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Aquaponics-MQTT-Server 开发记录

模块开发

Arduino等其他开发记录文档参阅项目网站 blog.SmartAq.cn

Mqtt服务器与Express.js整合测试

通过！

数据库设计

用户表

  1. 用户ID
  2. 用户名
  3. 密码
  4. 身份等级(0：普通用户 1：专业用户 2：管理员)
    1. 专业用户权限：设备管理、普通用户管理、管理普通用户设备
    2. 管理员权限：管理所有用户和设备
const mongoose = app.mongoose
const Schema = mongoose.Schema

const UserSchema = new Schema({
  _id: default,
  username: String,
  password: String,
  level: {
    type: Number,
    default: 0
  }
})

设备表

  1. 设备ID
  2. 设备密码
  3. 设备主体用户
  4. 设备名
  5. 设备标签
  6. 设备说明
  7. 设备添加人
  8. 设备运行状态[见设备指令]
    • power
    • stopUploadAllData
    • collectInterval
  9. 设备健康状态
const DeviceSchema = new Schema({
  _id: default,
  password: String,
  user: {
    type: mongoose.Schema.Types.ObjectId,
    ref: 'user'
  },
  name: String,
  tag: String,
  description: String,
  manager: {
    type: mongoose.Schema.Types.ObjectId,
    ref: 'user'
  },
  avatarUrl: String,
  date: Date,
  runStatus: Object,
  rateStatus: Object
})

数据表

  1. 数据ID
  2. 各项数据指标
  3. 采集时间
  4. 所属设备ID
  5. {++是否异常++}
  6. {++问题备注id++}
const DataSchema = new Schema({
  _id: default,
  date: Date,
  data: {
    index1: {
    val,min,max,fMax,fMin,
    stat: ，0最适范围内，1略高于最适，-1略低于最适，2大于最大值，-2小于最小值
  },
    index2,...
  },
  device: {
    type: mongoose.Schema.Types.ObjectId,
    ref: 'device'
  },
  warning: Boolean,
  issue: {
    type: mongoose.Schema.Types.ObjectId,
    ref: 'issue'
  }
})

指标： 水中温度：TH2O 酸碱度：PHH2O 总溶解固体：TDS 氧化还原电位：ORP 水位线：LEVEL 空气温度：TAIR 光照强度：LIGHT 土壤湿度：RHSUB 空气湿度：RHAIR

指标定义

  1. ID
  2. 所属设备_id
  3. 各指标定义（最大、最小、最适最小、最适最大、说明）
  4. 修改人
  5. 更新时间
  6. 是否失效
const DefineSchema = new Schema({
  _id: default,
  date: Date,
  define: {
    index1: {
    min,max,fMax,fMin,description
  },
    index2,...
  },
  device: {
    type: mongoose.Schema.Types.ObjectId,
    ref: 'device'
  },
  whoSet: {
    type: mongoose.Schema.Types.ObjectId,
    ref: 'user'
  },
  expired: {
    type: Boolean,
    default: false
  }
})

{--预警记录表--}

  1. 预警记录ID
  2. 出现预警数据ID
  3. 设备ID
  4. 预警时间
  5. 出现预警的异常指标
  6. 备注
const WarningSchema = new Schema({
  _id: default,
  date: Date,
  warning:{
    index1:{
      val,
      stat: 2大于最大值，-2小于最小值
    }
    ,index2,...
  },
  device: {
    type: mongoose.Schema.Types.ObjectId,
    ref: 'device'
  },
  data: {
    type: mongoose.Schema.Types.ObjectId,
    ref: 'data'
  },
  note: String
})

设备记录表

  1. 记录ID
  2. 记录人ID
  3. 记录设备ID
  4. 记录内容
  5. 记录时间
  6. {--所选的预警记录ID--}
  7. 所选的数据ID
const IssueSchema = new Schema({
  _id: default,
  user: {
    type: mongoose.Schema.Types.ObjectId,
    ref: 'user'
  },
  device: {
    type: mongoose.Schema.Types.ObjectId,
    ref: 'device'
  },
  note: String,
  date: Date,
  data: {
    type: mongoose.Schema.Types.ObjectId,
    ref: 'data'
  }
})

指令记录表

const instructionSchema=new Schema({
  _id: default,
  device: {
    type: mongoose.Schema.Types.ObjectId,
    ref: 'device'
  }
  instruction: {

  },
  operator: {
    type: mongoose.Schema.Types.ObjectId,
    ref: 'user'
  }
  date: Date
})

用户组表

  1. 负责人ID
  2. 组员列表
  3. 组名
const GroupSchema = new Schema({
  _id: default,
  manager: {
    type: mongoose.Schema.Types.ObjectId,
    ref: 'user'
  },
  list: Array,
  name: String
})

登陆模块

  1. 微信小程序登陆/绑定
    • Api地址：/api/wechatSPLogin
    • 请求参数：
      • code
      • 微信获得的userInfo对象
    • 返回参数：
      • errMsg
      • _id
      • signStr，md5加密的openid，作为调用api的验证
      • 其他userInfo的属性

设备模块

设备管理

  1. 增加一套设备(管理员)
    • Api地址：/api/addADevice
    • post
    • 请求参数：
      • 当前用户_id:user_id
      • 当前用户signStr
      • password
      • description
      • tag
      • name
    • 返回参数：
      • errMsg
      • 设备ID
  2. 获取已绑定设备列表（分用户等级获取、分页获取）
    1. 管理员
      • Api地址：/api/fetchOwnedDevice
      • get
      • 请求参数：
        • 当前用户_id:user_id
        • 当前用户signStr
        • 页码page (-1获取全部)
    2. 普通用户
    3. 高级用户
  3. 绑定设备
    • Api：/api/bindDevice
    • 请求参数：
      • 设备id:deviceId
      • 用户id:user_id
      • 设备标签:tag
      • 设备名:name
    • 一个设备只能绑定一个用户，重复绑定会覆盖之前用户信息
  4. 取消绑定设备
    • Api地址：/api/unbindDevice
    • 请求参数：
      • 设备id:deviceId
      • 设备密码:password
  5. 删除设备(管理员)
    • Api：/api/removeDevice
    • 请求参数
      • 设备id:deviceId

数据查询

  1. 获取一段时间数据
    • Api:/api/getDeviceData
    • 请求参数
      • 设备id:deviceId
      • 起始时间:start(Date)
      • 截止时间:stop(Date)
      • 获取记录数:count
    • 根据需求上传不同参数：
      • 获取start至stop间count条靠近stop的逆序数据
      • 获取start开始count条正序数据
      • 获取start至stop间所有正序数据
      • 获取至今为止count条逆序数据
      • 获取至今为止全部正序数据

Mqtt交互实现

分隔符：/ 离线消息：qos大于0，retain为true

用户端

  1. 用户名：用户user/_id
  2. 密码：用户md5(openid)
  3. 订阅设备实时数据，订阅主题：device/+设备号+/data
  4. 订阅服务器预警信息，订阅主题：device/+设备号+/warning
  5. 发布设备控制指令，发布主题：device/+设备号+/instruction，离线消息

服务器端

  1. 订阅所有设备实时数据，订阅主题：device/+设备号+/data
    • 数据格式Json字符串："{"a":"123"}"
    • 水温：T_H2O
    • 酸碱度：PH_H2O
    • 总溶解固体：TDS
    • 氧化还原电位：ORP
    • 水位线：Level
    • 空气温度：TAir
    • 光照强度：Light
    • 土壤湿度：RHSubstrate
    • 空气湿度：RHAir
  2. 订阅用户的控制指令，订阅主题：device/+设备号+/instruction
  3. 发布预警信息，发布主题：device/+设备号+/warning，离线消息
  4. 发布参数调整信息，发布主题：device/+设备号+/adjust，离线消息
  5. 发布设备控制指令（主动式），发布主题：device/+设备号+/instruction，离线消息
发布预警信息
  1. 定义设备数据
  2. 发送http请求，交由http服务器处理数据，返回处理结果 || 直接处理
  3. 转发处理结果，定义预警的用户将收到预警信息（离线消息）
存储指令操作
  1. -1：mqtt连接已断开（仅设备内指令）
  2. 0：mqtt已连接（用户指令：启动设备)
  3. |1|1|：停止全部采集数据上传
  4. |1|2|：开启上传全部数据
  5. |1|3|time|：设置采集数据间隔时间（1~10min）

设备端

  1. 用户名：设备device/_id
  2. 密码：设备密码password
  3. 订阅所有控制指令，订阅主题：device/+设备号+/instruction
  4. 发布实时数据，发布主题：device/+设备号+/data
数据上传
  1. 格式：json
{
  date: Date,
  index1: {
    val: ,
  },
  ...
}

问题记录

微信小程序

Session问题

微信小程序每次请求session会发生变化，需要自己维持cookie，在每次请求头中添加cookie

//在首次请求中保存返回对象的cookie
let header = {
  'cookie': res.header['set-cookie']
}
//在之后每次请求中添加该请求头
wx.request({
  header: header
})

uploadFile()问题

  1. 使用本地https服务器调试会报错
  2. 后台返回json数据此时需要手动解析

js深拷贝和浅拷贝问题

Js默认浅拷贝，深拷贝的两种方法：1.递归；2.JSON.stringfy和JSON.parse

MQTT

  1. mqtt的topic中的符号

主题层级分隔符  / :     用于分割主题层级，/分割后的主题，这是消息主题层级设计中很重要的符号。   比方说： aaa/bbb和  aaa/bbb/ccc 和aaa/bbb/ccc/ddd  ，这样的消息主题格式，是一个层层递进的关系，可通过多层通配符同时匹配两者，或者单层通配符只匹配一个。  这在现实场景中，可以应用到：公司的部门层级推送、国家城市层级推送等包含层级关系的场景。 单层通配符  +:      单层通配符只能匹配一层主题。比如：   aaa/+     可以匹配 aaa/bbb ，但是不能匹配aaa/bbb/ccc。   单独的+号可以匹配单层的所有推送 多层通配符  #：   多层通配符可以匹配于多层主题。比如: aaa/#   不但可以匹配aaa/bbb，还可以匹配aaa/bbb/ccc/ddd。  也就是说，多层通配符可以匹配符合通配符之前主题层级的所有子集主题。单独的#匹配所有的消息主题. 注:单层通配符和多层通配符只能用于订阅(subscribe)消息而不能用于发布(publish)消息，层级分隔符两种情况下均可使用。

Mongoose/MongoDB

  1. The MongoDB server has deprecated the count() function in favor of two separate functions, countDocuments() and estimatedDocumentCount().

测试

Mqtt交互测试

设备端模拟

使用MQTT.js模拟设备mqtt客户端

  1. 数据上传
    1. 时间间隔：1s
    2. 数据内容：所有指标
  2. 指令接收