4G DTU設備通過MQTT協(xié)議連接阿里云實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸

前言

該實例中以4G DTU作為參考設備，理論上支持MQTT的設備均可參考使用。

阿里云調(diào)試

首先創(chuàng)建阿里云賬號并登陸登錄(如果已有阿里云賬號則無需注冊直接登陸即可)

登錄阿里云后點擊“控制臺”->通過搜索“物聯(lián)網(wǎng)平臺”進入到物聯(lián)網(wǎng)平臺

進入到物聯(lián)網(wǎng)平臺后點擊“立即開通”進入物聯(lián)網(wǎng)平臺管理界面。(如果已經(jīng)開通過了的則會接直接進入到物聯(lián)網(wǎng)平臺的管理界面)

然后選擇“公共實例”

選擇“設備管理”->“產(chǎn)品”->“創(chuàng)建產(chǎn)品”

根據(jù)下圖或自身理解創(chuàng)建一個產(chǎn)品

創(chuàng)建完產(chǎn)品后，推薦先執(zhí)行“添加設備”；在設備成功連上阿里云后再來根據(jù)自身需求“定義物模型”。

創(chuàng)建設備

通過上一步驟直接跳轉(zhuǎn)到設備添加界面；或通過“設備管理”->“設備”->“選擇剛創(chuàng)建的產(chǎn)品”->“添加設備”跳轉(zhuǎn)到設備添加界面。

設置DeviceName，該參數(shù)為“一機一密”連接方式的重要參數(shù)之一，2/4G設備推薦使用設備的IMEI號作為識別碼，可以通過AT+GSN指令查詢設備的IMEI。

直接點擊“前往查看”；或點擊“完成”后再點擊“查看”前往設備的詳細信息界面。

進入設備詳情界面后，可以點擊DeviceSecret旁的“查看”來打開設備證書，其中包含了“一機一密”連接方式所需要用到的3個重要參數(shù)，后面簡稱“三元組”。

DTU參數(shù)配置

此文檔以TAS_LTE_363為例，其余支持MQTT的設備可供參考。

方式一：MQTT透傳

我司提供“阿里云物聯(lián)平臺配置_32.exe”參數(shù)生成工具，如果沒有可以聯(lián)系銷售或技術(shù)獲取。首先打開參數(shù)生成工具，將1.4章節(jié)中復制得到的“三元組”直接粘貼到工具中，或者3條分別填入對應位置均可；再分別填入TimeStamp和ClientID，完成后點擊“生成”即可。

經(jīng)過上一步后，我們得到了DTU所需的通用MQTT連接參數(shù)，先將連接參數(shù)配置進DTU。

配置完連接參數(shù)，如需測試數(shù)據(jù)透傳，還需要配置訂閱和推送的主題?？梢詮?/span>設備的“Topic列表”->“自定義Topic”中找，一般使用update和get這兩個主題。

注意：如果從產(chǎn)品的Topic類列表中得到的主題會帶有${deviceName}，需要替換成具體設備的deviceName之后才能使用，例如本例中的866262044292042。

如下圖，得到訂閱和推送的主題后，就可以完成DTU的所有基本配置了。在工具上填完所有參數(shù)后，點擊“一鍵配置參數(shù)”將參數(shù)配置進DTU，當配置完成后點擊“重啟設備”即可。

方式二：阿里云直連

TAS_LTE_363系列提供了阿里云直連功能，方便阿里云的直接配置接入。在工具中選擇“阿里云直連”模式，將“三元組”配置到相應的位置即可，主題選用了get和update主題。填寫完參數(shù)后點擊“一鍵配置參數(shù)”，提示配置完成后點擊“重啟設備”即可。

數(shù)據(jù)收發(fā)測試

正常情況下，如果設備已插卡插天線，那么重啟之后設備會自行連接服務器。當連上服務器時，Link燈常亮，默認開啟連接狀態(tài)上報，串口還會收到連接狀態(tài)信息“+STATUS: 1,MQTT CONNECTED”。

連上服務器之后在右下角窗口發(fā)送數(shù)據(jù)，就可在平臺的“運維監(jiān)控”->“日志服務”->“上行消息分析”中看到。

如果需要查看詳細內(nèi)容可以點“查看”查看詳情。

平臺上數(shù)據(jù)下發(fā)可以通過get主題下發(fā)，點擊設備的“Topic列表”->“自定義Topic”->“發(fā)布消息”即可打開發(fā)布消息界面，輸入相應內(nèi)容（僅支持ASCII）后確認即可。

設備端會收到相應的數(shù)據(jù)。

物模型測試

在建立連接并成功透傳數(shù)據(jù)之后，如何進一步滿足客戶需求并應用到真實的監(jiān)控環(huán)境中，阿里云已經(jīng)提供了物模型的功能來方便用戶實現(xiàn)監(jiān)控功能。本例中，我們實現(xiàn)了一個485接口、MODBUS協(xié)議的溫濕度傳感器的遠程監(jiān)控。

注意：該示例涉及一定的編程。

MODBUS傳感器數(shù)據(jù)寄存器

定義物模型

本例中，我們創(chuàng)建的是自定義項目，所以是一個空的物模型，所有屬性可以根據(jù)自身需要添加。通過“產(chǎn)品”->“查看”->“功能定義”->“編輯草稿”打開物模型管理界面。

通過“添加自定義功能”打開編輯界面，根據(jù)自身開發(fā)需要，填入相應的內(nèi)容，例如本例中我們需要監(jiān)控的是溫度和濕度這兩個屬性，逐個添加即可。

創(chuàng)建完屬性后，點擊“發(fā)布更新”即可完成物模型的定義，相當于給該產(chǎn)品下的設備添加了兩個屬性，用于平臺端監(jiān)控。

數(shù)據(jù)點上傳

在完成上一步“定義物模型”后，我們已經(jīng)可以在相應設備的運行狀態(tài)界面看到自己所添加的2個屬性了。接下來關(guān)于物模型數(shù)據(jù)點的上傳（屬性上報），這邊主要介紹透傳/自定義以及ALink協(xié)議兩種方式。

方式一：ALink JSON格式

該方式需要設備具有主動上報及數(shù)據(jù)組包能力，采用ICA 標準數(shù)據(jù)格式 （Alink JSON）：設備按照物聯(lián)網(wǎng)平臺定義的標準數(shù)據(jù)格式生成數(shù)據(jù)，然后上報數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)格式類型及通訊主題如下：

首先需要更改DTU的主題配置，如下圖所示

注意：上圖中{productKey}和{deviceName}需要替換成自身設備對應的參數(shù)，例如：/sys/a1PHcbsgASq/866262044292042/thing/event/property/post

完成DTU的配置更改并重啟后，我們即可來上傳數(shù)據(jù)進行測試，我在配置工具右下角輸入框輸入如下內(nèi)容并發(fā)送，就可以在平臺上的“設備”->“運行狀態(tài)”中看到數(shù)據(jù)的實時變化。

{

  "method": "thing.event.property.post",

  "id": "4",

  "params": {

    "Temperature": 45.1,

    "Humidity": 60.3

},

  "version": "1.0"

}

注意：目前該ALink JSON格式數(shù)據(jù)需要由客戶設備自行生成后傳給DTU，若設備無法實現(xiàn)可以參考方式二。

方式二：透傳/自定義

設備上報原始數(shù)據(jù)如二進制數(shù)據(jù)流，阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺會運行您在控制臺提交的數(shù)據(jù)解析腳本，將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成標準數(shù)據(jù)格式后，再進行業(yè)務處理。通過這種方式通訊的話，我們需要將主題配置為物模型通訊Topic，如下圖所示。

這里我們只測試透傳上行，DTU配置如下圖所示，修改推送和訂閱的主題，點擊“一鍵配置參數(shù)”來保存配置。

由于傳感器并不會主動上報數(shù)據(jù)，所以需要DTU去輪詢采集，我們可以使用自定義輪詢這個功能來完成采集的工作，配置完保存重啟。如下圖所示：

配置完DTU之后，我們就需要根據(jù)自己設備透傳至云端的數(shù)據(jù)來編寫“數(shù)據(jù)解析腳本”，本例以JavaScript腳本為例。

注意：必須了解清楚自己上傳數(shù)據(jù)的形式再來編寫腳本。

本例中我們已經(jīng)配置了DTU每10秒向溫濕度傳感器發(fā)送一條查詢指令，正常情況下，溫濕度傳感器在收到指令后會回復數(shù)據(jù)，這里我以其中一次返回舉例，傳感器返回HEX格式的數(shù)據(jù) 01 04 04 00 EB 01 E2 0A 69 共9字節(jié)。

如果不了解MODBUS RTU協(xié)議也不要緊，只要清楚這里我要用到數(shù)據(jù)中的第4/5/6/7這4個字節(jié)即可。其中4,5字節(jié)合起來是一個整型數(shù)int16，00 EB轉(zhuǎn)換成10進制之后為235，根據(jù)本章之前提到的圖1中描述，235/10=23.5℃即為真實溫度值；同理，6,7兩個字節(jié)表示的是濕度，轉(zhuǎn)換后為482/10=48.2，則此時的實際濕度為48.2%。了解了自己所需要的數(shù)據(jù)后，我們可以看如下腳本：

腳本編寫完成后，可以將腳本復制到此處

腳本可以進行模擬測試，在下圖模擬輸入框中填入設備上報的原始數(shù)據(jù)，點擊“執(zhí)行”

點擊“執(zhí)行”后如果腳本正確即可解析得到相應的ALink JSON格式的數(shù)據(jù)，確認解析正確后點擊“提交”或“保存”即可。

提交腳本之后，我們就可以將DTU接傳感器測試或用串口助手模擬測試了，為了直觀表現(xiàn)，我們這邊采用了modbus slave模擬測試。

并可以在“監(jiān)控運維”->“日志服務”->“上行消息分析”->“MessageID”中查看原始數(shù)據(jù)。

以及“物模型數(shù)據(jù)分析”中查看經(jīng)過腳本解析的數(shù)據(jù)。

以上內(nèi)容便是使用4G DTU設備通過MQTT協(xié)議連接阿里云實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸的全部過程！