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[项目] 为 SIoT 写一个物联网设备管理插件

本帖最后由木子呢于 2021-4-9 11:14 编辑

为 SIoT 写一个物联网设备管理插件

浙江省温州中学谢作如

SIoT 是一款简单易用的 MQTT 服务器软件，也是“虚谷物联”项目的核心软件之一。SIoT 不用安装，也不用注册、设置，一键运行后，其他物联网设备（如掌控板）按照一定的规范接入即可正常使用。正因为这一点，SIoT 得到创客老师们的热捧，成为中小学物联网教学的重要支撑软件。

但是，能不能用 SIoT 做一个真实的物联网项目？比如智慧农场、校园气象站、门禁系统等。我们会发现，功能实现并不难，但管理设备不太方便。SIoT 毕竟是通用的 MQTT 服务器，在线设备管理之类的功能，只能自行开发，难度就有点大。因而，不禁冒出一个大胆的想法：能不能为 SIoT 编写一个插件，让这个通用的 MQTT 服务器变成可以商用的物联网系统管理平台？

一、为 SIoT 编写网页插件的可行性分析

作为 SIoT 的开发团队成员，我对 SIoT 的原理还是比较清楚的。SIoT 运行后，会启动两种网络服务，一是 MQTT 服务，作用是处理 MQTT 消息；二是 Web 服务，用来运行 Web 管理页面，实现在线管理。具体工作流程如图 1 所示。

图 1 SIoT 的工作流程简介

SIoT 是一个绿色软件，主目录下文件夹“static”中存放的是 SIoT 的 Web 管理页面，如图 2 所示。需要强调的是，SIoT 的 Web 管理页面和 SIoT 服务器之间是利用 WebAPI 的方式交互数据的。也就是说，和我们传统的动态网站开发方式不同，Web 管理页面并不是去读数据库，而是发送特定的 Web 请求，SIoT 再返回相应的数据，实现页面管理功能。这种软件设计能够将不同的网络服务隔离，开发效率更高。

图 2 SIoT 的文件目录

用记事本打开“static”中的 Html 文件，如“devices.html”。在源代码中可以看到其使用了目前最热门的 Web 前端框架 vue.js 技术，如图 3 所示。前端页面设计和后端数据隔离的，是现在最主流的 Web 开发模式。那么，我们的思路就呼之欲出了：只要在 SIoT 的管理页面上，按照既定的 API 规范，就能实现我们预设的功能了。如果同样采用 Vue.js 编写，那和现有的 Web 页面结合更加紧密。作为曾经开发过多个网站的资深网管，编写这样的页面，技术上不算太难。

图 3 devices.html 文件的代码

二、SIoT 的 API 功能简介

我曾经在 SIoT 的文档中，提供过一个有趣的范例，即在 PPT 和Doc 中插入超链接，就能通过 SIoT 控制掌控板的开灯、关灯，甚至可以和 Mind+中的角色互动。这一功能的实现，其实就是利用了 SIoT 提供的 WebAPI。只要通过浏览器访问特定的地址即可。

地址：http://SIoT 的IP:8080/publish？topic=xzr/001&msg=on&iname=siot&ipwd=dfrobot

这里的“SIoT 的IP”指运行 SIoT 的电脑 IP 地址，iname 和ipwd 要替换为 SIoT 的用

户名和密码。

那么 SIoT 究竟提供了哪些 API？打开 SIoT 的使用文档，在“高级操作技巧”的“3.

WebAPI”部分，可以看到具体的 WebAPI 清单，如表 1 所示。

表 1 SIoT 的 WebAPI 一览表

SIoT 文档地址：https://siot.readthedocs.io/

三、“智慧农场”管理插件的编写（文末附件）

我们准备利用 SIoT 来开发一个学校智慧农场的项目。这个项目事先定义了物联网协议MQTT 的各种细节，如每个物联网终端节点的名称为“sf”加局域网 IP 地址的尾号，终端上的传感器或执行器模块，用连接的引脚编号来命名，如 a0、d2。这样一来，每一个模块都有唯一的 TopicID，如“sf88/a0”表示名称为“sf88”的终端上的设备“a0”。

其中“a0”接光线传感器，“a1”接土壤湿度传感器，“d2”则接电磁阀。这个插件的作用，是要将所有的终端信息显示在一个页面上，并能够用网页按钮的方式进行浇水，也就是给“sf88/d2”的 TopicID 发送特定的消息。

1）第一步：新建网页

复制“devices.html”文件，重命名为“sfarm.html”。然后在“modules”文件夹中，也将“devices.js”文件复制一份，改名为“sfarm.js”。当然，每一个页面上都要做好超级链接，这些都是最基础工作，不再赘述。

接下来需要修改“sfarm.html”文件。核心工作是修改“<section>”和“</section>”之间的内容。当然，这要求懂一点 HTML 语法和 Vue.js。我也是边读Vue.js 教程，边请教身边的专家，然后照猫画虎写的，如图 4 所示。

图 4 “sfarm.html”中修改后的代码

2）第二步：编写 js 代码

设计好网页后，最难的工作肯定是编写 js 代码。因为需要写的内容有点多，这里重点介绍“sendMsg_af”的函数。这是供“sfarm.html”上的按钮来使用的。如何实现“浇水”？其实就是发送一个内容为“1”的消息。

sendMsg_af: function (af_topic, af_msg) {

var that = this;

if (this.loading == 1) {

return;

}

this.loading = 1;

app.get("/publish", {

topic: af_topic,

msg: af_msg,

}, function (res) {

that.loading = 0;

if (res.code != 1) {

app.alert(res.msg);

} else {

app.alert("指令发送成功");

}

})

}
复制代码

3）第三步：效果测试

运行 SIoT，打开 Web 管理端，即可看到多了一个名为“智慧农场”的栏目。点击后，就会看到所有的设备都列出来了，在一个表格中显示了最新的光照和土壤湿度数据，如图5 所示。点击“浇水”按钮，就能给相应的 TopicID 发送消息。

图 5 插件测试界面

四、插件编写给“虚谷物联”带来了新玩法

这个“智慧农场”插件一经展示，就赢得了很多老师的好评和关注。有希望提供开发教程的，也有提出新的需求的。毫无疑问，这种开发插件的形式，给“虚谷物联”带来了新拓展思路。比如：

1）编写一个校园气象站的插件，在一个页面上呈现最新的温度、湿度、光照、风向、

风速等信息。

2）编写一个会议室门禁管理插件，可以远程开门，可以遥控空调，还可以显示摄像头

画面呢。

3）将智慧农场的管理功能，加在学校网页的某个栏目上，看起来就像定制开发的软

件。

4）……

我始终认为，只有在真实的情境中应用，创客作品的制作，STEM 项目的研究才显得更有价值。给 SIoT 编写插件的最重要意义，在于将技术门槛降低了，物联网技术的应用显得越来越简单，开发真实应用不再困难。目前，SIoT 的开发人员已经准备在下一版优化代码，让编写插件的技术难度变得更低。到那个时间，相信会有越来越多的中小学智慧校园系统中，运行着中小学生自主编写的各种智能应用。