《智能家居应用基础》 课件 项目三 基于NB-IOT技术的远程浇花系统设计

LOGO基于NB-IOT技术的远程浇花系统设计项目三有志者，事竟成，破釜沉舟，百二秦关终属楚；苦心人，天不负，卧薪尝胆，三千越甲可吞吴目录Contents了解NB-IoT技术任务一认识物联网云平台与MQTT协议任务二基于模拟器的MQTT协议远程数据传输任务三基于WIFI技术的物联网云平台通信实现任务四基于NB-IOT技术实现远程浇花指令控制任务五任务1了解NB-IoT技术引导案例智能水表传统的水表需要人工抄表，不仅效率低下，而且容易出错。采用NB-IoT技术的智能水表可以实现实时数据远程传输和监控，大大提高了管理效率。通过智能水表，用户可以随时随地查看自己的用水情况，水务公司也可以实时监测和管理水资源的使用，实现精细化管理。3.1.1NB-IoT概念

NB-IoT（NarrowBandInternetofThings）技术是一种专为物联网（IoT）应用设计的低功耗、广覆盖、海量连接的窄带物联网技术。2014华为和沃达丰开始了窄带蜂窝物联网技术的研究，并联合高通一同制定了上行下行的通信技术标准。2015年，以华为、沃达丰、高通等为代表的公司正式向3GPP组织提交窄带蜂窝物联网(NarrowBandCellularIoT，NB-CIT)提案。与此同时，华为也在积极推动该项技术在全球的商用试点。在同年的巴塞罗那展上，华为联合沃达丰共同演示了智能抄表的业务，并且在MWC上海站上联合中国联通部署了第一个基于商用网络的智能停车实验网络。3.1.1NB-IoT概念

在NB-IoT领域，华为联合生态合作伙伴提供了端到端的解决方案，包括提供基带芯片、NB-IoT通信模组、NB-IoT通信终端、NB-IoT网络通信设备以及NB-IoT业务管理平台等，为运营商提供了NB-IoT商用部署的最佳支持。由于NB-IoT特殊的工作场景需求，80%以上的应用需要实现NB-IoT终端工作的低功耗特性甚至在更严苛的应用场景下，NB-IoT终端使用的电池需要工作10年之久。基于这类需求，华为提出了低功耗模式和非连续接收（DiscontinuousReception，DRX)等省电技术。这两种关键技术的使用使得终端在非数据发送周期内进入深度休眠状态，延长传统的不连续接收周期，从而极大地节省了终端的功耗。3.1.1NB-IoT概念

为了满足面向未来的物联需求，需要网络能够支持大量的连接需求。根据英国的典型话务模型单小区就需要达到50000个以上的连接量。针对这个需求，NB-IoT在端到端的设计上有针对性地采用了特殊的话务模型，使NB-IoT能够满足超大连接的需求。NB-IoT针对物理层、空口高层、接入网络、核心网等引入了各项优化特性，能够很好地满足物联网低功耗、低成本、深度覆盖的典型需求。NB-IoT在标准体系上统一，在扩展能力上具有更大的优势，必将成为物联网技术、应用及产业链在全球的有力推动者。3.1.2NB-IoT技术特点低功耗广覆盖海量连接低速率低成本稳定可靠安全性高3.1.3NB-IoT技术的发展阶段NB-IoT技术的发展经历了从概念提出、技术融合与标准制定、商用化部署到应用扩展与技术创新的多个阶段。随着技术的不断成熟和应用场景的扩大，NB-IoT将在物联网领域发挥更加重要的作用，推动各行各业的数字化转型和智能化升级。1.概念阶段（2009年-2014年）2.技术融合与标准制定阶段（2014年-2016年）3.商用化部署阶段（2016年至2019年）4.应用扩展与技术创新阶段（2017年至今）3.1.3NB-IoT技术的发展阶段1.概念阶段（2009年-2014年）2009年，为了应对物联网时代的到来，国际电信联盟（ITU）启动了一项名为“物联网全球战略”的计划，旨在为物联网的发展提供技术支持和标准制定。在此期间，窄带物联网（NBIoT）技术作为物联网领域的一项重要技术被提出。2014年5月，华为收购Neul公司，开始与沃达丰进行窄带蜂窝物联网技术的研究，共同向3GPP提出了窄带技术NB-M2M方案，这是NB-IoT技术的雏形。3.1.3NB-IoT技术的发展阶段2.技术融合与标准制定阶段（2014年-2016年）2015年5月，华为和高通联合提出了一种融合的解决方案，即上行采用FDMA多址方式，下行采用OFDM多址方式，融合之后的方案叫作窄带蜂窝物联网。2015年7月，Nokia、Ericsson、Intel提出了NB-LTE技术。2015年8月10日，在GSM/EDGE无线通信网络阶段的最后一次会议中，爱立信联合英特尔、诺基亚提出了与4GLTE技术兼容的NB-LTE(NarrowBandLTE)的方案。2015年9月，在3GPP的第69次RAN全会上，各方最终达成了一致。NB-CIoT和NB-LTE两个技术方案进行融合形成了NB-IoT。2016年6月，NB-IoT正式成为标准化的物联网协议。2016年9月，完成NB-IoT无线性能标准制定。2016年12月，完成NB-IoT一致性测试标准制定。3.1.3NB-IoT技术的发展阶段3.商用化部署阶段（2016年至2019年）2016年，国内企业携手沃达丰完成首个NB-IoT商用测试，并随后开始商用部署。2017年，共享单车行业推动NB-IoT首次大规模商用。2017年4月，海尔、中国电信、华为三方签署战略合作协议，共同研发基于新一代NB-IoT技术的物联网智慧生活方案。2017年4月底，全球移动通信系统协会发布数据，当时全球已有4张NB-IT商用网络，同时至少有13个国家的18家运营商规划部署或正在测试40张NB-IoT网络。2017年5月，上海联通宣布5月底完成上海市NB-IoT商用网络部署。2017年6月,华为海思NB-IoT芯片Boudica120开始大量发货,NB-IoT技术应用进入快速发展阶段。2018年12月，中国电信实现县一级的NB-IoT网络信号覆盖。2019年4月，华为公布海思Boudica120、Boudica150的NB-oT芯片出货量达2000万片。3.1.3NB-IoT技术的发展阶段4.应用扩展与技术创新阶段（2019年至今）NB-IoT技术在各个行业中得到广泛应用，如农业、物流、智慧城市等，推动了相关行业的数字化转型和智能化升级。在公共安全领域，NB-IoT协议的应用带来了许多创新和改变，如智能监控系统的升级、应急事件响应的加强、环境安全监测的优化等。随着技术的不断发展，NB-IoT网络将进一步成熟，实现更高的连接密度和更低的功耗，支持更丰富的业务场景和应用。2020年7月9日，国际电信联盟（ITU）正式批准将中国提交的NB-IoT技术纳入全球5G技术标准，标志着NB-IoT技术获得了全球范围内的认可。这一里程碑事件有助于推动NB-IoT技术的进一步发展，并加速物联网的落地应用。3.1.4NB-loT关键技术1.低功耗技术为了让NB-IoT终端满足长达10年的通信要求，NB-IoT协议设计了三种通信状态，分别为激活态(Connect)、空闲态(IDLE)和休眠态(PSM)，使得NB-IoT终端功耗大大降低。（1）激活态(Connect)为设备正常通信状态，在该状态中，终端可以进行数据的正常收发工作。此时终端的通信电流为100~200mA,峰值电流为300mA左右。（2）空闲态(IDLE)下终端可收发数据，且接收下行数据会进入Connect状态，无数据交互超过一段时间则进入PSM模式。该状态持续的时间可根据情况配置。（3）休眠态(PSM)为设备休眠状态，如果终端在进入IDLE状态一段时间后没有和基站交互数据，就会进入PSM状态。在该状态下，终端会关闭所有的数据收发通道，不能和基站交互任何信息。PSM模式下NB-IoT通信模组的功耗仅为几微安。3.1.4NB-loT关键技术2.广覆盖技术在NB-IoT系统中，通过重复发送相同的信号来增强覆盖。尽管这降低了数据速率并增加了功耗，但显著提高了NB-IoT的覆盖范围。NB-IoT增益为20dB，最大可以到23dB，信号比GSM强20dB，直观表现为NB-IoT可以比GSM多穿透两堵墙，向地下穿透多一层。例如，假设一个IoT设备传输一个100Byte的数据包需要消耗的功率为200mW，在2G、3G、LTE的方案中平均功率=200mW/180kHz(2G、3G、LTE条件下，一条通信载波带宽约为180kHz)；而采用NB-IoT方案平均功率=200mW/15KHz(NB-IoT条件下，通常一条通信载波带宽15kHz)，可以看出采用NB-IoT方案的平均功率高于2G、3G、LTE方案的平均功率。3.1.4NB-loT关键技术3.大容量技术NB-IoT支持大容量连接用户，NB-IoT比2G/3G/4G有50~100倍的上行容量提升，在同一基站的情况下，NB-IoT可以比现有无线技术提供50~100倍的接入数。200KHz频率下，根据仿真测试数据，单小区可支持5万个NB-IoT终端接入。其关键技术点包括：窄带技术信令优化自适应调制和混合自动重复请求（HARQ）基站优化核心网优化3.1.4NB-loT关键技术4.低成本技术NB-IoT的低成本主要体现在模组低成本和技术低成本。NB-IoT的终端模组以基带复杂度低、采样率低、RF成本低、协议栈简化等优势，使得成本得到有效控制。截至2024年第二季度，中移物联的MN316NB-IoT通信模组已经低至8元左右，预计未来NB-IoT模组价格还有降价空间。技术低成本又可以分为协议简化低成本和网络部署低成本。NB-IoT协议中定义了NB-IoT为半双工技术，所以在硬件设计上单天线即可满足NB-IoT的通信要求，与全双工通信相比，半双工通信降低了设备的复杂性，进而降低了成本。3.1.5NB-IoT系统架构NB-IoT系统架构主要包括以下几个部分：1.NB-IoT终端NB-IoT终端，即NB-IoT网络中的终端设备，可以是一个传感器、一个智能家居设备等。2.NB-IoT基站NB-IoT基站主要承担空口接入处理和小区管理等相关功能，并通过S1-lite接口与NB-IoT核心网进行连接，将非接入层数据转发给高层网元处理。3.EPC核心网EPC核心网承担与终端非接入层交互的功能，是NB-IoT网络中的核心部分，负责处理与终端设备的非接入层交互，并将IoT业务相关数据转发到IoT平台进行处理。3.1.6NB-IoT应用场景NB-IoT技术的应用场景非常广泛，涵盖了智慧城市、智能农业、物联网安防、环境监测等多个领域。以下是一些典型的应用场景：智慧城市：NB-IoT技术可以用于智能交通、智能路灯、智能垃圾桶等设施的监测和管理。智能农业：NB-IoT技术可以广泛应用于农业领域，实现精准农业管理。智能安防：NB-IoT技术可以应用于智能安防系统，通过传感器、摄像头等设备的数据采集和分析，实现对建筑物、停车场、工厂等场所的监控和报警。环境监测：NB-IoT技术可以用于空气质量监测、水质监测、噪声监测等环境监测领域。讨论NB-IoT技术相较于其它无线长距离传输技术具备哪些优势？

任务2认识物联网云平台与MQTT协议引导案例阿里云IoT智能售货柜在新一代售货柜中集成了阿里云IoT提供的物联网卡、物联网模组、物联网平台等产品，基于MQTT协议远程对售货柜的运行状态进行监控和实时控制，并通过平台提供的云上视觉识别算法，实现了货柜商品的自动识别结算和远程库存管理；大幅降低了售货柜的运营成本，故障率也远低于之前的自建平台，对企业的生产经营提效起到了关键性的作用。3.2.1物联网云平台概述 物联网云平台是连接物联网设备与云服务器之间的桥梁，实现设备之间的数据交互、远程监控和控制。它集成了物联网技术、大数据分析、人工智能、云计算等先进技术手段，为企业和个人提供了一系列强大的功能，助力实现智能化生产、优化运营管理、提升用户体验等目标。3.2.1物联网云平台概述 国内常见的物联网云平台有：1.OneNET物联网开放平台2.阿里云物联网开放平台3.华为云IoT全栈云服务4.腾讯云物联网通信平台5.百度智能云天工物联网平台3.2.2物联网云平台的主要特点 物联网云平台具有开放性、可扩展性、安全性、实时性、智能化、定制化、易用性、可靠性和全球化等特点，这些特点使得云平台在物联网领域具有广泛的应用前景。1.开放性物联网云平台通常采用开放的架构和标准，提供API（应用程序接口）和SDK（软件开发工具包），使得开发者能够轻松地接入和管理各种物联网设备。这种开放性还促进了不同平台之间的互操作性和数据共享。3.2.2物联网云平台的主要特点 2.可扩展性云平台能够支持大量设备的接入和海量数据的处理，具备高度的可扩展性。随着物联网设备的不断增加和业务的扩展，云平台能够灵活地调整资源，满足不断增长的需求。3.安全性物联网云平台在设计和实现时非常重视安全性。它们采用多种安全措施，如数据加密、访问控制、身份认证等，以保护设备和数据的安全。此外，云平台还提供了安全审计和日志记录功能，以便及时发现和应对潜在的安全威胁。3.2.2物联网云平台的主要特点 4.实时性物联网云平台能够实时地收集、处理和分析来自物联网设备的数据。这种实时性使得企业能够快速地响应市场变化、优化运营决策，并为用户提供更好的服务体验。5.智能化云平台结合大数据、人工智能等技术，对物联网数据进行深度分析和挖掘，提供智能化的决策支持。通过智能算法和模型，云平台能够预测设备故障、优化能源使用、提高生产效率等。3.2.2物联网云平台的主要特点 6.定制化物联网云平台通常提供定制化的服务，以满足不同行业和企业的特定需求。平台可以根据客户的业务需求，提供个性化的设备接入、数据处理、应用开发等服务。7.易用性云平台提供友好的用户界面和交互体验，使得用户能够轻松地管理和控制物联网设备。同时，平台还提供详细的文档和教程，帮助用户快速上手和解决问题。3.2.2物联网云平台的主要特点 8.可靠性物联网云平台需要具备高度的可靠性，确保设备和数据的稳定运行。云平台通常采用高可用性的设计，具备容错和备份机制，以应对各种异常情况。9.全球化物联网云平台通常支持全球化的服务，能够处理来自不同国家和地区的物联网设备和数据。这使得企业能够轻松地将业务扩展到全球市场，实现全球资源的共享和优化。3.2.3物联网云平台的主要功能物联网云平台的主要功能包括设备连接与管理、数据收集与处理、规则引擎与事件处理、API与服务集成、安全性保障、数据分析与可视化、远程监控与故障诊断以及通知与告警等。这些功能使得物联网云平台能够为企业提供强大的物联网解决方案，帮助企业实现数字化转型和智能化升级。1.设备连接与管理物联网云平台提供了设备接入的能力，允许各种物联网设备通过标准协议（如MQTT、CoAP、HTTP等）连接到云平台。平台可以对连接的设备进行远程监控、配置、控制和更新，确保设备的正常运行和安全性。通过设备管理功能，用户可以查看设备的状态、日志和告警信息，进行设备的分组、批量操作等。3.2.3物联网云平台的主要功能2.数据收集与处理物联网云平台能够实时收集来自物联网设备的数据，包括传感器数据、运行状态等。平台提供数据处理功能，如数据清洗、压缩、存储和转发等，确保数据的准确性和可靠性。平台还支持数据的实时分析和处理，通过算法和模型对数据进行挖掘，提供有价值的信息和决策支持。3.规则引擎与事件处理物联网云平台通常内置了规则引擎，允许用户根据业务需求自定义规则，对设备事件进行响应和处理。当设备触发特定事件时，平台可以根据预设的规则自动执行相应的操作，如发送通知、调整设备状态、触发其他事件等。规则引擎的灵活性使得物联网云平台能够适应各种复杂的业务场景。3.2.3物联网云平台的主要功能4.应用程序接口（API）与服务集成物联网云平台提供丰富的API接口，允许开发者将平台功能集成到现有的业务系统或应用中。通过API接口，开发者可以访问设备数据、执行设备操作、调用平台服务等。平台还支持与其他服务（如大数据分析、机器学习、云存储等）的集成，提供更强大的功能和解决方案。5.安全性保障物联网云平台在设计和实现时非常重视安全性，采用多种安全措施来保护设备和数据的安全。平台提供身份认证、访问控制、数据加密等功能，确保只有授权的用户和设备才能访问和操作平台。平台还具备安全审计和日志记录功能，以便及时发现和应对潜在的安全威胁。3.2.3物联网云平台的主要功能6.数据分析与可视化物联网云平台可以对收集到的数据进行深入分析和挖掘，提取有价值的信息和模式。平台提供数据分析工具，如报表、图表、仪表盘等，帮助用户更好地理解数据和业务。可视化界面使得用户可以直观地查看设备和数据的状态、趋势和异常情况。7.远程监控与故障诊断物联网云平台允许用户对连接的设备进行远程监控和故障诊断。通过实时数据收集和处理，平台可以及时发现设备的异常情况，并提供故障预警和诊断功能。用户可以通过平台远程查看设备的运行状态、日志文件等，进行故障排查和修复。3.2.3物联网云平台的主要功能8.通知与告警当设备发生异常情况或满足特定条件时，物联网云平台可以向用户发送通知和告警信息。通知和告警可以通过多种渠道发送，如短信、邮件、APP推送等。这使得用户能够及时发现和处理异常情况，确保设备和业务的正常运行。3.2.4物联网云平台的应用场景 物联网云平台的应用场景非常广泛，包括但不限于智能家居、智慧安防、智慧物流、智能制造等领域。以下是按照不同的领域进行分类和归纳的主要应用场景：1.生活领域（1）智能家居通过物联网云平台，用户可以实现家居设备的远程操控和智能化管理。例如，通过手机APP控制家庭中的灯光、空调、电视等设备，实现定时开关、场景模式切换等功能。（2）智慧安防物联网云平台在安防领域的应用包括智能门禁、视频监控、报警系统等。通过云平台，可以实现安防设备的互联互通和数据共享，提高家庭和企业的安全防护能力。3.2.4物联网云平台的应用场景 2.生产领域（1）工业物联网（IIoT）物联网云平台在工业领域的应用包括设备监控、预测性维护、生产优化等。通过实时收集和分析工业设备的数据，云平台可以帮助企业提高生产效率、降低维护成本、减少设备故障率。例如，在制造业中，物联网云平台可以实时监控生产线的运行状态，预测设备可能出现的故障，并提前通知维护人员进行维修。（2）智慧农业物联网云平台在农业领域的应用包括精准农业、智能温室等。通过收集和分析农田环境数据（如土壤湿度、温度、光照等），云平台可以帮助农民实现精准施肥、灌溉和病虫害防治，提高农作物产量和品质。同时，物联网云平台还可以实现农产品的溯源管理，确保食品安全和消费者权益。3.2.5认识MQTT协议MQTT协议（MessageQueuingTelemetryTransport，消息队列遥测传输）是一种基于发布/订阅模式的“轻量级”通讯协议，专为低带宽、高延迟或不稳定网络环境设计。MQTT协议与物联网云平台之间的关系紧密，MQTT协议在物联网云平台中扮演着重要的角色。1.MQTT协议概述MQTT协议是ISO标准（ISO/IECPRF20922）下基于发布/订阅范式的消息协议，它构建在TCP/IP协议族上，由IBM在1999年发布。MQTT是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议，需要一个消息中间件，通常被称为“代理”（Broker）。3.2.5认识MQTT协议2.MQTT协议特点（1）轻量级：MQTT协议使用的是二进制协议，通信数据包很小，可以在网络带宽较小的情况下使用。（2）易于实现：MQTT协议的实现比较简单，使用方便。（3）可靠性高：MQTT协议支持数据包重传，可以保证消息的可靠性。（4）支持QoS服务质量等级：MQTT协议支持三种QoS服务质量等级，可以根据需求选择合适的服务质量等级，包括最多一次（QoS0）、至少一次（QoS1）和只有一次（QoS2）传递。3.2.5认识MQTT协议3.MQTT协议原理MQTT协议中需要三种身份：发布者（Publish）、代理（Broker）（服务器）、订阅者（Subscribe）。发布者发布消息到特定主题（Topic），代理负责接收、存储、转发消息，订阅者订阅感兴趣的主题以接收相关消息。发布者和订阅者通过TCP/IP协议连接到MQTT代理服务器。连接过程包括客户端发送连接请求给代理服务器，服务器进行认证验证，如果通过认证则建立连接。订阅者在与代理服务器建立连接后，可以向服务器发送订阅命令以订阅特定主题。发布者向代理服务器发送消息，并指定一个主题。消息可以是任何格式，如JSON、XML或二进制数据。一旦发布者发送消息，代理服务器会将消息传递给所有订阅了相应主题的订阅者。订阅者可以选择性地接收消息，也可以根据自己的需求进行过滤。3.2.5认识MQTT协议4.MQTT协议使用场景MQTT协议的使用场景广泛，包括但不限于：（1）物联网数据采集与监控：MQTT协议可以帮助物联网设备与云平台或中心服务器进行高效的数据交互，实现远程监控与控制。（2）智能城市管理：MQTT协议可以用于实现不同设备之间的信息交互和协调，提高城市管理的效率和智能化水平。（3）农业物联网：MQTT协议可以应用于农业物联网系统中，实现对农田环境的监测和控制，提高农业生产的效率和质量。（4）能源监测与管理：MQTT协议可应用于能源监测与管理系统，实现对能源设备的实时监测、控制和调度。（5）物联网远程升级：MQTT协议可以用于物联网设备的固件升级和远程管理。3.2.5认识MQTT协议5.MQTT协议安全性MQTT协议可以通过添加安全层（例如TLS/SSL）来保护通信内容，确保数据的安全性。MQTT协议作为物联网云平台中数据传输的基础，为平台提供了高效、可靠、安全的数据传输能力。同时，物联网云平台也为MQTT协议提供了广泛的应用场景和发展空间。随着物联网技术的不断发展，MQTT协议与物联网云平台将在更多领域发挥重要作用。讨论 物联网云平台对于物联网应用开发来说，显得重要吗？任务3基于模拟器的MQTT协议远程数据传输引导案例基于MQTT协议的温度监测数据上传云平台在物联网云平台创建一个温度监测应用，设备端进行数据采集，将数据通过MQTT协议传输到物联网平台（服务器、Broker）。与此同时，应用端（手机APP、小程序或电脑网页等）从物联网平台接收数据进行显示监测，物联网云平台连接示意图如下图所示。物联网云平台接入步骤如下：1.搭建MQTT服务器2.创建MQTT客户端3.建立连接4.发布消息5.订阅消息6.断开连接OneNET平台基于模拟器的MQTT协议远程数据传输是一个涉及多个步骤和配置的过程，首先我们要了解使用OneNET物联网云平台时的基本概念。1.OneNET物联网平台简介中国移动物联网开放平台是中移物联网有限公司基于物联网技术和产业特点打造的开放平台和生态环境，适配各种网络环境和协议类型，支持各类传感器和智能硬件的快速接入和大数据服务，提供丰富的API和应用模板以支持各类行业应用和智能硬件的开发，OneNET物联网平台架构如下图所示。3.3.1知识准备 OneNET物联网平台架构图3.3.1知识准备 3.OneNET物联网平台开发方式OneNET物联网平台提供了“设备接入”和“产品智能化”两种开发方式，以满足客户多应用场景设备开发需求。（1）设备接入设备接入提供设备开发、设备调试、数据解析等功能，快速实现设备接入物联网平台，多适用于行业应用场景。支持各种网络环境以及多种协议接入方式，用户在创建产品时需要为设备选择一种协议进行设备接入。具体协议的业务模型以及适用场景推荐使用的协议，如下表所示。3.3.1知识准备 3.OneNET物联网平台开发方式（1）设备接入3.3.1知识准备 接入协议的业务模型以及适用场景3.OneNET物联网平台开发方式（2）产品智能化产品智能化提供设备面板开发、场景联动、APP控制等功能，快速完成产品智能化改造，多适用于智慧生活场景。产品智能化主要面向智能生活场景下的硬件厂商服务，聚焦智能云与SaaS应用搭建，通过提供软硬件一体化的解决方案，帮助传统硬件厂商产品升级，快速实现硬件智能化与服务化，同时提供全方位的运营支撑与服务。OneNET物联网平台目前支持WiFi、2G、4G、5G、NB、蓝牙等多种联网方式的设备接入。3.3.1知识准备 产品智能化运营模式3.OneNET物联网平台开发方式（2）产品智能化硬件智能化除以硬件产品本身为载体外，还需要完成：核心智能云平台、智能手机APP、通信联网模块，最终形成端到端的智能服务产品提供给用户。硬件设备实现产品智能化的业务流程如下图所示。3.3.1知识准备 4.MQTT设备连接设备接入支持标准MQTTV3.1.1版本，支持TLS加密，接入服务地址如下表所示。3.3.1知识准备 平台支持connect、subscribe、publish、ping、unsubscribe、disconnect等报文，不支持pubrec、pubrel、pubcomp报文。OneNET平台对协议特性支持如下表所示。5.MQTT协议接入通信主题物联网平台中，服务端和设备端通过通信主题topic实现消息通信，设备可以通过发布消息到系统topic调用服务接口，也可以订阅系统topic用于接收服务消息通知。OneNET物联网平台预定义物模型通信topic，各物模型功能topic消息的数据格式，使用OneJSON格式，例如：

3.3.1知识准备 {

"id":"123",

"version":"1.0",

"params":{

"Power":{

"value":"on",

"time":1524448722123

}

},

"method":"thing.{功能类型}.{方法}"}id表示消息id号，用户自定义String类型的数字，长度限制不超过13位。version表示物模型版本号，可选字段，不填默认为1.0。params表示请求参数，标准JSON格式。method表示上行数据业务类型。5.MQTT协议接入通信主题按照OneNET要求，topic命名规则：$sys/{pid}/{device-name}/dp/post/json。topic以正斜线（/）进行分层，区分每个类目。其中，有两个类目为既定类目：{pid}表示产品的产品id；{device-name}表示设备名称。此外，{identifier}表示服务标识符，{cmdId}为平台生成命令id。物模型基础功能分为三类：属性、服务、事件，功能点数量不超过100个。其中，属性用于描述设备的动态特征，包括运行时的状态，应用可发起对属性的读取和设置请求，直连/网关设备物模型属性功能主题如下表所示。3.3.1知识准备 5.MQTT协议接入通信主题直连/网关设备物模型属性功能主题。3.3.1知识准备 功能主题操作权限设备属性上报请求$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/post发布设备属性上报响应$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/post/reply订阅设备属性设置请求$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/set订阅设备属性设置响应$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/set_reply发布设备获取属性期望值请求$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/desired/get发布设备获取属性期望值响应$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/desired/get/reply订阅设备清除属性期望值请求$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/desired/delete发布设备清除属性期望值响应$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/desired/delete/reply订阅设备属性获取请求$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/get订阅设备属性获取响应$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/get_reply发布5.MQTT协议接入通信主题服务用于描述终端设备可被外部调用的能力，可设置输入参数和输出参数，服务可实现复杂的业务逻辑，例如执行某项特定的任务；支持同步或异步返回结果，直连/网关设备物模型事件功能主题如下表所示。3.3.1知识准备 功能主题操作权限设备事件上报请求$sys/{pid}/{device-name}/thing/event/post发布设备事件上报响应$sys/{pid}/{device-name}/thing/event/post/reply订阅5.MQTT协议接入通信主题事件为设备运行时可以被触发的上行消息，如设备运行的记录信息，设备异常时发出的告警、故障信息等；可包含多个输出参数，直连/网关设备物模型服务功能主题如下表所示。3.3.1知识准备 功能主题操作权限设备属性上报请求$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/post发布设备属性上报响应$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/post/reply订阅设备属性设置请求$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/set订阅设备属性设置响应$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/set_reply发布设备获取属性期望值请求$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/desired/get发布设备获取属性期望值响应$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/desired/get/reply订阅设备清除属性期望值请求$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/desired/delete发布设备清除属性期望值响应$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/desired/delete/reply订阅设备属性获取请求$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/get订阅设备属性获取响应$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/get_reply发布6.设备接入安全认证（1）鉴权方式设备接入物联网平台之前，需通过身份认证，目前平台提供IMEI和设备秘钥两种鉴权方式，对于不同接入方式的设备，鉴权方式不同。OneNET平台接入协议与对应鉴权方式如下表所示。3.3.1知识准备 接入协议鉴权方式说明使用LwM2M协议接入设备IMEI用户在物联网平台注册设备时录入移动设备国际识别码IMEI，在设备接入物联网平台时使用IMEI进行访问认证，请保持平台录入IMEI和设备内置信息一致使用其他协议接入设备设备秘钥用户需要先在物联网平台注册设备后，获取到产品ID和设备名称，在设备接入物联网平台时，使用产品ID、设备名称及通过核心密钥计算的token进行访问认证6.设备接入安全认证（2）安全鉴权策略对于设备秘钥鉴权方式，OneNET平台主要通过如下方式保证访问安全：避免核心密钥网络中直接传输，从而避免核心密钥在传输中泄露；通过包含由非可逆算法生成的签名的token来进行身份认证，即使token被窃取，攻击者也无法通过token反向获得核心密钥；鉴权参数token具有用户自定义的过期时间属性，可从时间维度降低被攻击/仿冒的风险。3.3.1知识准备 6.设备接入安全认证（3）安全鉴权方案OneNET平台提供以下三种安全鉴权方案：1）访问者固化访问密钥于软件中，在需要进行服务访问时，通过密钥计算临时token，通过临时token进行服务访问认证。2）访问者首先通过访问管理者获取临时访问token，访问管理者可根据需要自定义该token的访问有效期（即过期时间），访问者获取该token后方才能访问OneNET。3）访问管理者直接将密钥授权给访问者（例如，直接为设备烧写key），访问者通过密钥生成token进行访问。3.3.1知识准备 7.Token算法（1）Token的组成设备秘钥鉴权需包含产品ID+设备名称+鉴权Token，其中Token由version、res、et、method、sign等多个参数构成。Token参数说明如下表所示。3.3.1知识准备 名称类型是否必须参数说明参数示例versionstring是参数组版本号，日期格式，目前仅支持"2018-10-31"2018-10-31resstring是访问资源resource产品级格式为：products/{产品id}设备级格式为：products/{产品id}/devices/{设备名字}区别见res使用场景说明products/123123products/123123/devices/78329710etint是访问过期时间expirationTime，unix时间当一次访问参数中的et时间小于当前时间时，平台会认为访问参数过期从而拒绝该访问1537255523（代表北京时间：2018-09-1815:25:23）methodstring是签名方法signatureMethod支持md5、sha1、sha256sha256（代表使用hmacsha1算法）signstring是签名结果字符串signaturerBYeJXTp2q4V3C2aj4DBzjaydcw%3D7.Token算法（2）关于token参数的特别说明1）res使用场景说明res使用场景与参数格式如下表所示。3.3.1知识准备 场景res参数格式示例说明产品级鉴权（一型一密）products/{产品ID}products/123123使用产品级密钥，同一产品下设备烧录相同产品证书设备级别鉴权（一机一密）products/{产品ID}/devices/{设备名称}products/123123/devices/mydev使用设备级密钥，每台设备烧录自己的设备证书7.Token算法（2）关于token参数的特别说明2）sign签名算法参数sign的生成算法为：sign=base64(hmac_<method>(base64decode(key),utf-8(StringForSignature)))其中，Key为OneNET为资源分配的访问密钥(产品级、设备级均可)，其作为签名算法参数之一参与签名计算，为保证访问安全，请妥善保管。Key参与计算前应先进行base64decode操作。3.3.1知识准备 1.注册和认证首先，需要在OneNET平台上注册一个账号，并完成实名认证。打开浏览器，输入网址/，进入OneNET平台首页，如图所示3-7所示。然后点击登录按钮，跳转到OneNET平台登录界面，如下图所示。3.3.2OneNET平台准备阶段 1.注册和认证点击立即注册，跳转到注册界面，然后用手机号进行注册。注册成功之后，返回登录界面，以注册好的账号密码登录到OneNET平台。3.3.2OneNET平台准备阶段 2.创建产品和设备（1）创建产品在OneNET物联网控制台中，点击开发者中心，进入产品开发页面，如下图所示。3.3.2OneNET平台准备阶段 2.创建产品和设备（1）创建产品选择在左边菜单栏里“产品开发”选项，然后点击“创建产品”，如下图所示。3.3.2OneNET平台准备阶段 2.创建产品和设备（1）创建产品在创建产品对话框里首先选择产品品类，如下图所示。3.3.2OneNET平台准备阶段 2.创建产品和设备（1）创建产品然后根据实际需求选择智能化方式，如设备接入，并填写信息，如右图所示。最后点击确定返回产品开发页面。3.3.2OneNET平台准备阶段 2.创建产品和设备（2）发布产品在产品开发页面点击对应产品的“产品开发”操作，如图3-13所示，进入产品功能定义页面。3.3.2OneNET平台准备阶段 2.创建产品和设备（2）发布产品在产品信息栏中查看并记住产品ID和access_key（查看access_key需要手机验证），这里的产品ID和access_key将作为后续计算鉴权信息计算的参数。点击下一步，跳转到设备开发页面，如下图所示。3.3.2OneNET平台准备阶段 3.3.2OneNET平台准备阶段 查看产品ID和access_key并点击下一步2.创建产品和设备（2）发布产品在设备开发页面中选择设备开发方式，设备开发方式有三类，分别为基于模组开发、基于SDK开发和基于OneOS开发。基于模组进行开发，仅需开发设备侧功能，实现快速接入，适用于模组未选型的产品。基于SDK开发，可下载的SDK为NB套件、MQTT套件、Studio、和物融合后的SDK。基于OneOS操作系统开发，OneOS支持主流芯片架构，提供丰富的组件功能，可灵活裁剪，满足不同客户需求。这里我们任选一种开发方式，并点击下一步，如下图所示。3.3.2OneNET平台准备阶段 2.创建产品和设备（2）发布产品3.3.2OneNET平台准备阶段 选择设备开发方式并点击下一步2.创建产品和设备（2）发布产品进入设备调试页面，这里还未创建设备，没有设备信息，直接点击下一步，进入发布量产页面，如下图所示。3.3.2OneNET平台准备阶段 2.创建产品和设备（2）发布产品在发布量产页面点击“发布”按钮发布产品，如下图所示。3.3.2OneNET平台准备阶段 2.创建产品和设备（2）发布产品显示发布成功之后，点击“设备管理”按钮，进入设备管理页面，如下图所示。3.3.2OneNET平台准备阶段 2.创建产品和设备（3）添加设备在设备管理页面点击“添加设备”按钮，新建设备，如下图所示。3.3.2OneNET平台准备阶段 2.创建产品和设备（3）添加设备在添加设备对话框中，选择设备所属产品，输入设备名称，如右图所示。3.3.2OneNET平台准备阶段 2.创建产品和设备（3）添加设备点击确定返回设备管理页面，点击“详情”操作，如下图所示。3.3.2OneNET平台准备阶段 2.创建产品和设备（3）添加设备在设备详情页面可以查看设备信息和产品信息，在导航栏中可以选择查看设备详情、属性、事件记录、服务记录、操作记录、文件管理、设备调试、SIM卡查询等，如下图所示。3.3.2OneNET平台准备阶段 3.3.3配置MQTT客户端接入OneNET平台 1.计算token设备秘钥鉴权需包含产品ID+设备名称+鉴权token，其中token由多个参数构成。为便于开发者开发，OneNET提供token生成工具token.exe。token计算步骤如下：（1）打开token生成工具

，如下图所示。3.3.3配置MQTT客户端接入OneNET平台 1.计算token（2）填写对应参数生成tokenres字段为products/{产品id}/devices/{设备名}，key为设备级access_key，method为签名方法，et为未来时间戳。时间戳的计算可以利用时间戳在线转换工具，输入未来时间，点击转换得到未来时间戳，如下图所示。3.3.3配置MQTT客户端接入OneNET平台 1.计算token（2）填写对应参数生成token填写res、et、key、method等参数，然后点击Generate按钮，生成token，如下图所示。3.3.3配置MQTT客户端接入OneNET平台 2.MQTT客户端安装配置（1）下载与安装访问MQTT.fx的官方下载地址：http://www.jensd.de/apps/mqttfx/。选择适合操作系统的版本（Windows、Linux或Mac）进行下载。下载完成之后，双击安装包开始安装，并根据需要修改安装路径和选择是否创建菜单栏图标。（2）打开MQTT.fx并配置连接打开MQTT.fx软件，在主界面，选择“编辑连接”按钮，进入连接配置界面，如下图所示。3.3.3配置MQTT客户端接入OneNET平台 2.MQTT客户端安装配置（3）设置连接参数点击配置界面左下角“+”号，新建连接，并填写相关参数，如右图所示。3.3.3配置MQTT客户端接入OneNET平台 2.MQTT客户端安装配置（3）设置连接参数MQTT.fx相关参数如下：ProfileName（配置名称）：输入一个自定义的名称，用于标识此连接配置。BrokerAddress（代理地址）：使用从OneNET平台获取的服务地址，例如。BrokerPort（代理端口）：使用从OneNET平台获取的端口号，默认为1883。ClientID（客户端ID）：设置为设备名称，确保每个设备有唯一的ID。3.3.3配置MQTT客户端接入OneNET平台 2.MQTT客户端安装配置（3）设置连接参数点击UserCredentials，填写UserName及Password参数。UserName填写产品ID，Password填写鉴权token，将token生成器生成的鉴权信息复制过来，如下图所示。点击“OK”按钮完成连接参数设置。3.3.3配置MQTT客户端接入OneNET平台 3.连接OneNET平台返回MQTT.fx主界面，从下拉框中选择刚才配置的ProfileName，然后点击“Connect”按钮连接OneNET平台，如下图所示。3.3.3配置MQTT客户端接入OneNET平台 4.订阅和发布消息MQTT.fx与OneNET平台连接成功后，可以点击“Subscribe”选项订阅主题，如右图所示。订阅主题格式为$sys/{产品ID}/{设备ID}/{主题}：例如，输入：$sys/2kx9ey8Nm0/MQTT_FX/#，订阅通配符‘#’，即订阅所有可以直接查看的消息。3.3.3配置MQTT客户端接入OneNET平台 4.订阅和发布消息在“Publish”选项中可以发布消息到指定的主题。例如，在选择订阅主题框内输入通信主题：$sys/{产品ID}/{设备ID}/thing/property/post，并在下面编辑框中输入如下数据：{"id":"123","version":"1.0","params":{"temp_value":{"value":24}}}

3.3.3配置MQTT客户端接入OneNET平台 4.订阅和发布消息然后点击“Public”按钮，发布temp_value的value值，如下图所示。3.3.3配置MQTT客户端接入OneNET平台 4.订阅和发布消息返回“Subscribe”选项，可以看到消息发布情况反馈，如右图所示。3.3.3配置MQTT客户端接入OneNET平台 5.测试与验证（1）连接测试在MQTT.fx主界面，选择创建的连接，点击“Connect”按钮连接OneNET平台，若MQTT.fx右上角绿灯亮，表示连接成功，此时登录OneNET平台，查看设备状态，可以看到设备状态由离线转变为在线，如下图所示。3.3.3配置MQTT客户端接入OneNET平台 5.测试与验证（2）数据传输测试在MQTT.fx中订阅主题并发布消息后，检查OneNET平台是否成功接收，例如发布温度值到OneNET平台之后，查看设备详情中属性的值是否与发布值一致。如右图所示为设备属性中接收到的当前温度值。任务4基于WiFi技术的物联网云平台通信实现引导案例基于WiFi的环境信息物联网云平台监测系统针对智能家居、智能建筑、森林防火监测、生态环境监测等领域的环境信息监测问题，设计一款基于WiFi模块的环境信息监测系统。利用DHT11温湿度传感器监测周围环境的温湿度信息，MQ-2传感器监测烟雾浓度，光敏传感器监测环境的光照强度。同时，云端监测应用和手机APP软件，可将监测的环境信息通过WiFi上传到云端，之后传输至手机APP，便于用户远程监测。系统功能框架如下图所示。3.4.1WiFi技术概述WiFi（WirelessFidelity）技术，又称为无线保真技术，是一种允许电子设备连接到一个无线局域网（WLAN）的技术，通常使用2.4GHz或5GHz的射频频段。WiFi是基于IEEE802.11标准族建立的，这些标准定义了无线局域网中的物理层和媒体访问控制层（MAC层）。WiFi技术因其传输速度快、传输距离远、组网灵活、兼容性好等特点，被广泛应用于家庭、办公室、公共场所等各个领域。1.标准与版本WiFi技术经历了多个版本的演进，从最初的IEEE802.11a/b标准，到后续的IEEE802.11g、IEEE802.11n、IEEE802.11ac，以及最新的IEEE802.11ax（也称为WiFi6），每个新版本在传输速度、能效、信号覆盖范围和容量等方面进行了优化和提升，各版本WiFi协议标准如下表所示。3.4.1WiFi技术概述1.标准与版本序号标准说明1IEEE802.11a使用5GHz频段，提供最高54Mbps的传输速度，但传输距离相对较短。2IEEE802.11b使用2.4GHz频段，提供最高11Mbps的传输速度，是当时最流行的标准。3IEEE802.11g在2.4GHz频段上提供最高54Mbps的传输速度，并向后兼容IEEE802.11b设备。4IEEE802.11n支持双频（2.4GHz和5GHz），通过引入MIMO（多输入多输出）技术，显著提高了传输速度和信号覆盖范围。5IEEE802.11ac主要在5GHz频段上运行，提供了更快的传输速度（高达6.93Gbps）和更好的能效。6IEEE802.11ax（WiFi6）最新的WiFi标准，提供了更高的传输速度、更低的延迟、更大的容量以及更好的能效。整体效率比802.11ac高300%。各版本WiFi协议标准3.4.1WiFi技术概述2.WiFi技术特点WiFi无线技术是将有线网络信号转换成无线电波，并通过无线路由器将信号发射到周围环境中，一旦设备进入WiFi信号的覆盖范围，就可以通过连接WiFi信号来访问互联网。WiFi技术特点如下：（1）传输速度快WiFi技术提供了高速的数据传输能力，目前的WiFi技术已经发展到第六代，支持的最高速度可以达到9.6Gbps。在信号较弱或有干扰的情况下，WiFi技术可以自动调整带宽，如从11Mbit/s降至5.5Mbit/s、2Mbit/s甚至1Mbit/s，以保障网络的稳定性和可靠性。3.4.1WiFi技术概述2.WiFi技术特点（2）传输距离远WiFi的传输距离一般在几十米，但可以通过增加发射功率来扩大传输距离。另外，如果需要覆盖更大的范围，可以使用多个路由器或选择性能更强的路由器。在合适的条件下，WiFi信号可以覆盖较大的范围。（3）组网灵活WiFi技术通过无线电波进行数据传输，无需布线，使得设备连接更加灵活方便。用户可以随时随地通过WiFi连接到互联网，适合于移动设备和便携终端。WiFi无线网络结构包括Adhoc和Infrastructure两种模式；Adhoc模式下，各计算机只需接上相应的无线网卡即可实现相互连接；而Infrastructure模式下，则通过无线接入点（AP）实现网络资源的共享，更加灵活多变。3.4.1WiFi技术概述2.WiFi技术特点（4）兼容性好随着WiFi技术的不断发展，新的版本和标准不断涌现，而这些新版本和标准通常都具有良好的向后兼容性，即新版本的WiFi设备可以与旧版本的WiFi设备兼容工作。这一特点保证了用户在升级设备或网络时，无需担心新旧设备之间的兼容性问题，确保新旧设备之间的互操作性。（5）安全性高WiFi技术采用了多种加密技术和安全协议，如WEP（有线等效加密）、WPA（Wi-Fi保护访问）、WPA2（Wi-Fi保护访问第二版）、WPA3（Wi-Fi保护访问第三版）等；也具备多种网络配置和安全措施，如使用强密码、修改默认设置、启用加密和认证、隐藏SSID、MAC地址过滤、使用VPN服务等，以确保数据传输的安全性。3.4.1WiFi技术概述3.应用领域WiFi技术被广泛应用于家庭、办公室、公共场所等各种场景，具体应用领域如下：（1）家庭应用WiFi技术使得家庭成员可以在家中的各个房间方便地使用互联网，无需担心线路布置问题，极大地提升了家庭网络使用的便捷性。随着智能家居设备的普及，WiFi成为连接这些设备的重要桥梁。通过WiFi，用户可以远程控制家中的智能设备，如智能灯泡、智能插座、智能摄像头等，实现家居的智能化管理。3.4.1WiFi技术概述3.应用领域（2）办公室应用WiFi技术使得无线办公成为可能，员工可以在办公室内的任何位置进行工作，无需受限于有线网络，提高了工作的灵活性和舒适度。在办公室部署WiFi可以让员工方便地使用网络进行工作，如在线会议、文件共享、数据传输等，从而提升工作效率。（3）公共场所应用在咖啡馆、机场、图书馆等公共场所部署WiFi可以吸引更多的客户。这些客户在享受免费或付费WiFi服务的同时，也会增加在公共场所的停留时间和消费意愿。一些公共场所的WiFi还提供了公共服务功能，如在线查询、预约、支付等，为市民和游客提供了更加便捷的服务体验。3.4.1WiFi技术概述3.应用领域（4）教育领域学校部署WiFi网络，可以方便学生在线学习、查阅资料，提高教学质量和学习效率。WiFi技术也是构建智慧校园的重要基础设施之一，通过WiFi网络可以实现校园内各种设备的互联互通和智能化管理。（5）物联网（IoT）领域随着物联网技术的发展，WiFi作为重要的无线通信技术之一，在物联网领域得到了广泛应用。通过WiFi技术，各种物联网设备可以实现互联互通和数据传输。3.4.1WiFi技术概述3.应用领域（6）扩展现实（XR）领域WiFi技术为扩展现实（包括增强现实、虚拟现实等）提供了基础连接支持。在XR领域，高速、稳定的WiFi连接是保障用户体验的关键因素之一。（7）汽车领域随着智能网联汽车的兴起，WiFi技术在汽车领域有了更多应用。通过WiFi连接，汽车可以实现与智能手机、智能家居等设备的互联互通，提供更加便捷、智能的驾驶和出行体验。3.4.2WiFi与物联网云平台连接原理WiFi模块选用安可信ESP-01S模块，其采用ESP8226作为主控芯片，通过串口与ARM核心板进行通信，ARM核心板采用STM32f103作为主控芯片。WiFi模块相当于ARM核心板的无线网卡，可以实现ARM核心板连接Internet网络，从而达到远程监控ARM核心板读取传感器数据，或者控制设备的启动、停止。在平台端，设备可以通过WiFi模块接入。物联网云平台（如OneNET平台、阿里云等）提供设备接入服务，允许设备通过特定的协议（如MQTT）将数发送到云平台。用户在云平台上创建产品、数据点，并启动虚拟设备进行测试，确保数据点创建成功并可以正确传输数据。平台通过API接口支持第三方开发者进行二次开发和定制化，以拓展平台的功能和应用领域。连接过程如下：3.4.2WiFi与物联网云平台连接原理1.设备端准备（1）Wi-Fi热点信息输入设备需要能够连接Wi-FiAP（接入点），这通常涉及到用户在设备上输入Wi-Fi网络的SSID（服务集标识符，即网络名称）和密码。（2）IP地址获取设备通过DHCPClient从路由器获取IP地址，或者可以手动指定IP地址。（3）设备身份认证信息设备需要保存创建产品时的产品标识（ProductID）和产品密钥（access-key），以及创建设备时的设备密钥（DeviceSecret）和设备标识（DeviceName）。这些信息用于在连接物联网云平台时进行身份认证。3.4.2WiFi与物联网云平台连接原理2.云平台端准备（1）创建产品开发者在云端创建产品，定义产品功能，云平台会自动为产品生成产品标识（ProductID）和产品密钥（access-key）。（2）添加设备开发者在产品开发中添加连接设备，云平台会自动为设备生成设备标识（DeviceName）和设备密钥（DeviceSecret）。（3）数据处理设备上报数据到物联网平台后，开发者可以将数据转发到自己的业务服务器，或者在物联网平台上将数据转发到另外的设备。发送数据给设备时，开发者需要调用物联网平台提供的接口。3.4.2WiFi与物联网云平台连接原理3.连接过程（1）设备端开发基于Topic方式或物模型方式开发设备。获取设备的身份认证信息。开发让用户输入WiFi热点SSID或密码的实现。获取到IP地址之后，调用SDK连接物联网平台进行认证。（2）认证与数据交互

认证成功后，设备可以调用SDK完成云端数据的订阅，并编写对数据处理的函数。设备可以调用SDK完成数据的上报。当设备连接异常时，编写相应的数据处理逻辑。3.4.3WiFi模块与OneNET平台连接通信1.OneNET平台登录在浏览器地址栏中输入地址：/，登录访问OneNET平台官网。2.创建产品与添加设备进入开发者中心，在产品开发页面中，点击“创建产品”，并选择适当的产品品类，填写产品信息，包括产品名称、行业、类别等，联网方式选择“WiFi”，如下图所示。创建产品步骤可参考项目三任务三。3.4.3WiFi模块与OneNET平台连接通信创建产品并填写信息3.4.3WiFi模块与OneNET平台连接通信在已创建的产品下，点击“添加设备”，填写所属产品、设备名称等信息，注意，同一产品下的设备编号不能重复；进入产品开发，在功能定义中设置物模型；选择发布量产，点击“发布”按钮发布产品。添加设备步骤可参考项目三任务三。3.4.3WiFi模块与OneNET平台连接通信3.硬件连线与固件下载ESP-01S无线模块是安信可科技自主研发设计的ESP8266系列高性价比WiFi

SOC模组。该系列模块支持标准的IEEE802.11b/g/n协议，内置完整的TCP/IP协议栈。用户可以使用该系列模块为现有的设备添加联网功能，也可以构建独立的网络控制器。其硬件连线如图3-37所示，将WiFi模块（ESP-01S）的RXD引脚接MCU的TXD引脚，WiFi模块的TXD引脚接MCU的RXD引脚，WiFi模块的VCC引脚接3.3V电源正极，GND引脚接电源负极。ESP-01S与安可信烧录下载器连接如图3-38所示。图3-37ESP-01S连线图

图3-38ESP-01S与下载器连接图3.4.3WiFi模块与OneNET平台连接通信3.硬件连线与固件下载WiFi模块与下载器接好并连接电脑。打开下载工具ESPFlashDownloadTool，点击“ESP8266DownloadTool”按钮，选择“ESP8266-AT_MQTT-1M.bin”固件路径与烧录地址；选择正确端口号和波特率（默认115200），点击“START”按钮下载固件。ESP-01S固件下载步骤如右图所示。3.4.3WiFi模块与OneNET平台连接通信4.WiFi模块配置使用串口调试助手（如PuTTY、SSCOM等）配置WiFi模块。发送AT指令配置WiFi模块，包括设置STA模式（如AT+CWMODE=1）、连接WiFi网络（如AT+CWJAP="ssid","password"）、设置单连接或TCP透传等。AT常见指令如右表所示。序号指令说明1AT测试AT是否OK2AT+GMR返回固件版本信息3AT+RST软重启模组4AT+RESTORE重置模组为出厂设置5AT+CIFSR查询本机IP地址6AT+CWMODE=2配置为AP模式TCPServer为AP模式7AT+CWMODE=1配置为Station模式TCPClient为Station模式8AT+CWJAP="ssid","password"AP模式下为配置AP信息，Station模式下为连接到AP3.4.3WiFi模块与OneNET平台连接通信5.初始化WiFi模块打开串口调试助手，发送AT指令“AT”并回车，检查是否返回“OK”，以确认模块正常工作，如右图所示。3.4.3WiFi模块与OneNET平台连接通信5.初始化WiFi模块（1）设置透传模式并配置WiFi连接发送AT指令将WiFi模块设置为透传模式，在串口调试助手中输入并发送：

AT+CIPMODE=1，等待返回“OK”。发送AT指令配置WiFi模块连接到指定的无线网络，在串口调试助手中输入并发送：AT+CWJAP="SSID","PASSWORD"；其中，“SSID”和“PASSWORD”分别替换为你的无线网络名称和密码。设置透传模式并配置WiFi连接如图右图所示。3.4.3WiFi模块与OneNET平台连接通信6.设置服务器连接（1）设置MQTT用户配置在串口调试助手中输入并发送：AT+MQTTUSERCFG=<LinkID>,<scheme>,<"client_id">,<"username">,<"password">,<cert_key_ID>,<CA_ID>,<"path">。其中：

LinkID:当前只支持0

scheme:连接方式，1-10

client_id:对应MQTTclientID，用于标志client身份，最长256字节，这里指设备ID

username:用于登录MQTTbroker的username,最长64字节，这里指用户ID

password:用于登录MQTTbroker的password，最长64字节，这里指鉴权信息，利用token生

成工具生成，步骤参考项目三任务三

cert_key_ID:证书ID，目前支持一套cert证书，参数为0

CA_ID:CAID，目前支持一套CA证书，参数为0

path:资源路径，最长32字节3.4.3WiFi模块与OneNET平台连接通信6.设置服务器连接（2）连接消息服务器（Broker）在串口调试助手中输入并发送：AT+MQTTCONN=<LinkID>,<"host">,<port>,<reconnect>。其中：

LinkID:当前只支持0

host:连接MQTTbroker域名,最大128字节

port:连接MQTTbroker端口,最大65535

reconnect:是否重连MQTT,若设置为1,需要消耗较多内存资源例如：AT+MQTTCONN=0,"",1883,13.4.3WiFi模块与OneNET平台连接通信7.数据通信（1）订阅主题订阅指定连接的MQTT主题，可重复多次订阅不同topic，在串口调试助手中输入并发送：AT+MQTTSUB=<LinkID>,<"topic">,<qos>。其中：

LinkID:当前只支持0topic:订阅的主题qos:订阅的QoS例如：AT+MQTTSUB=0,"$sys/d9j2SpgpYu/EVsensor/thing/property/post/reply",13.4.3WiFi模块与OneNET平台连接通信7.数据通信（2）发布字符串消息在LinkID上通过topic发布数据data,其中data为字符串消息，如图3-42所示。在串口调试助手中输入并发送：AT+MQTTPUB=<LinkID>,<"topic">,<"data">,<qos>,<retain>。其中：LinkID:当前只支持0topic:发布主题,最长64字节data:发布消息,data不能包含’\0’,请确保整条AT+MQTTPUB不超过AT指令的最大长度限制qos:发布服务质量,参数可选0,1,2,默认为0retain:发布retain例如：AT+MQTTPUB=0,"$sys/d9j2SpgpYu/EVsensor/thing/property/post","{\"id\":\"123\"\,\"params\":{\"CurrentTemperature\":{\"value\":20\}}}",0,03.4.3WiFi模块与OneNET平台连接通信7.数据通信（2）发布字符串消息登录OneNET平台，进入已创建的产品和设备页面，等待并观察OneNET平台的响应。如果数据成功发送到OneNET平台，在平台上能够看到相应的数据记录。如果数据未成功发送或接收，检查WiFi模块的配置、网络连接、数据格式等，并进行相应的调试。在串口调试助手中依次输入如右图所示配置、连接和发送指令。3.4.3WiFi模块与OneNET平台连接通信7.数据通信（2）发布字符串消息然后登录OneNET平台可以发现设备属性中温度值发生改变，如下图所示。任务5基于NB-IOT技术实现远程浇花指令控制引导案例基于NB-IOT技术的远程浇花系统远程浇花系统广泛应用于家庭园艺、办公室绿化、智能农业等领域。通过远程浇花系统，用户可以随时随地关注花卉的生长状况，并根据需要进行浇水操作。同时，系统还可以根据预设的湿度阈值自动浇水，减少人工干预，提高养花的便捷性和效率。基于NB-IoT技术的远程浇花系统通过集成土壤湿度传感器、NB-IoT通信模块、微控制器以及水泵等设备，实现对花卉盆栽的远程监控和自动/手动浇水。系统架构下图所示。3.5.1设备选型与准备在设备选型与准备阶段，对于基于NB-IoT的智能浇花系统，我们需要考虑多个方面，包括执行设备的选择、传感器的类型、通信模块、控制器以及电源供应等。以下是设备选型与准备方案：1.控制器控制器是智能化、自动化控制系统中的核心部件，对系统的工作状态进行监控、调节和控制，以确保系统能够按照预定的目标和规律运行。在基于NB-IoT的智能浇花系统场景下，需选择具有强大处理能力和低功耗特性的控制器，比如采用STM32F103系列处理器。STM32F103控制器具备数据采集、处理、决策和通信等功能，能够接收传感器数据，根据预设逻辑控制水泵等执行机构，并通过通信模块将数据上传至云端或手机APP。3.5.1设备选型与准备2.土壤湿度传感器土壤湿度传感器用于检测土壤湿度，是判断是否需要浇水的关键依据，应选择精度高、响应速度快、防水防腐的传感器。土壤传感器做土壤湿度的检测，表面采用镀镍处理，有加宽的感应面积，可以提高导电性能，防止