物聯網雲平台開發實踐物聯網雲平台開發實踐

《物聯網雲平台開發實踐物聯網雲平台開發實踐》是2021年電子工業出版社出版的圖書，作者是陳麗，本書以物聯網相關行業所涉及的知識和技能為依據，以OneNET平台為依託，按照不同的協定設計了5個項目，並在了解物聯網雲平台框架的基礎上，在具體套用場景中，實現4種協定的軟硬體設計。

基本介紹

• 中文名： 物聯網雲平台開發實踐 
• 作者：陳麗
• 出版社：電子工業出版社
• ISBN：9787121398254

內容簡介

本書以物聯網相關行業所涉及的知識和技能為依據，以OneNET平台為依託，按照不同的協定設計了5個項目，並在了解物聯網雲平台框架的基礎上，在具體套用場景中，實現4種協定的軟硬體設計。本書具體內容包括以下幾部分：初識物聯網雲平台、基於HTTP協定的樹莓派CPU溫度監控系統、基於EDP協定的遠程智慧型家居系統、基於MQTT協定的溫濕度監測系統、基於TCP透傳協定的工業信息化系統。所有項目在設計方面循序漸進，在介紹雲平台架構及常用協定的基礎上，對各類協定均採用模擬器調試、代碼移植、加入底層硬體的方式開展實踐教學，實現底層硬體通過不同協定接入雲平台。本書套用性較強且在知識介紹方面通俗易懂，適用於物聯網套用技術、電子信息類專業的套用型本科高校、職業院校學生，以及對物聯網感興趣的從業人員。

圖書目錄

目錄

項目一 初識物聯網雲平台 1

任務一 了解雲平台 1

知識一 物聯網架構 1

知識二 常見雲平台 5

知識三 常見典型套用案例 6

任務二 創建一個雲平台套用 10

知識一 雲平台常用概念 10

實驗一 創建OneNET套用 12

任務三 選定一種協定 21

知識一 認識HTTP協定 21

知識二 物聯網設備特點及常見協定 25

知識三 各協定對比 28

任務四 API調試 29

知識一 HTTP報文 29

知識二 JSON數據格式 33

實驗一 API調試上傳數據點 37

實驗二 API調試運算元據流 43

思考與練習 46

項目二 基於HTTP協定的樹莓派CPU溫度監控系統 48

任務一 學會使用簡單的Python語言 48

知識一 認識Python 48

實驗一 Python開發環境搭建 50

知識二 Python編程方式 55

知識三 Python基本語法 59

知識四 Python變數和數據類型 61

知識五 Python常見語句 64

知識六 函式 67

知識七 安裝庫檔案 67

任務二 通過Python實現HTTP協定 69

實驗一 數據點上傳 69

實驗二 數據流查詢、更新、刪除 72

任務三 學會使用樹莓派 75

知識一 認識樹莓派 75

知識二 樹莓派系統安裝 78

知識三 樹莓派常用軟體 83

任務四 樹莓派CPU溫度監控系統 84

知識一 CPU溫度數據的存儲位置 85

知識二 通過Shell指令獲取CPU溫度數據 85

知識三 通過Python獲取溫度數據 87

實驗一 樹莓派CPU溫度監控系統 88

思考與練習 91

項目三 基於EDP協定的遠程智慧型家居系統 93

任務一 EDP協定調試 93

實驗一 創建EDP協定產品 94

實驗二 使用EDP調試軟體建立連線 95

實驗三 基於EDP調試軟體的數據上傳 99

實驗四 基於EDP調試軟體的命令下發 106

實驗五 基於EDP調試軟體的點對點通信 108

任務二 通過Python實現EDP協定 112

實驗一 建立連線 112

實驗二 數據上傳 117

實驗三 命令下發 123

實驗四 點對點通信 127

任務三 樹莓派控制硬體 132

實驗一 樹莓派控制點燈 132

實驗二 樹莓派採集溫濕度 136

任務四 基於EDP協定的遠程智慧型家居設計 138

實驗一 遠程溫濕度預警系統 138

實驗二 遠程智慧型燈控制系統 143

思考與練習 147

項目四 基於MQTT協定的溫濕度監測系統 148

任務一 認識MQTT協定 148

知識一 MQTT協定 148

知識二 OneNET平台不同版本的MQTT協定 152

任務二 基於模擬器的MQTT協定調試 153

知識一 token計算方法 153

實驗一 建立連線 155

實驗二 信息發布 158

實驗三 主題訂閱 160

實驗四 命令接收 163

任務三 基於Python的MQTT協定實現 166

知識一 庫檔案 166

實驗一 建立連線 167

實驗二 發布信息 170

實驗三 訂閱主題/取消訂閱 173

實驗四 接收平台下發命令 176

任務四 基於MQTT協定的溫濕度監測系統設計 179

實驗一 基於樹莓派的溫濕度監測系統 180

實驗二 基於樹莓派的遠程LED控制系統 183

思考與練習 186

項目五 基於TCP透傳協定的工業信息化系統 187

任務一 認識TCP透傳協定 187

知識一 TCP透傳協定 187

知識二 Lua腳本 188

實驗一 基於模擬器的TCP透傳協定調試 194

任務二 基於DTU的工業信息化系統 200

知識一 認識DTU 200

知識二 DTU常用接口 201

實驗一 DTU參數配置及設備登錄 203

實驗二 基於DTU的工業系統實現 208

思考與練習 211

參考文獻 212

出版背景

前言

隨著“新基建”的提出，數位化革命的進程勢必進一步加速，並促進物聯網各層級涉及的新型基礎設施建設。雲平台作為其中不可缺少的部分，發展越來越迅速，以阿里巴巴、騰訊、三大運營商為代表的國內“巨頭”們都在這一領域有著重點部署。在物聯網領域，雲平台的套用越來越廣，除了智慧型家居、智慧農業、智慧交通等傳統套用領域，工業領域的物聯網需求也越來越大。通過雲平台對生產數據和能耗進行遠程監測、遠程控制生產等，不僅可以最佳化生產，還可以更好地實現個性化定製，是智慧型製造的發展趨勢。

教學目標

雲平台開發究竟需要做什麼？本書以能夠選擇協定、懂協定參數、能夠進行代碼移植為教學目標，使學生經過項目化的學習，對HTTP協定、EDP協定、MQTT協定、TCP透傳協定有一個深入的理解，並通過模擬器調試、Python代碼移植、加入底層硬體的教學安排，由易到難，讓學生終可以採用不同協定自行搭建簡單的物聯網項目，實現底層硬體與雲平台的信息互動。

本書內容

本書設定了5個項目。

項目一 初識物聯網雲平台

本項目在介紹雲平台相關概念的基礎上，搭建簡單的雲平台套用，通過對協定的初步介紹，以常見的HTTP協定入手，進行網頁版API調試，實現數據上傳及完整的雲平台套用開發。

項目二 基於HTTP協定的樹莓派CPU溫度監控系統

本項目在項目一的基礎上，進行Python代碼移植，實現在Windows端的雲平台數據互動，進一步將代碼移植到樹莓派硬體中，並將樹莓派硬體採集的信息上傳至雲平台。

項目三 基於EDP協定的遠程智慧型家居系統

本項目採用EDP協定，在完成調試工具調試的基礎上，進行代碼移植，實現數據的上傳和下發，並結合硬體系統，實現感測器數據云端監測、遠程控制等功能。

項目四 基於MQTT協定的溫濕度監測系統

本項目採用主流MQTT協定，在完成模擬器調試的基礎上，進行代碼移植，實現數據發布、訂閱、命令接收。在硬體系統上，進行完整項目開發。

項目五 基於TCP透傳協定的工業信息化系統

本項目基於TCP透傳協定，在調試工具實現數據透傳的基礎上，以DTU為硬體，在完成DTU配置後，連線RS-232接口，實現信息的互動。

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為什麼是OneNET平台

長期以來，物聯網雲平台教學更注重與底層硬體的關聯，對協定的關注較少。在脫離底層硬體後，學生自行開發的能力較弱。因此，本書選擇了並不只針對教學的通用雲平台。搭建雲平台的企業很多，“巨頭”們都在布局，OneNET平台是中國移動的產品，重點布局物聯網，並且協定種類多，開發難度適中，適合物聯網相關專業的學生、創客、物聯網開發人員進行學習。

為什麼是Python

本書在考慮採用哪種語言時，C語言、Python、C#等都曾在考慮範圍內，終選擇了Python。主要原因有以下幾方面：Python越來越熱門，語言本身優勢明顯；Python簡單易讀，在移植代碼方面，減少了複雜代碼對讀者理解協定的干擾，非常適合協定的學習；帶Python的硬體可以較為方便地實現機器視覺等人工智慧場景。

為什麼是樹莓派

完整的物聯網系統需要軟硬體的搭配使用。在選取底層硬體時，本書曾考慮過帶Wi-Fi模組的單片機系統，但是單片機一般採用C語言開發，也需要進行複雜的代碼移植。初學者在不熟悉協定的情況下，還要解析複雜的C語言代碼，很難做到兩者兼顧。樹莓派作為自帶作業系統的硬體，在性能強大的同時，可以直接使用Python軟體，並且在Windows系統上調試好的代碼，可以直接移植到底層硬體中。另外，樹莓派具有豐富的I/O口，使其在信息採集、外設控制方面非常方便，也使我們在教學過程中更關注云平台協定、架構等方面。

為什麼要用DTU

使用DTU的初衷與設定TCP透傳的初衷是一致的，對於一些不能重新開發、離散且距離遠的設備而言，採用DTU模式無疑是快實現數位化的方式。這類硬體只需要進行配置，就可以實現與雲平台進行信息互動的功能，使用非常方便。

本書的撰寫過程離不開企業人員的大力支持。在此，特別感謝中移物聯網開放平台部OneNET資深工程師張鵬飛在協定、軟體方面的支持，本書所使用的EDP協定的SDK檔案“edp_SDK”、Lua腳本均由其提供。同時，特別感謝中移物聯網開放平台部OneNET運營經理李倫、黃浩、倪雪在資源協調、課程推廣，以及雲平台架構等相關內容方面給予的幫助和支持。另外，感謝蘇州易泰勒電子科技有限公司軟體部門總監黃海鵬在軟體調試方面給予的幫助和支持，感謝蘇州易泰勒電子科技有限公司董事長夏興隆、蘇州貝亞特精密自動化機械有限公司總經理施東升在硬體方面給予的幫助。物聯網開發離不開網路，強大的社區、豐富的資源為物聯網開發提供了便利。本書在撰寫過程中，也參考了大量的開源資料，在此也感謝在網路上分享知識和問題解決方案的各位“大牛”，使得本書的編寫更加順利。

由於本人學識和水平所限，書中難免存在疏漏和不足之處，懇請廣大讀者批評指正。

編著者

2020.4

作者簡介

陳麗，女，博士畢業，就職於蘇州工業職業技術學院，承擔“物聯網雲平台套用開發”“感測網技術與套用”“物聯網終端套用開發”等課程的教學。