硬件设备接入明道云技术白皮书

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阅读对象

  • 拥有硬件设备的企业
  • 为企业提供软硬件一体解决方案的方案商
  • 硬件设备厂商

应用场景

设备智能化

传统家居家电、智能硬件等消费类设备制造业在进行设备智能化的过程中，需要投入成本进行物联云服务、移动端应用、设备端上云的开发及维护工作，使制造业的成本进一步加剧。客户可通过将物联网设备接入明道云，并用明道云零代码平台灵活搭建完全适配企业流程的生产管理应用来提高生产效率和降低管理成本。制造业企业无需关注物联网设备接入软件的研发，可有效降低制造业的研发与运维成本，聚焦硬件产品。

安防告警服务

为家庭安防、消防等需要实时告警的应用场景，提供简单易用、高效稳定的设备告警服务。将硬件设备接入明道云后，用户只需通过明道云零代码平台按需定义告警规则与告警推送方式，即可快速实现设备告警服务，节省企业研发、运维成本投入。

设备数据监测

为城市、园区、工业类设备提供设备接入以及数据存储、监测服务。客户无需进行数据的清洗、存储，只需通过设备接入明道云即可获取设备的数据，并利用明道云零代码平台搭建各类设备管理应用，以降低企业处理设备数据的研发与云资源成本。

智慧电力

为电力企业提供能源系统监控与维护，将监控设备接入明道云，再辅以按需搭建的应用，即可用于跟踪系统指标，分析总体运行状况，简化维护。也可将智能电表设备接入明道云，从而实现远程抄表等操作。可以使电力企业以最小化人力来削减维护和运营支出，节省大量成本。并可以通过改善能源设备控制，提高能源效率，减少碳排放，对环境亦有积极影响。

智慧景区

为景区提供智慧停车、门票闸机、智慧监控、智能导览、智能贩售、智能储物等游客服务，通过智慧建设提升游客体验。景区将硬件设备接入明道云后，可以将所有智能设备管理与景区其它业务管理在零代码平台上通过搭建多个应用打通，既能带来业务管理的连贯统一，又能降低景区在软件研发、运维上的成本投入。

智慧农业

为农业提供智能设备用于跟踪天气条件、土壤质量、作物生长进程或牲畜的健康状况以及实施自动灌溉、施肥或害虫防治。将智能设备接入明道云并在零代码平台上按需搭建各类管理应用，可以有效的帮助现代化农业降低生产风险和提高生产自动化。

智慧酒店公寓

传统酒店公寓进行智能化改造时，将会面对多种不同厂商设备的选型与设备管理问题以及物联云平台的投入成本。通过将物联网设备接入明道云并使用明道云零代码平台成熟的酒店运营管理方案，酒店公寓的业务管理系统可便捷、安全地管理设备。节省企业研发运维成本，企业只需聚焦酒店、公寓的核心业务。

运输资产追踪

可以把企业的各类运输资产如车辆、包裹等的实时位置数据通过运输监控设备接入明道云，再利用明道云零代码平台构建库存管理、冷链跟踪、车队管理等应用。用户只需在平台上设置各类监控规则，即可实现监视敏感包装并在温度过高或过低时收到自动警报和实时监控车队的位置、速度信息，发现潜在问题等场景，降低企业在研发、运维上的成本投入。

共享租赁服务

各类共享租赁设备在接入明道云后，可以通过明道云零代码平台迅速搭建设备监控与运营管理平台，从而实现业务、设备资产一体化管理。可以大幅降低共享设备租赁企业在软件研发、运维上的成本投入。

智慧办公

可以将办公室中常见的打印机、考勤机、会议室门禁、闸机等设备接入明道云，再利用明道云零代码平台搭建完善的管理应用，实现远程打印、智能考勤、会议室预订等场景。配合明道云协作套件，可以让企业组织迅速完成数字化团队转型，提升管理效率。

支持接入的常见硬件设备分类

联网方式

  • 直连：此类设备具备独立的 IP 地址，可以直接与因特网进行通讯，且无挂载子设备；
  • 网关：此类设备具备独立的 IP 地址，并且可接受子设备加入局域网络。可以维持子设备的拓扑关系，将与子设备的拓扑关系同步到因特网；
  • 子设备：此类设备必须依托网关设备才可与因特网进行通信，例如 Zigbee、蓝牙、RF433 等设备；

传输介质

  • RS485
  • LoRa
  • Zigbee
  • NB-IoT
  • RF433

网络通信模组

  • Wi-Fi
  • 蜂窝（2G/3G/4G）
  • 5G
  • LoRaWAN
  • BLE
  • 蓝牙

通讯协议

  • MQTT
  • CoAP
  • HTTPS
  • TCP
  • Modbus

数据传输格式

  • JSON
  • 二进制
  • XML

认证方式

  • CoAP 协议下：DTLS 加密传输
  • HTTP 协议下： 自定义认证接口进行认证
  • MQTT 协议下： 普通认证方式(在 MQTT 连接时，使用基于 username/password 的认证方式进行认证)、TLS 认证方式(使用证书方式进行认证)

硬件设备接入明道云流程

企业用户接入硬件到明道云

  1. 购置与自身业务相关的 IoT 设备；
  2. 确认设备是否具备直连因特网能力，如不具备则需要购置采集设备例如 DTU、智能网关等；
  3. 对于支持 HTTP/HTTPS 协议的设备或网关，可以直接与明道云搭建的应用进行对接；对于不支持 HTTP/HTTPS 协议的设备或网关需要通过连接协议将设备与 IoT 开发平台进行连接通信，再通过 IoT 开发平台与明道云搭建的应用对接，IoT 平台可以利用开源产品自建也可以选择云厂商的 IoT 开发平台；
  4. 在明道云零代码平台上搭建应用，通过建立「Webhook」触发器从硬件设备收集数据；使用「集成中心」中的「API 集成」或者在工作流中使用「发送 API 请求」节点向硬件设备发送指令；
  5. 在明道云应用中查看收集到的数据、建立统计图表、进行设备调度或建立与硬件设备相关的生产、监控等业务流程，将硬件设备纳入企业数字化管理。

方案商接入硬件到明道云

  1. 按企业用户接入硬件到明道云流程测试与打通硬件与明道云的对接；
  2. 使用明道云零代码平台搭建与硬件设备配套的数据收集、硬件调度、生产管理或者购销业财等企业管理应用；
  3. 在明道云「集成中心」上架对接自建 IoT 平台的 API 集成服务；
  4. 成为明道云签约伙伴，在行业内推广展业服务，低成本享受高额伙伴增值服务收益。

设备厂商接入硬件到明道云

  1. 按企业用户接入硬件到明道云流程测试与打通所生产硬件与明道云的对接；
  2. 由明道云推荐行业伙伴与厂商达成合作，建立与硬件设备配套的企业服务应用；
  3. 厂商可以无需投入软件研发资源，即可通过伙伴为客户提供优质的软硬件一体化解决方案；
  4. 厂商可以共享伙伴渠道资源与售后资源，通过伙伴展业服务触达更多客户。

通过 IoT 开发平台接入步骤

MQTT&HTTPS 协议接入

1. 根据设备是否支持 HTTPS 协议，如果支持可直接通过协议连接到明道云服务并通过 API 进行数据传输，否则通过 MQTT 与 EMQX Cloud 物联网云平台进行设备连接。

  1. 设备进行连接时需要进行认证，通过后即可跟 MQTT 服务端建立长连接进行 topic 的订阅与发布。
  2. EMQX Cloud 通过 WebHook 功能调用明道云的 Webhook 即可进行数据传递。
  3. 明道云通过 「API 集成」或 「发送 API 请求」 发送 topic 消息即可实现消息发送至设备。

EMQX Cloud 是一款全托管的 MQTT 消息云服务 ，可以免费申请试用。

CoAP 协议接入

1. 通过 CoAP 协议向服务器进行连接，Emqx-CoAP 服务会自动将 CoAP 转换成 MQTT 协议。

  1. 设备进行连接时需要进行认证，通过后即可进行 topic 的订阅与发布。
  2. EMQX 通过 WebHook 功能调用明道云的 Webhook 即可进行数据传递。
  3. 明道云通过 「API 集成」或 「发送 API 请求」 发送 topic 消息即可实现消息发送至设备。

EMQX EMQX 是一款大规模可弹性伸缩的云原生分布式物联网 MQTT 消息服务器。支持私有化部署，也提供开源版本。

接入实例：温湿度数据接入到明道云

项目所使用的软硬件

  • 硬件
    • wemos d1 mini
    • dht11
    • 杜邦线
  • 软件
  • Ubuntu 操作系统
  • EMQ X
  • MQTTX
  • Arduino IDE
  • 明道云

软件安装与使用

安装 EMQX

首先需要云服务器或者本地服务器、虚拟机，安装 Ubuntu 或者 CentOS 操作系统。

访问 emqx.io 或 Github 下载要安装的 EMQX。

下载目录如上所示，选择对应的系统下载即可。

注意

tar.gz 包适用于测试和热更，如果不知道如何手动安装所有可能的运行时依赖，请勿在生产环境中使用。

  1. 解压程序包
tar -zxf emqx-full-package-name.tar.gz
  1. 启动 EMQX Broker
cd ./emqx
./bin/emqx start
./bin/emqx_ctl status
  1. 之后可以登录 EMQ X Dashboard，地址为本地 ip（服务器 ip）：18083
例如：127.0.0.1:18083
访问界面如下所示

### 安装 MQTTX 进行连接测试

  1. 打开软件后，点击 + 号或者点击新建连接创建一个新的连接：

注意，如果连接不上需开放 1883 端口

  1. 连接成功后，就可以向指定的 topic 发送消息：

使用 EMQ X 将数据提取出来转存至明道云

  1. 首先在明道云创建一个应用，我们这里创建一个叫「环境监测」的应用：

2.这里只创建了三个字段，设备 ID、温度、湿度：

3.在应用中创建一个 Webhook 触发的工作流：

4.复制 URL 并且选择从请求中生成对应的参数列表：

5.回到 EMQX 创建数据桥接，选择 Webhook 然后点击下一步：

6.创建好数据桥接之后，创建数据规则进行数据的筛选：

7.接着又回到明道云 Webhook 的界面，通过硬件发送数据即可发现 Webhook 已经接收到数据请求了，点击保存即可：

8.点击 + 号按钮，选择新增记录：

9.选择对应工作表和新增字段进行关联：

10.保存后让硬件发送数据进行测试，测试结果如图所示：

完成上述步骤，IoT 开发平台的数据接入明道云的流程就完成了。

硬件接线与代码

  1. 硬件接线

硬件选择的是 wemos d1 mini 与 dht11 温湿度传感器，wemos d1 mini 外观小巧，具有 esp8266wifi 模块，价格便宜，开发简单的物联网项目十分好用。

wemos d1 mini——————————dht11
          3.3V——————————VCC
           D7——————————DATA
           GUN——————————GUN

2. ### 核心代码

使用 arduino IDE 进行编译，上传数据的格式为 JSON 格式：

void loop() {
    if (!client.connected()) {
        reconnect();
    }
    client.loop();


    long now = millis();
    if (now - lastMsg > 30000) {
        // 等待几秒钟之间测量
        lastMsg = now;
        DHT11_detection();
        
        // json serialize（json序列化）
        DynamicJsonDocument data(256);
        data["clientid"] = "test";
        data["temperature"] = Temp_Value;
        data["humidity"] = Humi_Value;
        
        // 发布温度和湿度
        char json_string[256];
        serializeJson(data, json_string);
        // {"No":1,"temperature":23.5,"humidity":55}
        Serial.println(json_string);
        client.publish(topic, json_string, false);
        delay(2000);
    }
}

项目效果

  1. arduino ide 串口打印情况：

  1. 可以用 MQTTX 订阅 topic 后来查看接收消息：

附录：第三方 IoT 开发平台介绍

对于无法提供标准 HTTPS 协议的设备，也可以通过先将设备接入第三方物联网平台，再由平台方统一通过 HTTPS 协议与明道云对接。明道云推荐使用的第三方物联网平台有：

EMQX 物联网平台

EMQX 是一款全球下载量超千万的大规模分布式物联网 MQTT 服务器，单集群支持 1 亿物联网设备连接，消息分发时延低于 1 毫秒。为高可靠、高性能的物联网实时数据移动、处理和集成提供动力，助力企业构建关键业务的 IoT 平台与应用。

支持接入协议： MQTT、CoAP

产品计费规则： 未公开

产品优势： 支持私有化部署，有开源版本

阿里云物联网平台

阿里云物联网平台是一个集成了设备管理、数据安全通信和消息订阅等能力的一体化平台。向下支持连接海量设备，采集设备数据上云；向上提供云端 API，服务端可通过调用云端 API 将指令下发至设备端，实现远程控制。


支持接入协议： MQTT、CoAP、HTTPS

产品计费规则：

  • 企业版收费（包年包月(设备数量、数据 TPS、规则 TPS、安全认证数量等)）
  • 旧企业版收费（按照消息通信数量、设备连接时长和 OTA 升级的量计费）

腾讯云物联网开发平台 IoT Explorer

腾讯云物联网开发平台（IoT Explorer）是面向智慧生活与产业互联应用的物联网 PaaS 平台，为基于物联网的各行业设备制造商、方案商及应用开发商提供一站式设备智能化服务。平台提供海量设备连接与管理能力及基于腾讯连连的小程序应用开发能力，并打通腾讯云基础产品及 AI 能力，聚合腾讯生态内容能力。从而提升传统行业设备智能化的效率，降低用户的开发运维成本。


支持接入协议： MQTT、TCP

产品计费规则：

  • 企业实例（包年包月 + 设备消息数）
  • 公共实例（按照设备数量进行一次性收费）

华为物联网平台 IoTDA

华为云物联网平台（IoT 设备接入云服务）提供海量设备的接入和管理能力，将物理设备联接到云，支撑设备数据采集上云和云端下发命令给设备进行远程控制，配合华为云其他产品，帮助您快速构筑物联网解决方案。


支持接入协议： CoAP、MQTT、HTTPS

产品计费规则:

  • 企业实例（包年包月 + 设备数量）
  • 公共实例（按照设备数量进行一次性收费）

ThingsCloud

ThingsCloud 是用于物联网的云平台，它可帮助任何硬件设备快速接入云端，实现数据采集、远程控制、数据分析、告警通知、规则处理、定时任务、应用集成等，可广泛用于各行业各场景的物联网解决方案。

ThingsCloud 公有云是一套可伸缩的全托管式云服务，它融合了我们多年的物联网产品开发经验，为物联网设备厂商提供端云融合的一体化解决方案，同时也为物联网行业解决方案提供快速开发能力。与此同时，ThingsCloud 还提供私有部署版本和边缘网关软件，为传统设备厂商的智能化升级，以及传统行业的数字化升级，提供更多丰富的解决方案。

支持接入协议： MQTT、HTTP、CoAP、TCP

产品计费规则： 未公开

中国移动物联网平台 OneNET

OneNET 是中国移动打造的高效、稳定、安全的物联网开放平台。OneNET 支持适配各种网络环境和协议类型，可实现各种传感器和智能硬件的快速接入，提供丰富的 API 和应用模板以支撑各类行业应用和智能硬件的开发，有效降低物联网应用开发和部署成本，满足物联网领域设备连接、协议适配、数据存储、数据安全以及大数据分析等平台级服务需求。

OneNET 已构建“云-网-边-端”整体架构的物联网能力，具备接入增强、边缘计算、增值能力、AI、数据分析、一站式开发、行业能力、生态开放 8 大特点。全新版本 OneNET 平台，向下延展终端适配接入能力，向上整合细分行业应用，可提供设备接入、设备管理等基础设备管理能力，以及位置定位 LBS、远程升级 OTA、数据可视化 View、消息队列 MQ 等 PaaS 能力。同时随着 5G 网络的到来，平台也在打造 5G+OneNET 新能力，重点提供并优化视频能力 Video、人工智能 AI、边缘计算 Edge 等产品能力，通过高效、稳定、多样的组合式服务，让各项应用实现轻松上云，完美赋能行业端到端应用。


支持接入协议： MQTT、TCP、HTTPS

产品计费规则： 未公开

注：上述第三方平台介绍接入协议可能会随着版本的升级而支持，具体实现协议建议以官方文档为准。

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