一、 概述

為實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保需求，拓?fù)湮磥砉就瞥鲚p量級(jí)，使用簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)程空調(diào)控制解決方案。該方案集成了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫濕度采集功能，設(shè)備管理功能，遠(yuǎn)程控制功能。支持本地自動(dòng)控制模式和遠(yuǎn)程控制模式，自動(dòng)模式下，用記可設(shè)定溫度、濕度閾值，當(dāng)環(huán)境溫濕度達(dá)到設(shè)定值即自動(dòng)打開空調(diào)和風(fēng)機(jī)，低于回差值即自動(dòng)關(guān)閉。遠(yuǎn)程模式下，用戶可網(wǎng)頁(yè)或APP直接開啟和關(guān)閉空調(diào)和風(fēng)機(jī)，或者在服務(wù)端設(shè)置定時(shí)開關(guān)，服務(wù)器會(huì)定時(shí)發(fā)送開關(guān)命令到本地終端設(shè)備。

方案說明圖

該方案的后臺(tái)是Thingsboard，使用MQTT協(xié)議連接，根據(jù)官方文檔提供的API，我們實(shí)現(xiàn)了遙測(cè)上報(bào)，屬性上報(bào)和下發(fā)響應(yīng)，RPC上報(bào)和下發(fā)響應(yīng)。這篇文章用來說明這些API的使用。

二、 Thingsboard MQTT API使用

以下API的數(shù)據(jù)內(nèi)容都使用json格式，如下：

{
 "stringKey":"value1", 
 "booleanKey":true, 
 "doubleKey":42.0, 
 "longKey":73, 
 "jsonKey": {
    "someNumber": 42,
    "someArray": [1,2,3],
    "someNestedObject": {"key": "value"}
 }
}

• 遙測(cè)上報(bào)
  遙測(cè)是屬性的時(shí)間序列，設(shè)備定時(shí)或不定時(shí)上報(bào)屬性值，服務(wù)器會(huì)更新最新值，同時(shí)會(huì)保存值和時(shí)間到數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣就能查看該屬性隨時(shí)間的變化情況了。遙測(cè)只能設(shè)備端上報(bào)，服務(wù)端只讀不可寫。要上報(bào)遙測(cè)，只需要把所有遙測(cè)的值封裝成json格式，用以下主題publish到服務(wù)器即可：

v1/devices/me/telemetry

例如以下python代碼，產(chǎn)生了一個(gè)隨機(jī)溫度值，封裝為一個(gè)字典并轉(zhuǎn)為json格式字符串，然后publish到服務(wù)端。

# MQTT 發(fā)送遙測(cè)
def mqtt_send_telemetry():
    temp_val = urandom.uniform(18, 35)
    dict_telemetry = {'env_temperature': round(temp_val, 1)}
    msg = ujson.dumps(dict_telemetry)
    g_mqtt_client.publish(b"v1/devices/me/telemetry", msg)

• 屬性上報(bào)和下發(fā)
  屬性支持設(shè)備端上報(bào)，設(shè)備讀取服務(wù)端屬性值（這里沒用到），服務(wù)端寫屬性值并下發(fā)到設(shè)備端。要上報(bào)和響應(yīng)屬性值，設(shè)備端只需要publish和訂閱以下主題即可：

v1/devices/me/attributes

上報(bào)屬性例子：

# MQTT 發(fā)送數(shù)據(jù)
def mqtt_publish_attributes(data):
    dict_attributes = {'attributes':data}
    msg = ujson.dumps(dict_attributes)
    g_mqtt_client.publish(b"v1/devices/me/attributes", msg)

• 服務(wù)端 RPC
  RPC - Remote Process Control，遠(yuǎn)程控制。類似一個(gè)類提供的方法，支持外部調(diào)用（遠(yuǎn)程調(diào)用），須要指定方法名，可以指定0個(gè)或多個(gè)參數(shù)，Thingsboard規(guī)定都是json格式。設(shè)備端要先訂閱以下主題，才能收到服務(wù)端的RPC：

v1/devices/me/rpc/request/+

服務(wù)端RPC下發(fā)時(shí)，主題名與上面訂閱差不多，最后的'+'號(hào)會(huì)被改為一個(gè)數(shù)字，是一個(gè)遞增流水號(hào)，用來標(biāo)識(shí)某次RPC調(diào)用，設(shè)備端響應(yīng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)publish同一個(gè)流水號(hào)，這樣服務(wù)端才知道這個(gè)響應(yīng)與哪個(gè)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)。以下是設(shè)備端收到服務(wù)端RPC請(qǐng)求打印出來的內(nèi)容：

mqtt recv topic:b'v1/devices/me/rpc/request/22', msg:b'{"method":"rpc_test","params":{}}'

設(shè)備端響應(yīng)的主題是：

v1/devices/me/rpc/response/$request_id

上面"$request_id"就是請(qǐng)求時(shí)下發(fā)的流水號(hào)，例如上面請(qǐng)求時(shí)的流水號(hào)是22，那么響應(yīng)的主題應(yīng)該是：

v1/devices/me/rpc/response/22

• 設(shè)備端 RPC
  設(shè)備端有時(shí)也需要向服務(wù)端發(fā)起請(qǐng)求，例如對(duì)時(shí)，上報(bào)告警等，主題如下：

v1/devices/me/rpc/request/+

如前面提及，需要把上面的'+'號(hào)改為流水號(hào)，下面是上報(bào)告警的例子：

# 發(fā)送告警RPC到服務(wù)端
def mqtt_send_rpc_test():
    global g_mqtt_client
    TOPIC_REQUEST = b'v1/devices/me/rpc/request/55'
    dict_attributes = {}

    rtc = RTC().datetime()
    rtcString = ("%d-%d-%d %d:%d:%d" % (rtc[0], rtc[1], rtc[2], rtc[4], rtc[5], rtc[6]))

    dict_attributes['method'] = "overTemperature"
    dict_attributes['params'] = {
        "clientId":"CxUFDKHbWy8gLnD6QeGa",
        "temperature":65.5,
        "temp_warning_flag":True,
        "device_rtc":rtcString
    }
    msg = dict_dump(dict_attributes)
    if g_mqtt_client != None or g_mqtt_client.connect_state == True:
        g_mqtt_client.send_with_topic(TOPIC_REQUEST, msg.encode())
        print("request RPC: topic = {}, msg = {}".format(TOPIC_REQUEST, msg))

服務(wù)器端收到的內(nèi)容如下：

request RPC:
topic = b'v1/devices/me/rpc/request/55', 
msg = {"method":"overTemperature", "params":{"device_rtc":"2024-9-21 16:6:34", "clientId":"CxUFDKHbWy8gLnD6QeGa", "temperature":65.5, "temp_warning_flag":true}}

(END)