基于华为云IoT平台的家居安防系统【我的IoT端边云体验】-一一网

一、概述

1.作品简介

基于华为云IoT和OpenHarmony开发板的家居安防系统，由烟雾传感器、气体检测传感器、光照传感器和雨滴传感器组成；

① 能够实时监测室内烟雾情况，超过设定的阈值时本地启动警报，并上报烟雾浓度信息；

② 能够实时监测室内气体情况，检测到有毒气体时本地启动风扇进行抽风以及发出警报，并上报气体检测信息；

③ 能够实现监测室内光照情况，超过设定的阈值时本地启动窗帘马达，并上报光照值和窗帘状态信息；

④ 能够实时监测室外环境是否下雨，超过设定的阈值时本地启动关窗马达，并上报关窗信息；

⑤ 并且能够对接华为IoT平台，实时查看到当前状态（警报情况、窗帘开关情况、窗户开关情况、风扇开关情况等状态），本设备属于环境监测设备。

2.系统架构图

根据系统架构图，可以看出基于华为云IoT和OpenHarmony开发板的家居安防系统是主要是由三部分组成：

数据采集：由烟雾传感器、气体检测传感器、光照传感器和雨滴传感器采集室内外的情况并发送给OpenHarmony开发板；
信号传送：开发板接收到传感器的数据进行判断，并且发送判断后的信号给电机驱动模块、继电器和蜂鸣器，以及将数据上传到华为IOT平台；华为IOT平台也可以下发命令控制相应模块；
执行部件：电机控制模块根据开发板的信号控制电机执行相应的动作；蜂鸣器根据开发板的信号是否发出警报；继电器根据开发板的信号控制风扇是否开启。

3.系统流程图

二、开发板介绍

Niobe WiFi IoT开发板

拓维Niobe开发板是一块专门基于OpenHarmony 3.0LTS版本设计的开发板，板载高度集成了2.4GHz WLAN SoC芯片Hi3861V100。

Hi3861V100芯片集成高性能32bit微处理器、硬件安全引擎以及丰富的外设接口，外设接口包括SPI、UART、I2C、PWM、 GPIO和多路ADC。

Hi3861V100芯片适应于智能家电等物联网智能终端领域。

拓维信息-OpenHarmony开发板（Talkweb Niobe）的相关资料可查看官方文件：开发板相关资料

三、华为云IoT平台

对接华为云IoT平台，设备端可向华为IoT平台上传设备状态、数据等信息。同时华为IoT平台也可以下发命令给设备端，设备端收到命令后进行响应。

进入华为云 –> 服务列表 –> IoT物联网 –> 设备接入IoTDA

我们把设备端与华为IoT平台连接分为获取华为IoT平台IP地址、创建产品、注册设备、编写相关代码四个部分。

3.1 获取华为云IoT平台的IP地址

设备端与云端通讯采用的相关协议为MQTT协议。

首先在华为IoT平台选择MQTT协议的接入地址，并复制接入地址在本地电脑上ping一下接入地址。得到一个地址为121.36.42.100的地址，此地址为华为IoT平台的地址。

oc_mqtt.h文件里我们可以查看到相应代码配置。

3.2 创建产品

我们可以在华为IOT平台产品中的模型定义里创建一个产品，并添加服务、属性、命令等内容。

3.2.1 点击产品 –> 创建产品

3.2.2 填写产品相关信息，产品名称、协议类型、设备类型等信息。

3.2.3 点击“确定”则创建产品成功

3.2.4 点击 –> 模型定义 –> 自定义模型，进行产品模型的创建

基于华为云IoT和OpenHarmony开发板的家居安防系统需要添加的属性和命令如下：

服务信息：（服务ID、服务类型）

服务ID	服务类型
Security	senser

属性信息：（属性名称、数据类型）

属性名称	数据类型
light	int(整型)
smoke	int(整型)
gas	int(整型)
rain	int(整型)
Curtain_flag	string(字符串)
SmokeBuzzer_flag	string(字符串)
Fan_flag	string(字符串)
GasBuzzer_flag	string(字符串)
Window_flag	string(字符串)

命令信息：（命令名称、参数名称、数据类型、长度、枚举）

命令名称	参数名称	数据类型	长度	枚举
Security_Control_Curtain	Curtain	string（字符串）	3	ON,OFF
Security_Control_Window	Window	string（字符串）	3	ON,OFF

3.2.5 添加服务，填写服务ID

3.2.6 添加属性，点击“新增属性”填写属性名称和数据类型。

3.2.7 添加命令

3.2.8 服务属性和命令添加完毕如下图：

3.3 注册设备

在华为云IoT平台上创建产品后进行相应设备的注册，华为IoT平台就会分配给设备一个设备ID，设备端可通过设备ID和相应的密钥来确保安全可信的连接到华为IoT平台。

注册对应的设备步骤如下：

① 所有设备 –> 注册设备

② 选择所属产品、填写标识符和设备名称，分配设备ID平台会自动分配可以不用修改

③ 点击确认后会有两条设备信息，一条为设备ID另外一条为设备密钥，**点击“保存并关闭”**会提示你下载一个txt文件，txt文件里面就包含这两条信息。

④ 进去设备对接信息网站填写设备ID、设备密钥：Huaweicloud IoTDA Mqtt ClientId Generator

⑤ 生成相应信息：Clienid、Username、Password。（每设备生成的信息都是不一样的）

3.4 代码编写部分

引用开源代码上的oc_mqtt.c和oc_mqtt_profile_package.c函数编写代码。

Wi-Fi连接配置：引用源码上的wifi_connect.c函数编写代码，连接Wi-Fi需要用到本地的Wi-Fi账号密码。

注：代码中的服务ID、属性名称、命令名称等与华为IoT平台一一对应

上传数据的配置

static void deal_report_msg(report_t *report)
{
    oc_mqtt_profile_service_t service;//定义Service级别数据，该处对应云平台配置的Security服务下的数据
    oc_mqtt_profile_kv_t light;//定义属性级别数据，该处对应云平台配置的属性light信息
    oc_mqtt_profile_kv_t smoke;//定义属性级别数据，该处对应云平台配置的属性smoke信息
    oc_mqtt_profile_kv_t gas;//定义属性级别数据，该处对应云平台配置的属性gas信息
    oc_mqtt_profile_kv_t rain;//定义属性级别数据，该处对应云平台配置的属性rain信息
    oc_mqtt_profile_kv_t Curtain_flag;//定义属性级别数据，该处对应云平台配置的属性Curtain_flag信息
    oc_mqtt_profile_kv_t SmokeBuzzer_flag;//定义属性级别数据，该处对应云平台配置的属性SmokeBuzzer_flag信息
    oc_mqtt_profile_kv_t Fan_flag;//定义属性级别数据，该处对应云平台配置的属性Fan_flag信息
    oc_mqtt_profile_kv_t GasBuzzer_flag;//定义属性级别数据，该处对应云平台配置的属性GasBuzzer_flag信息
    oc_mqtt_profile_kv_t Window_flag;//定义属性级别数据，该处对应云平台配置的属性Window_flag信息

    service.event_time = NULL;
    service.service_id = "Security";//对应云平台配置的服务ID
    service.service_property = &light;//在Security服务下添加属性信息
    service.nxt = NULL;//该产品上报数据中仅存在Security一种服务，所以next指针为空

    light.key = "light";//对应云平台配置的属性名称
    light.value = &report->light;//light的取值由设备实际状态light决定。
    light.type = EN_OC_MQTT_PROFILE_VALUE_INT;//对应云平台配置的数据类型
    light.nxt = &smoke;//继续添加Security服务下的另一属性。

    smoke.key = "smoke";
    smoke.value = &report->smoke;
    smoke.type = EN_OC_MQTT_PROFILE_VALUE_INT;
    smoke.nxt = &gas;

    gas.key = "gas";
    gas.value = &report->gas;
    gas.type = EN_OC_MQTT_PROFILE_VALUE_INT;
    gas.nxt = &rain;

    rain.key = "rain";
    rain.value = &report->rain;
    rain.type = EN_OC_MQTT_PROFILE_VALUE_INT;
    rain.nxt = &Curtain_flag;

    Curtain_flag.key = "Curtain_flag";
    Curtain_flag.value = g_app_cb.Curtain_flag ? "ON" : "OFF";//Curtain_flag的ON,OFF取值由设备实际
    Curtain_flag.type = EN_OC_MQTT_PROFILE_VALUE_STRING;
    Curtain_flag.nxt = &SmokeBuzzer_flag;

    SmokeBuzzer_flag.key = "SmokeBuzzer_flag";
    SmokeBuzzer_flag.value = g_app_cb.SmokeBuzzer_flag ? "ON" : "OFF";
    SmokeBuzzer_flag.type = EN_OC_MQTT_PROFILE_VALUE_STRING;
    SmokeBuzzer_flag.nxt = &Fan_flag;

    Fan_flag.key = "Fan_flag";
    Fan_flag.value = g_app_cb.Fan_flag ? "ON" : "OFF";
    Fan_flag.type = EN_OC_MQTT_PROFILE_VALUE_STRING;
    Fan_flag.nxt = &GasBuzzer_flag;

    GasBuzzer_flag.key = "GasBuzzer_flag";
    GasBuzzer_flag.value = g_app_cb.GasBuzzer_flag ? "ON" : "OFF";
    GasBuzzer_flag.type = EN_OC_MQTT_PROFILE_VALUE_STRING;
    GasBuzzer_flag.nxt = &Window_flag;

    Window_flag.key = "Window_flag";
    Window_flag.value = g_app_cb.Window_flag ? "ON" : "OFF";
    Window_flag.type = EN_OC_MQTT_PROFILE_VALUE_STRING;
    Window_flag.nxt = NULL;//Security服务下没有其它属性了，next置为null。

    oc_mqtt_profile_propertyreport(USERNAME, &service);//打包数据
    return;
}

下发命令的配置

//命令控制---窗帘马达
if (0 == strcmp(cJSON_GetStringValue(obj_cmdname),"Security_Control_Curtain"))
{
    obj_paras = cJSON_GetObjectItem(obj_root, "Paras");
    if (NULL == obj_paras)
    {
        goto EXIT_OBJPARAS;
    }
    obj_para = cJSON_GetObjectItem(obj_paras, "Curtain");
    if (NULL == obj_para)
    {
        goto EXIT_OBJPARA;
    }
    //操作窗帘马达
    if (0 == strcmp(cJSON_GetStringValue(obj_para), "ON"))
    {
        CurtainStatusSet(ON);//开窗帘
        g_app_cb.Curtain_flag = 1;
        Curtain_flag = 1;
    }
    else
    {
        CurtainStatusSet(OFF);//关窗帘
        g_app_cb.Curtain_flag = 0;
        Curtain_flag = 0;
    }
    cmdret = 0;
}
//命令控制---窗户马达
else if (0 == strcmp(cJSON_GetStringValue(obj_cmdname), "Security_Control_Window"))
{
    obj_paras = cJSON_GetObjectItem(obj_root, "Paras");
    if (NULL == obj_paras)
    {
        goto EXIT_OBJPARAS;
    }
    obj_para = cJSON_GetObjectItem(obj_paras, "Window");
    if (NULL == obj_para)
    {
        goto EXIT_OBJPARA;
    }
    //操作窗户马达
    if (0 == strcmp(cJSON_GetStringValue(obj_para), "ON"))
    {
        MotorStatusSet(ON);//开窗--电机正转
        g_app_cb.Window_flag = 1;
        Window_flag = 1;
    }
    else
    {
        MotorStatusSet(OFF);//关窗--电机反转
        g_app_cb.Window_flag = 0;
        Window_flag = 0;
    }

经过层层解析，最终解出对应的命令，并设置到设备中。

四、华为云IoT平台的体验

Wi-Fi连接成功串口显示：

华为IoT平台在线调试—可看到数据接收和命令发送的情况：

华为IoT平台查看到最新的上报数据：

所有设备 -> 选择本项目的设备 -> 设备详情

可以看到本项目的设备状态为：在线

在最新上报数据可以看到相应传感器采集的数据及执行部件的状态（ON,OFF）

点击查看全部属性，可以看到本项目全部属性的具体信息

五、问题和总结

在连接华为IoT平台的过程中，我们需要注意的问题是代码中的服务ID、属性名称、命令名称等信息与华为IoT平台一一对应，否则会导致数据上传不成功或者命令下发不成功。

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THE END

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