqx.io，这是一个域名，其中 emqx.io 是顶级域名（或者根据 .io 的层级划分，它可能是二级域名），而 broker 是这个顶级域名下的一个子域名。

但是，我自己部署了一台服务器，没有为它注册域名。不过，域名和 IP 地址是通过 DNS（域名系统）进行映射对应的。因此，我尝试直接使用了服务器的 IP 地址，结果成功了。

除了可以在指定的位置填写和修改 Broker 地址外，你还可以点击“拓展”按钮，在侧面的属性栏中也能进行修改。不过需要注意的是，这两个地方的修改容易产生冲突，因此在操作时需要格外小心。
2,WEB客户端的json转换,没有直接的json转换,所以我采用的是多行字符串转键值对.
3, 步骤一：安装MQTT客户端（模拟智能设备）

在这一步中，我使用了MQTT客户端工具EMQ来快速测试MQTT服务。通过这一工具，我能够模拟智能设备，向MQTT服务器发送数据，并接收来自服务器的消息。这一过程让我对MQTT的基本通信原理有了更直观的理解。同时，我也通过观看相关的视频教程，如“07-MQTTX客户端工具的使用”，进一步加深了对MQTT客户端使用的掌握。

步骤二：安装MQTT服务器EMQX（模拟云服务器）

接下来，我安装了MQTT服务器EMQX，以模拟云服务器的角色。EMQX是一款开源的、高性能的物联网消息中间件，它支持MQTT协议，能够处理大量的并发连接和消息传输。通过安装和配置EMQX，我成功搭建了一个MQTT服务器环境，为后续的智能设备与应用客户端之间的数据交互提供了基础。在安装过程中，我参考了EMQX的官方文档和视频教程，如“05-MQTT入门案例-EMQX环境搭建”，这些资源对我顺利完成安装和配置起到了很大的帮助。

步骤三：开发应用客户端（App Inventor + MQTT插件）

最后一步是开发应用客户端。我选择了Google App Inventor这一完全在线开发的Android编程环境，它使用积木式的堆叠法来完成Android程序，大大降低了编程的门槛。在开发过程中，我使用了App Inventor的MQTT插件来实现与MQTT服务器的通信。通过这一插件，我能够轻松地将应用客户端与MQTT服务器连接起来，实现数据的发送和接收。同时，我也观看了相关的视频教程和课程讲义，如“App Inventor-零基础Android移动应用开发”和“试用新发现的APPinventor的MQTT插件记录”，这些资源对我理解和掌握App Inventor及MQTT插件的使用起到了很大的帮助。