深度开发智慧路灯应用
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深度开发智慧路灯应用
作者
HDC.Cloud
上架时间
2020-02-21 16:51:05

深度开发智慧路灯应用

您在体验过程中有任何疑问，都可以在此留言反馈>>问题反馈

1. 介绍

背景介绍

智慧路灯是城市智能化道路上重要一环，智慧路灯的实施具有节约公共照明能耗、减少人工投入和因照明引起的交通事故等多种社会意义。路灯也是大家在日常生活中可以强烈感知到的公共设施，更易理解其智能化的场景。
基于物联网解决方案，我们可以实现路灯的远程监控与控制，实现远程控制、按需照明等功能，降低路灯运行成本。

您将建立什么

在本次Codelab中，我们基于华为IoT平台设备接入管理服务、弹性云服务器、软件开发平台等服务构建一个智慧路灯应用。该应用可通过两种方案获取数据，用于显示光强和路灯状态，并支持通过设备接入管理服务下发开关灯命令。

您将会学到什么

  • 理解物联网平台如何利用设备数据。

  • 掌握设备上报数据到物联网平台的原理和方法。

  • 如何开发应用控制物联网设备。

您需要什么

  • 已实名认证的华为云账号

  • 下载智慧路灯实验工具包（点此下载），解压获取智慧路灯产品模型（SmartStreetLight.zip）和设备接入模拟器（HubSimulator.jar）

2. 资源准备

进入控制台

  1. 打开浏览器，输入华为云网站地址https://www.huaweicloud.com/，在上方菜单栏中单击“登录”。

  2. 在账号登录界面输入账户名、密码，单击“登录”。

  3. 进入华为云控制台，更改当前区域为“华北-北京四”。以保证后续实验都在该区域下进行。

安装并配置JDK1.8

  1. 下载JDK 1.8版本，如“jdk-8u161-windows-x64.exe”，并双击进行安装。官网下载地址：https://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/jdk8-downloads-2133151.html

  2. 以下以WIN7为例说明如何配置环境变量。右键单击“计算机”，选择“属性”。

  3. 单击“高级系统设置”。

  4. 单击“环境变量”。

  5. 配置系统变量。需配置3个变量：JAVA_HOME、Path、CLASSPATH（不区分大小写）。若变量名已经存在，则单击“编辑”；若变量名不存在，则单击“新建”。一般Path变量存在，JAVA_HOME变量和CLASSPATH变量需要新增。

  6. JAVA_HOME指明JDK安装路径，配置示例：C:\ProgramFiles\Java\jdk1.8.0_45。此路径下包括lib，bin等文件夹。

  7. Path变量使系统可以在任何路径下识别Java命令。如果Path变量已经存在，则需在变量值最后添加路径，配置示例：;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_45\bin;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_45\jre\bin。
    两个路径之间需要使用“;”分割，分号是英文半角。

    CLASSPATH为Java加载类（class或lib）路径，只有配置CLASSPATH，Java命令才能识别。配置示例：.;%JAVA_HOME%\lib\dt.jar;%JAVA_HOME%\lib\tools.jar（路径以“.”开始，表示当前路径）。

  8. 重启系统，使环境变量生效。

  9. 选择“开始 > 运行”，输入“cmd”，执行命令：java -version、java、javac。如果命令可以执行，则说明环境变量配置成功。

创建虚拟私有云VPC

  1. 登录华为云控制台，在“所有服务”下单击“网络>虚拟私有云”，进入网络控制台，点击“创建虚拟私有云”进入创建界面。

    基本信息：
    当前区域：华北-北京四
    名称：保持默认
    网段：192.168.0.0/16

    子网配置：
    可用分区：可用区1
    子网名称：保持默认
    子网网段：192.168.0.0/24
    高级配置：默认配置

  2. 单击“立即创建”。

  3. 单击“虚拟私有云”界面，进入自己创建的虚拟私有云界面。可查看到已创建好的虚拟私有云。

3. 创建弹性云服务器

  1. 登录华为云官方网站，访问弹性云服务器。

  2. 单击“立即购买”，购买弹性云服务器，以下配置仅为样例。

    基础配置

    计费模式：按需计费
    区域：华北-北京四
    可用区：随机分配
    CPU架构：X86计算
    规格：为降低实验成本，可选择通用入门型的t6.small.1(若售馨也可选择更高规格)
    镜像：选择公共镜像的Ubuntu 16.04版本，去勾选主机安全基础版
    系统盘：保持默认

    网络配置

    网络：选择已创建的VPC和子网，自动分配IP地址
    安全组：保持默认
    带宽：为降低实验成本，可降低至1Mbit/s
    其余参数保持默认

    高级配置

    设置远程登录ECS用的密码，其余参数保持默认。

    确认配置后点击立即购买。

  3. 主机创建完成后，进行主机授信配置。登录弹性云服务器控制台，单击主机名，进入主机详情页面，选择“安全组”页签。

    单击“更改安全组规则”，然后做如下设置：
    SSH协议端口（22）口的入方向TCP协议默认开放，无需修改。
    将智慧路灯应用端口（8080）的入方向放开限制，用于后续访问智慧路灯应用。

    出方向默认不做限制，无需修改。

  4. 远程登录到ECS的linux系统内。

  5. 回车，首先输入账号“root”，然后输入购买时自定义的密码，登录root账号。

  6. 执行sudo ufw enable打开ufw服务。然后执行sudo ufw allow 22/tcp和sudo ufw allow 8080/tcp打开22和8080端口。

4. 部署智慧路灯应用

  1. 登录华为云官方网站，访问软件开发平台。

  2. 单击“立即使用”进入软件开发平台控制台。

  3. 单击页面右上角的“新建项目”。

  4. 在“新建项目”窗口中，项目模板选择“Scrum”，填写项目名称（例如“QuickStart”），点击“确定”。

  5. 进入“代码 > 代码托管”页面，选择“按模版新建”。

  6. 搜索“IoT_Streetlight_Demo”，点击选中，然后点击“下一步”。

  7. 完成各项参数配置后，点击“确定”。

    请代码仓库名称：自定义，例如“IoT_StreetLight_Demo”
    选择.gitignore：Java
    其余参数：保持默认即可

  8. 选择“构建&发布 > 编译构建”，然后单击“新建任务”。

  9. 在“新建编译构建任务 > 基本信息”中，任务名称自定义，可以保持默认，单击“下一步”。

  10. 在“新建编译构建任务 > 选择源代码”中，配置各项参数，单击“下一步”。

    源码源：DevCloud
    源码仓库：选择之前创建的源码仓库
    分支：master

  11. 在“新建编译构建任务 > 选择构建模板”中，选择“Maven”，单击“确定”。

  12. 在“构建步骤 ”中，直接点击“新建并执行”。

  13. 等待工程完成构建，查看并记录jar包的名称（通常为“huawei-0.0.1-SNAPSHOT.jar”）。

  14. 在工具栏选择“部署”，单击“新建任务”。

  15. 在“新建部署任务 > 基本信息”中，配置任务名称，可保持默认，单击“下一步”。

  16. 在“新建部署任务 > 选择部署模板”中，选择“SpringBoot应用部署”，单击“确定”。

  17. 在“部署步骤 > 安装JDK服务”中，单击“主机组”右侧的“新建”。

  18. 在弹出的新窗口中，设置主机组基本信息，单击“保存”。

    主机组名称：自定义，如“iot”
    操作系统：选择“linux”

  19. 在新创建的主机组中，单击“添加主机”。

  20. 在“添加主机”窗口中，配置主机信息并勾选同意隐私政策说明，然后单击“添加”。

    主机名：自定义，可与创建弹性云服务器时设置的云服务器名称保持一致
    IP：填写为创建弹性云服务器后分配的弹性IP，可在弹性云服务器控制台查看
    授信方式：密码授信
    用户名：填写为“root”
    密码：填写为创建弹性云服务器时设置的登录密码
    其余参数保持默认

  21. 返回“部署步骤 > 安装JDK服务”页面，配置各项参数：

    步骤显示名称：保持默认值
    主机组：选择之前创建的主机组
    jdk版本：选择1.8.0版本。

  22. 在“部署步骤 > 停止SpringBoot服务” 中，去勾选“控制选项”中的“启用”。

  23. 在“部署步骤 > 选择部署来源”中，配置各项参数：

    步骤显示名称：保持默认值
    选择源类型：构建任务
    主机组：选择之前创建的主机组
    请选择构建任务：选择之前执行完成的构建任务
    构建序号：保持默认值
    下载到主机的部署目录：自定义，例如“/home”

  24. 在“部署步骤 > 启动SpringBoot服务”中，配置各项参数：

    步骤显示名称：保持默认值
    主机组：选择之前创建的主机组
    服务操作类型：保持默认值
    服务的绝对路径：填写为部署目录加构建包的名称，例如“/home/huawei-0.0.1-SNAPSHOT.jar”
    其余参数保持默认

  25. 在“部署步骤”中删除“URL健康测试”。

  26. 在“参数设置”中，勾选全部参数，点击“批量删除”，本实验中不使用这些参数。

  27. 点击保存并执行，等待部署成功。

5. 创建数据接入通道（可选）

若使用通过DIS转发设备数据的方案，需要进行以下操作。

  1. 登录华为云官方网站，访问数据接入服务。

  2. 单击“立即购买”，购买接入通道，以下配置仅为样例。

    区域：保持默认。
    通道名称：自定义，可保持默认。
    通道类型：保持默认。
    分区数量：1。
    生命周期：1。
    源数据类型：JSON。
    自动扩缩容：保持默认。
    Schema开关：保持默认。
    高级配置：保持默认。

6. 导入产品模型

  1. 登录华为云官方网站，访问设备接入管理服务。

  2. 开通服务后，进入控制台。

  3. 从左侧导航打开“产品”页面，单击页面右上角的“创建产品”。

  4. 创建智慧路灯产品。

    所属资源空间：保持默认。
    产品名称：自定义，如“StreetLight”。
    协议类型：选择MQTT。
    数据格式：选择JSON。
    厂商名称：自定义，如“Huawei_IoT”。
    选择模型：不勾选。
    所属行业：选择智慧城市
    设备类型：自定义，如“StreetLight”。

  5. 产品创建成功后，自动跳转至产品详情界面，单击“导入模型文件”。

  6. 上传产品模型（SmartStreetLight.zip）。

  7. 导入成功后，记录产品ID，后续智慧路灯应用需要填写该ID。

7. 创建数据转发规则（可选）

若使用通过DIS转发设备数据的方案，需要进行以下操作。

  1. 通过左侧导航进入“规则”页面，单击“云服务对接配置”，按照页面提示配置与华为云对接。

  2. 完成对接配置后，单击“创建规则”，选择“数据转发规则”，填写规则内容，填写完成后单击“立即创建”。

    规则名称：自定义，如“to_DIS”。
    数据类型/过滤产品：保持默认。
    转发至服务：数据接入服务
    区域：cn-north-4
    通道：选择已创建的通道名称。

8. 配置智慧路灯应用

  1. 打开浏览器，访问“http://{IP}:8080/index.html”，其中{IP}替换为部署了应用的弹性云服务器的弹性IP。

  2. 在弹出的“参数设置”窗口中设置各项参数。

    首先需要选择数据来源。不管选择哪种数据来源，后续的验证操作都相同，可随意选择。
    若选择“数据接入服务”，需要填写通道信息。

    访问密钥ID/秘密访问密钥：填写为华为云账号的访问密钥，点此查看获取方式。
    通道名称：填写为创建数据接入通道时设置的通道名称。

    若选择“订阅推送”，需要填写订阅信息。

    本机IP：填写为该ECS的弹性IP。

    不管选择哪种数据来源，都需要填写API凭证和产品信息。

    APPID：填写为物联网平台资源空间 的APPID，可在设备接入管理服务控制台“资源空间”页面查看，存在多个资源空间时选择你创建产品并注册设备的那个资源空间。
    账号名/IAM用户名：填写为华为云账号的账号名和IAM用户名，可以在“我的凭证”页面查看。点此查看获取方式。
    IAM用户密码：填写为华为云账号的登录密码。
    项目ID：填写为华为云账号在“华北-北京四”区域的项目ID，可以在“我的凭证”页面查看。
    产品ID：填写为物联网平台上创建的产品的产品ID。

    输入后确定，等待设置成功。

  3. 填写设备标识（可自定义填写一串字母和数字的字符串），单击“注册设备”。

    注册成功后记录返回的设备ID和密钥。

9. 结果验证

  1. 双击启动设备接入模拟器（HubSimulator.jar），切换到MQTT设备模拟器页签。

  2. 输入服务IP，设备ID，设备密钥，单击“建立连接”。

    服务IP：进入设备接入管理服务控制台查看，填写为MQTTS接入信息的域名。
    设备ID：配置智慧路灯应用中注册设备成功后返回的设备ID。
    设备密钥：配置智慧路灯应用中注册设备成功后返回的密钥。

    **注：**若无法建立连接，请在系统开始菜单输入“cmd”打开命令行，输入“ping 服务IP:服务端口”查看您的主机是否能和华为云物联网平台正常通信，若无法正常通信，请更换主机的网络环境。

  3. 建立连接成功后，右侧日志显示MQTT服务连接成功。

  4. “发送消息”的Topic修改为“$oc/devices/{device_id}/sys/properties/report”其中{device_id}需要替换成实际设备ID），在模拟器下方区域填写上报数据内容后单击“发送消息”。

    上报数据的样例如下：

     {"services": [{
 "service_id": "Sensor",   
 "properties": { 
 "luminance": "200", 
 "light\_state": "OFF"}}]}

  5. 发送消息成功后，右侧日志显示信息推送成功。

  6. 查看应用界面，应该显示“环境亮度”为200LUX，“灯状态”为关。

  7. 使用模拟器订阅Topic：“$oc/devices/{device_id}/sys/commands/#”（其中{device_id}需要替换成实际设备ID）。

  8. 修改“发送消息”的Topic为“$oc/devices/{device_id}/sys/commands/response/request_id=”（其中{device_id}需要替换成实际设备ID），内容填写如下数据，填写完成后不要发送消息。

     {"result_code": 0,
 "response_name": "COMMAND_RESPONSE",
 "paras": {"result": "success"}}

  9. “路灯控制”选择“终端联控模式”，开关选择“开”后点击“设置”。

  10. 查看模拟器日志区域，应该会收到开灯命令（payload的值经过base64加密，解密后即可得到命令内容）。

    **注：**应用设计为直到设备上报的灯光状态变化为止，每五秒下发一次命令，所以此时会收到多条开灯命令，以下相同场景不再赘述。

  11. 复制收到的命令的Topic中的request_id的值，粘贴到之前设置的“发送消息”的Topic的最后，然后单击“发送消息”。
    **注：**请在收到命令20秒内完成该步骤，否则命令会超时。

  12. “发送消息”的Topic修改为“$oc/devices/{device_id}/sys/properties/report”其中{device_id}需要替换成实际设备ID），上报如下数据。

    {"services": [{   
"service_id": "Sensor",  
"properties": { 
"luminance": "210",  
"light\_state": "ON" 
}}]}

  13. 查看应用界面，应该显示“环境亮度”为210LUX，“灯状态”为开。

以下步骤为可选步骤，用于体验进阶操作

  1. 修改“发送消息”的Topic为“$oc/devices/{device_id}/sys/commands/response/request_id=”（其中{device_id}需要替换成实际设备ID），内容填写如下数据，填写完成后不要发送消息。

    {"result_code": 0,
"response_name": "COMMAND_RESPONSE",
"paras": {"result": "success"}}

  2. “路灯控制”选择“分段定时模式”，设置关灯时间段为当前时间到五分钟后。

  3. 查看模拟器日志区域，应该会收到一条关灯命令。

  4. 复制收到的命令的Topic中的request_id的值，粘贴到之前设置的“发送消息”的Topic的最后，然后单击“发送消息”。
    **注：**请在收到命令20秒内完成该步骤，否则命令会超时。

  5. “发送消息”的Topic修改为“$oc/devices/{device_id}/sys/properties/report”其中{device_id}需要替换成实际设备ID），上报一条light_state为OFF的数据。

    {"services": [{   
"service_id": "Sensor",  
"properties": {  
"luminance": "90",  
"light\_state": "OFF" 
}}]}

  6. 修改“发送消息”的Topic为“$oc/devices/{device_id}/sys/commands/response/request_id=”（其中{device_id}需要替换成实际设备ID），内容填写如下数据，填写完成后不要发送消息。

    {"result_code": 0,
"response_name": "COMMAND_RESPONSE",
"paras": {"result": "success"}}

  7. “路灯控制”选择“自动调光模式”，设置阈值为100。

  8. 再查看模拟器日志区域，应该会收到一条开灯命令。

  9. 复制收到的命令的Topic中的request_id的值，粘贴到之前设置的“发送消息”的Topic的最后，然后单击“发送消息”。
    **注：**请在收到命令20秒内完成该步骤，否则命令会超时。

  10. “发送消息”的Topic修改为“$oc/devices/{device_id}/sys/properties/report”其中{device_id}需要替换成实际设备ID），上报如下数据。

    {"services": [{   
"service_id": "Sensor",  
"properties": { 
"luminance": "150",   
"light\_state": "ON"
}}]}

10. 恭喜您

祝贺您，您已经完成了智慧路灯应用的开发，并学到了：

  • 理解物联网平台如何利用设备数据。

  • 掌握设备上报数据到物联网平台的原理和方法。

  • 如何开发应用控制物联网设备。

完成实验后请自行释放付费资源，避免持续扣费。

11. 参与互动赢好礼

欢迎体验华为云IoT CodeLabs，点击下方按钮可返回华为云IoT CodeLabs论坛帖参与活动，有机会赢取荣耀手环、移动电源等大奖哦！ 闯关有礼

恭喜你完成了本示例的学习!
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