硬件设备接入明道云技术白皮书

阅读对象

  • 拥有硬件设备的企业
  • 为企业提供软硬件一体解决方案的方案商
  • 硬件设备厂商

应用场景

1. 设备智能化

传统家居家电、智能硬件等消费类设备制造业在进行设备智能化升级的过程中,需要投入成本在物联云服务、移动端应用、设备端上云的开发及维护工作,导致制造业的成本进一步加剧。

客户可以将物联网设备接入明道云零代码应用开发平台,并用明道云灵活搭建出完全适配企业流程的各类业务应用,从而提高生产效率、降低管理成本。接通明道云后,制造企业无需劳心物联网设备接入软件的研发工作,有效降低设备智能化的研发与运维成本,更聚焦硬件产品的长板发育。

2.安防告警服务

明道云能为家庭安防、物业消防等需要实时告警的应用场景,提供简单易用、高效稳定的设备告警服务。将硬件设备接入明道云零代码应用开发平台后,用户只要在明道云上按需定义告警规则与告警推送方式,即可快速实现设备告警服务,并支持随时修改和优化。

3.设备数据监测

明道云能为城市、园区、工业类设备提供设备接入以及数据存储、监测服务。客户无需进行数据的清洗、存储,只需将设备接入明道云即可获取设备数据。再在明道云零代码平台上搭建各类设备管理应用,即可将数据自动化处理,并灵活运用到各个业务环节中。

4.智慧电力

明道云也能充当电力企业能源系统的监控与维护角色。将监控设备接入明道云,再辅以按需搭建的应用,即可用于跟踪系统指标、分析总体运行状况、简化维护。也可将智能电表设备接入明道云,实现远程抄表、精准核抄等操作。由此,电力企业以最小化人力来削减维护和运营支出,节省大量成本;并可以通过改善能源设备控制,提高能源效率,减少碳排放,对环境亦有积极影响。

5.智慧景区

结合明道云,景区可以为游客提供智慧停车、智慧检票、智慧监控、智能导览、智能贩售、智能储物等服务,提升游客体验。景区在明道云上搭建各类业务管理应用,再将硬件设备接入明道云,即可将硬件设备数据直接用于业务环节,既能实现业务管理的连贯统一,又能提高跨系统数据协作的效率。

6.智慧农业

农业的智能设备能跟踪天气条件、土壤质量、作物生长进程或牲畜的健康状况,以及实施自动灌溉、施肥或害虫防治。将智能设备接入明道云后,可以在明道云的相应应用上获取设备实时数据、控制设备的作业程序、做复杂数据处理,帮助现代化农业降低生产风险和提高生产自动化水平。

7.智慧酒店公寓

传统酒店公寓进行智能化改造时,会面临多种不同厂商设备的选型、后期管理、以及物联云平台建设等问题。将物联网设备接入明道云,使用明道云成熟的酒店运营解决方案,加以调整,即可让酒店业务管理系统便捷、安全地管理设备,为企业节省研发运维成本。

8.运输资产追踪

在明道云上构建库存管理、冷链追踪、车队管理等应用后,对接运输监控设备,把车辆、包裹等运输资产的实时数据传入明道云。用户只需在平台上设置各类监控规则,即可实现冷链温度监控与自动警报、车队信息实时监控等效果,提高运输资产管理颗粒度,降低运输意外风险。

9.共享租赁服务

将各类共享租赁设备接入明道云后,管理者可以在用明道云搭建的设备监控与运营平台上,实时获取所有设备的信息和租赁历史数据,并将数据应用于业务环节,从而实现业务、设备资产一体化管理。

10.智慧办公

我们可以将办公室中常见的打印机、考勤机、会议室门禁、闸机等设备接入明道云,再在明道云搭建完善的管理应用,实现远程打印、智能考勤、会议室预订等场景。

支持接入的常见硬件设备分类

联网方式
  • 直连:此类设备具备独立的 IP 地址,可以直接与因特网进行通讯,且无挂载子设备;
  • 网关:此类设备具备独立的 IP 地址,并且可接受子设备加入局域网络。可以维持子设备的拓扑关系,将与子设备的拓扑关系同步到因特网;
  • 子设备:此类设备必须依托网关设备才可与因特网进行通信,例如 Zigbee、蓝牙、RF433 等设备;
传输介质
  • RS485
  • LoRa
  • Zigbee
  • NB-IoT
  • RF433
网络通信模组
  • Wi-Fi
  • 蜂窝(2G/3G/4G)
  • 5G
  • LoRaWAN
  • BLE
  • 蓝牙
通讯协议
  • MQTT
  • CoAP
  • HTTPS
  • TCP
  • Modbus
数据传输格式
  • JSON
  • 二进制
  • XML
认证方式
  • CoAP 协议下:DTLS 加密传输
  • HTTP 协议下: 自定义认证接口进行认证
  • MQTT 协议下: 普通认证方式(在 MQTT 连接时,使用基于 username/password 的认证方式进行认证)、TLS 认证方式(使用证书方式进行认证)

硬件设备接入明道云的流程

整体流程图

企业用户接入硬件到明道云

  1. 采购设备:购置与自身业务相关的 IoT 设备。
  2. 检查设备:确认设备是否具备直连因特网能力,如不具备则需要购置采集设备,例如 DTU、智能网关等。
  3. 确定对接方式:
    • 对于支持 HTTP/HTTPS 协议的设备或网关,可以直接与明道云应用对接。
    • 对于不支持 HTTP/HTTPS 协议的设备或网关,需要通过连接协议,将设备与 IoT 开发平台连接通信,再通过 IoT 开发平台与明道云应用对接。企业可以利用开源产品自建IoT 平台,也可以选择云厂商的 IoT 开发平台。
  4. 明道云对接设备的两种方式:
    • 在明道云零代码平台上搭建应用,通过建立「Webhook」触发器从硬件设备收集数据。
    • 使用「集成中心」中的「API集成」,或者在工作流中使用「发送 API 请求」节点,向硬件设备发送指令。
  5. 数据运用:在应用中查看收集到的数据,建立统计图表,进行设备调度,或建立与硬件设备相关的生产、监控等业务流程,将硬件设备纳入企业数字化管理。

方案商接入硬件到明道云

  1. 硬件对接:按照「企业用户接入硬件到明道云」的流程,测试与打通硬件与明道云的对接。
  2. 数据运用:使用明道云搭建与硬件设备配套的数据收集、硬件调度、生产管理、购销业财等企业管理应用。
  3. 对接自建平台:在明道云「集成中心」上架对接自建 IoT 平台的 API 集成服务。
  4. 商业合作:成为明道云签约伙伴,在行业内推广展业服务,低成本享受高额伙伴增值服务收益。

设备厂商接入硬件到明道云

  1. 硬件对接:按照「企业用户接入硬件到明道云」的流程,测试与打通硬件与明道云的对接。
  2. 三方合作:
    • 明道云推荐行业伙伴与设备厂商合作,共建与硬件设备配套的数字化解决方案。
    • 厂商可以无需投入软件研发资源,即可通过伙伴为客户提供优质的软硬件一体化解决方案。
    • 厂商可以共享伙伴渠道资源与售后资源,并通过伙伴展业服务触达更多客户。

通过 IoT 开发平台接入步骤

MQTT&HTTPS 协议接入

MQTT&HTTPS 协议接入流程图

  1. 判断对接方式:根据设备是否支持 HTTPS 协议
    • 如果支持,可直接通过协议连接到明道云服务并通过 API 进行数据传输。
    • 如果不支持,则通过 MQTT 与 EMQX Cloud 物联网云平台进行设备连接。
  2. 设备连接设置:设备进行连接时需要进行认证,通过后即可跟 MQTT 服务端建立长连接,进行 topic 的订阅与发布。
  3. 数据传输设置:
    • EMQX Cloud 通过 WebHook 功能调用明道云的 Webhook 即可进行数据传递。
    • 在明道云上通过 「API集成」或 「发送API请求」 发送 topic 消息,即可将消息发送至设备。

PS: EMQX Cloud 是一款全托管的 MQTT 消息云服务 ,可以免费申请试用。

CoAP 协议接入

CoAP 协议接入流程图

  1. 连接服务器:通过 CoAP 协议连接服务器,Emqx-CoAP 服务会自动将 CoAP 转换成 MQTT 协议。
  2. 设备连接设置:设备连接时需要认证,通过后即可进行 topic 的订阅与发布。
  3. 数据传输设置:
    • EMQX 通过 WebHook 功能调用明道云的 Webhook 即可进行数据传递。
    • 在明道云上通过 「API集成」或 「发送API请求」 发送 topic 消息,即可将消息发送至设备。

PS: EMQX 是一款大规模可弹性伸缩的云原生分布式物联网 MQTT 消息服务器。支持私有化部署,也提供开源版本。

接入实例:温湿度数据接入到明道云

1. 项目所使用的软硬件

硬件:

  • wemos d1 mini
  • dht11
  • 杜邦线

软件:

  • Ubuntu 操作系统
  • EMQ X
  • MQTTX
  • Arduino IDE
  • 明道云

2. 软件安装与使用

第一步:安装 EMQX

首先需要云服务器或者本地服务器、虚拟机,安装 Ubuntu 或者 CentOS 操作系统。访问 emqx.ioGithub 下载要安装的 EMQX。

下载目录如上所示,选择对应的系统下载即可。

注意:tar.gz 包适用于测试和热更,如果不知道如何手动安装所有可能的运行时依赖,请勿在生产环境中使用。

解压程序包

tar -zxf emqx-full-package-name.tar.gz

启动 EMQX Broker

cd ./emqx
./bin/emqx start
./bin/emqx_ctl status

登录 EMQ X Dashboard,地址为本地 ip(服务器 ip):18083

例如:127.0.0.1:18083
访问界面如下所示

第二步:安装 MQTTX 进行连接测试

打开软件后,点击+号或者点击新建连接创建一个新的连接。

注意:如果连接不上需开放1883端口

连接成功后,就可以向指定的topic发送消息。

第三步:使用EMQ X将数据提取出来转存至明道云

首先在明道云创建一个应用,这里以「环境监测」应用为例。

创建你需要采集的硬件设备数据,比如设备ID、温度、湿度。

在应用中创建一个 Webhook 触发的工作流。复制URL并且选择从请求中生成对应的参数列表。

回到EMQX 创建数据桥接,选择Webhook,然后点击下一步。

创建好数据桥接之后,创建数据规则进行数据筛选。

回到明道云 Webhook 的界面,通过硬件发送数据。这时发现 Webhook 已经接收到数据请求了,点击保存即可。

到此,所有系统对接的工作已经完成。接下来,你可以根据业务需要设置工作流,将Webhook获取到的数据应用在各业务环节里。

点击+号按钮,新增环境监测记录。

保存后让硬件发送数据进行测试,测试结果如图所示。

3. 硬件接线与代码

硬件接线

硬件选择的是 wemos d1 mini 与 dht11 温湿度传感器,wemos d1 mini外观小巧,具有esp8266wifi 模块,价格便宜,开发简单,十分好用。

wemos d1 mini——————————dht11
          3.3V——————————VCC
           D7——————————DATA
           GUN——————————GUN

核心代码

使用 arduino IDE 进行编译,上传数据的格式为JSON格式。

void loop() {
    if (!client.connected()) {
        reconnect();
    }
    client.loop();


    long now = millis();
    if (now - lastMsg > 30000) {
        // 等待几秒钟之间测量
        lastMsg = now;
        DHT11_detection();
        
        // json serialize(json序列化)
        DynamicJsonDocument data(256);
        data["clientid"] = "test";
        data["temperature"] = Temp_Value;
        data["humidity"] = Humi_Value;
        
        // 发布温度和湿度
        char json_string[256];
        serializeJson(data, json_string);
        // {"No":1,"temperature":23.5,"humidity":55}
        Serial.println(json_string);
        client.publish(topic, json_string, false);
        delay(2000);
    }
}
项目效果
  1. arduino ide串口打印情况

  1. 用MQTTX订阅topic后,能查看接收消息

附录:第三方 IoT 开发平台介绍

对于无法提供标准 HTTPS 协议的设备,也可以通过先将设备接入第三方物联网平台,再由平台方统一通过 HTTPS 协议与明道云对接。明道云推荐使用的第三方物联网平台有:

EMQX物联网平台

EMQX 是一款全球下载量超千万的大规模分布式物联网 MQTT 服务器,单集群支持 1 亿物联网设备连接,消息分发时延低于 1 毫秒。为高可靠、高性能的物联网实时数据移动、处理和集成提供动力,助力企业构建关键业务的 IoT 平台与应用。

支持接入协议:MQTT、CoAP

产品计费规则:未公开

产品优势:支持私有化部署,有开源版本

 

阿里云物联网平台

阿里云物联网平台是一个集成了设备管理、数据安全通信和消息订阅等能力的一体化平台。向下支持连接海量设备,采集设备数据上云;向上提供云端 API,服务端可通过调用云端 API 将指令下发至设备端,实现远程控制。

支持接入协议: MQTT、CoAP、HTTPS

产品计费规则

  • 企业版收费(包年包月(设备数量、数据 TPS、规则 TPS、安全认证数量等))
  • 旧企业版收费(按照消息通信数量、设备连接时长和 OTA 升级的量计费)

 

腾讯云物联网开发平台 IoT Explorer

腾讯云物联网开发平台(IoT Explorer)是面向智慧生活与产业互联应用的物联网 PaaS 平台,为基于物联网的各行业设备制造商、方案商及应用开发商提供一站式设备智能化服务。平台提供海量设备连接与管理能力及基于腾讯连连的小程序应用开发能力,并打通腾讯云基础产品及 AI 能力,聚合腾讯生态内容能力。从而提升传统行业设备智能化的效率,降低用户的开发运维成本。

支持接入协议: MQTT、TCP

产品计费规则

  • 企业实例(包年包月+设备消息数)
  • 公共实例(按照设备数量进行一次性收费)

 

华为物联网平台 IoTDA

华为云物联网平台(IoT 设备接入云服务)提供海量设备的接入和管理能力,将物理设备联接到云,支撑设备数据采集上云和云端下发命令给设备进行远程控制,配合华为云其他产品,帮助您快速构筑物联网解决方案。

支持接入协议: CoAP、MQTT、HTTPS

产品计费规则

  • 企业实例(包年包月+设备数量)
  • 公共实例(按照设备数量进行一次性收费)

 

ThingsCloud

ThingsCloud 是用于物联网的云平台,它可帮助任何硬件设备快速接入云端,实现数据采集、远程控制、数据分析、告警通知、规则处理、定时任务、应用集成等,可广泛用于各行业各场景的物联网解决方案。

ThingsCloud 公有云是一套可伸缩的全托管式云服务,它融合了我们多年的物联网产品开发经验,为物联网设备厂商提供端云融合的一体化解决方案,同时也为物联网行业解决方案提供快速开发能力。与此同时,ThingsCloud 还提供私有部署版本和边缘网关软件,为传统设备厂商的智能化升级,以及传统行业的数字化升级,提供更多丰富的解决方案。

支持接入协议: MQTT、HTTP、CoAP、TCP

产品计费规则:未公开

 

中国移动物联网平台 OneNET

OneNET 是中国移动打造的高效、稳定、安全的物联网开放平台。OneNET 支持适配各种网络环境和协议类型,可实现各种传感器和智能硬件的快速接入,提供丰富的 API 和应用模板以支撑各类行业应用和智能硬件的开发,有效降低物联网应用开发和部署成本,满足物联网领域设备连接、协议适配、数据存储、数据安全以及大数据分析等平台级服务需求。

OneNET 已构建“云-网-边-端”整体架构的物联网能力,具备接入增强、边缘计算、增值能力、AI、数据分析、一站式开发、行业能力、生态开放 8 大特点。全新版本 OneNET 平台,向下延展终端适配接入能力,向上整合细分行业应用,可提供设备接入、设备管理等基础设备管理能力,以及位置定位 LBS、远程升级 OTA、数据可视化 View、消息队列 MQ 等 PaaS 能力。

同时随着 5G 网络的到来,平台也在打造 5G+OneNET 新能力,重点提供并优化视频能力 Video、人工智能 AI、边缘计算 Edge 等产品能力,通过高效、稳定、多样的组合式服务,让各项应用实现轻松上云,完美赋能行业端到端应用。

支持接入协议:MQTT、TCP、HTTPS

产品计费规则:未公开

关于明道云

明道云(www.mingdao.com)成立于2013年,位于上海,创始人为互联网知名人士任向晖先生。明道云是一个APaaS平台,帮助企业快速搭建个性化业务应用。用户不需要代码开发就能够搭建出用户体验上佳的销售、运营、人事、采购等核心业务应用,打通企业内部数据,也能够通过API和Webhook和其他系统对接。

明道云的自动化工作流还可以实现审批、填写等控制流程和业务自动化。如果用户企业使用钉钉或企业微信,也可以将明道云搭建的应用直接对接到工作台上。

明道云可以帮助企业大大节省软件费用、降低定制开发的成本和时间,拥有一个极度灵活和易用的数据中台,并提高整体数字化和智能化水平。目前已有上百万用户使用,付费企业超过4000家,典型客户包括:中铁三局、佛山地铁、普华永道、艾瑞咨询、迪卡侬、北京大学、四川航空、上海静安区街道、艾默生电子、西门子、杭州建筑设计研究院、七天四季酒店、希尔顿、凯宾斯基酒店、可口可乐等知名机构。了解更多