基坑物联网

基坑物联网

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简介

使用硬件传感器设备，连接物联网网关，LORA网关或NB网关，由网关收集硬件设备的检测数据，发送到软件系统做展示，监控，告警等用途。并且可以通过软件控制是否接受某个硬件设备的数据

宏观架构

基坑架构图.jpg
大致可将系统分为6层，从上往下分别介绍如下：

硬件设备是数据的源头，负责采集数据, 并由网关收集
硬件网关需要支持3种，IOT网关，LORA网关和NB网关

IOT网关负责收集硬件设备采集到的数据，格式化数据并转发给软件网关层的MQTT服务器
LORA网关通过Socket方式连接基坑网关层的Foundation-gateway应用，通过一发一收的方式获取网关数据

基坑网关层，有2个应用，一个是由JAVA语言编写的软件层网关, 主要作用有4点：

它是MQTT的客户端，将硬件网关层发送的mqtt消息收集
负责计算各个硬件设备的真实值，当然不是所有硬件设备的数据都需要计算，部分厂家的设备采集到的数据要使用到特定的公式求值
负责过滤掉软件应用层不需要采集的硬件设备
将数据整理，标准化格式为thingsboard规定的数据格式，并转发到thingsboard的MQTT服务端

基坑网关层另外一个应用是MQTTT服务端，用来衔接IOT硬件网关和Foundation-gateway应用之间的消息互通，搭建MQTT服务端的参考如下：
Docker安装mosquitto
基础层Thingsboard, 内置MQTT服务端, 应用网关层的所有设备数据都会推送到Thingsboard的MQTT服务端，thingsboard将会对数据进行入库，告警等操作
基坑应用层，Foundation-Pit是Java编写的扩展thingsboard功能适应客户需求的一套程序。
显示层，分为后台管理和小程序，后台管理页面的接口来源于thingsboard和Foundation-Pit，通过应用服务器上的nginx做代理，/api开头的接口转发到thingsboard，/pit开头的接口转发到foundation-pit. thingsboard和fodundation-pit两个应用相辅相成，共同提供了后台admin页面所需要的全部后台接口和功能
显示层的小程序端的所有接口均来源与fodation-pit
应用解析
应用网关 foundation-gateway
```shell ├─src │ └─main │ ├─java │ │ └─com │ │ └─hn │ │ └─iot │ │ └─gateway │ │ ├─common │ │ ├─config │ │ │ └─properties │ │ ├─entity │ │ ├─mapper │ │ ├─mqtt │ │ ├─netty │ │ └─service │ │ └─impl │ └─resources


- mqtt包下对应的是mqtt客户端接受IOT网关发送过来的数据
- netty包下对接2种通过tcp方式socket建立的通道连接
1. 环境传感器：对接逻辑在com.hn.iot.gateway.netty.EnvMonitorRunner类下，有环境传感器厂商提供的外部包com.jnrsmcu.sdk，参考实现
1. Lora网关：com.hn.iot.gateway.netty.LaraSocket实现对接lora网关的全部代码
- Lora特性：需要手动发送一条请求指令给lora网关，lora网关通过指令返回相应收集到的数据。同一时间不可发送多条指令，比如3个设备，有三条指令，不可同时发送给lora网关，需要相隔3-5s发送一条
- service包下是业务代码的实现
- com.hn.iot.gateway.common.ComputeRuleEngine是计算公式统一处理类，采用了google的aviator公式引擎
<a name="yBZBJ"></a>
### 应用系统foundation-pit-api
```shell
├─deploy
│  ├─chrome
│  └─sql
├─src
│  └─main
│      ├─java
│      │  └─com
│      │      └─hn
│      │          └─iot
│      │              ├─common
│      │              │  ├─constant
│      │              │  ├─exception
│      │              │  ├─page
│      │              │  ├─pdf
│      │              │  ├─result
│      │              │  └─util
│      │              ├─config
│      │              │  ├─interceptor
│      │              │  └─properties
│      │              ├─controller
│      │              │  ├─applet
│      │              │  └─backend
│      │              │      ├─report
│      │              │      │  └─vo
│      │              │      └─screen
│      │              ├─entity
│      │              │  ├─dto
│      │              │  └─vo
│      │              ├─job
│      │              ├─listener
│      │              ├─mapper
│      │              └─service
│      │                  └─impl
│      └─resources
│          ├─config
│          └─mapper

数据库和thingsboard的数据库是相同的，数据为postgres
安装postgres方式：Ubuntu20.4安装postgres12 或者使用宝塔的PostgreSQL管理器 1.6，推荐宝塔的方式，简单直观比较无脑
controller/backend下的接口是后台管理页面接口
controller/backend/screen 是后台管理页面大屏的接口
controller/backend/report 是报告模板生成器需要的所有接口
报告生成采用动态定时任务，开始，停止，新增，删除定时任务，目前报告模板的定时的时间固定了几个时间表达式，所以不需要在页面上填写
报告生成的需求是需要生成pdf和doc格式的文档，使用无头浏览器渲染页面，模拟浏览器ctrl+p的方式生成pdf，然后使用某js库将页面渲染成doc文档的文件流，最终保存在服务器上
为什么要用无头浏览器？答：vue.js开发的应用，大部门工作都在js里面，通过普通的爬虫只能取到几行js的引用，无头浏览器和用户普通的浏览器性质一样，它可以模拟用户打开浏览器到浏览器引擎通过js最终渲染成html的所有过程，所以可以很容易拿到页面最终的样子。

从头部署整个项目请查看foundation-pit-api 应用下 README.md文档

Nginx 配置参考

server {
  listen 80;
  server_name hengxin.xyduo.com;
  location /api {
      proxy_pass http://127.0.0.1:8080;
      proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
      proxy_set_header Host $http_host;
      proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
      proxy_http_version 1.1;
      proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
      proxy_set_header Connection "upgrade";
  }
  location /pit {
      proxy_pass http://127.0.0.1:9091;
      proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
      proxy_set_header Host $http_host;
      proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
  }
  location /rtp {
      proxy_pass http://127.0.0.1:8090/rtp;
      proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
      proxy_set_header Host $http_host;
      proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
  }
  location /applet {
      proxy_pass http://127.0.0.1:9091;
      proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
      proxy_set_header Host $http_host;
      proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
  }
  location /file {
      alias /java/foundation-pit/file;
  }
  location / {
      alias /java/foundation-pit/dist/;
      try_files $uri $uri/ /index.html;
  }
}

设备接入

IOT网关接入流程

网关收集设备数据
IOT网关的管理页面配置每个设备的寄存器地址
通过自定义管理页面可自定义python脚本，封装成软件网关层需要的格式
软件网关层作为MQTT的客户端，接收IOT网关指定topic推送的数据
软件网关层对每条上报过来的数据，做计算，公式计算或者保留2位小数
软件网关层将计算好的结果封装thingsboard指定格式并推送到thingsboard
LORA网关接入流程

Lora网关由2个部分组成，分为硬件接入器和网关（内置SIM卡），硬件接入器负责对接硬件，网关负责读取接收器寄存器地址的值和上报给远端服务器，支持MQTT和Socket的方式。
目前对接基坑项目采用的是socket的方式。
Lora的特性是透传，就是说，lora网关不会主动采集数据并定时上报给远端服务器，而需要远端服务器发送指令查询指定设备的值。比如说，lora接入器接入了一个硬件设备：应力计，寄存器地址位2，那么要采集到应力计这个设备的值，需要发送一条类似“020300000001”的指令给LORA网关，LORA网关收到指令后，会再请求LORA接收器对应寄存器的值，取到值之后异步返回给远端服务器。
一条指令只能请求一个设备的，不能请求多个，并且指令不能同一时间发送，每条指令发送间隔5-10s为宜，低于这个时间间隔发送，容易造成服务端读取线程超时.
socket服务端，即软件网关层，使用一张表来维护LORA网关的设备与thingsboard之间的关系，字段如下：

ID：主键，同时也是区分LORA上报数据返回寄存器的前缀，用于区分是哪个寄存器地址返回，也就是哪个设备
device_name：上报给thingsboard的MQTT消息的设备名称
command: 发送给LORA网关查询设备采集数据的指令
unit：上报给thingsboard的MQTT消息的设备单位
type: 用于不同设备的计算公式

软件网关层接受到LORA的设备数据后，默认需要*0.1，有公式的再套公式，无公式的直接保留2位小数

环境传感器接入流程
环境传感器根据厂家的设定，采用socket的方式直接对接软件网关层，不走硬件网关
厂家提供了特定的jar包，用户方便用户对接，包放在foundation-pit-gateway/lib 下
com.hn.iot.gateway.netty.EnvMonitorRunner 实现了环境传感器所有的逻辑
环境传感器的数据会主动定时上报，使用厂家提供的app配置

每次上报的数据分为10个节点，根据厂家预设指定的节点获取指定的指标，对照属性如下：

float PM2$5 = 0; // 节点1 温度
float PM10 = 0;  //节点1 湿度
float noise = 0;  //节点2 湿度
float temperature = 0;  //节点3 温度
float humidity = 0;  //节点3 湿度
float windSpeed = 0;  //节点4 湿度
float windPower = 0; //节点4 温度
float windDirection = 0;  //节点5 湿度
float windDegree = 0; //节点6 湿度
float tsp = 0; //节点7 湿度

详情请阅读实现类EnvMonitorRunner

项目交接文档

基坑物联网

简介

宏观架构

应用解析

应用网关 foundation-gateway

Nginx 配置参考

设备接入

IOT网关接入流程

LORA网关接入流程

环境传感器接入流程