基于NB-IOT窄带物联网智能路灯云端控制系统的设计与实现

基于NB-IoT窄带物联网的智能路灯云端控制系统是一种利用物联网技术实现智能路灯远程控制和管理的系统。该系统通过将路灯设备与云端服务器相连接，实现对路灯的远程监控、控制和管理，提高路灯的能效和管理效率。

该系统的设计与实现主要包括以下几个方面：

1 硬件设计：设计智能路灯节点设备，包括NB-IoT通信模块、光敏传感器、温湿度传感器等，用于采集路灯的环境信息和状态数据。

2 通信模块：选择NB-IoT通信模块作为智能路灯节点设备的通信方式，通过NB-IoT网络将路灯的数据传输到云端服务器。

3 云端服务器：搭建云端服务器，用于接收和存储智能路灯节点设备传输的数据，并提供相应的数据处理和管理功能。

4 数据处理与分析：对从智能路灯节点设备传输上来的数据进行处理和分析，包括路灯的亮度、温湿度等数据，以及路灯的状态信息。

5 远程控制与管理：通过云端服务器，实现对智能路灯的远程控制和管理，包括路灯的开关、亮度调节、故障检测等功能。

6 数据展示与报表：将处理和分析后的数据以图表、报表等形式展示出来，方便用户对路灯的使用情况进行监控和分析。

通过该系统的设计与实现，可以实现对智能路灯的远程控制和管理，提高路灯的能效和管理效率，减少能源浪费和人力成本。同时，通过对路灯数据的分析和展示，可以为城市规划和管理提供参考依据，提升城市的智能化水平。

MQTT协议是广泛应用的物联网协议，使用测试MQTT协议需要MQTT的代理。有两种方法使用MQTT服务，一是租用现成的MQTT服务器，如阿里云，百度云，华为云等公用的云平台提供的MQTT服务，使用公用的MQTT服务器的好处是省事，但如果仅仅用于测试学习还需要注册帐号，灵活性差些，有的平台还需要付费。另一方法是自己使用开源的MQTT组件来搭建。

MQTT服务器非常多，如apache的ActiveMQ，emtqqd，HiveMQ，Emitter，Mosquitto，Moquette等等。

这里介绍的是用轻量级的mosquitto开源项目来搭建一个属于自己的MQTT服务器。

第一步：需要安装一台linux主机，这不多介绍，可以使用真机安装也可以使用虚拟机安装。如果仅仅是自己测试使用都可以。

第二步：下载mosquitto需要的依赖

sudo apt-get install libssl-devsudo apt-get install uuid-devsudo apt-get install cmake

第三步：下载mosquitto并解压，现在mosquitto官网最新的版本是151

tar xzvf mosquitto-151targz

第四步：编译

cd mosquitto-151/

make

make install

第五步：启动mosquitto

/mosquitto -v

1535473957: mosquitto version 151 starting

1535473957: Using default config

1535473957: Opening ipv4 listen socket on port 1883

1535473957: Opening ipv6 listen socket on port 1883

这时候mosquitto就会以默认的参数启动。如果需要带配置文件可以修改配置文件mosquittoconf，

启动时候加上参数 -c，

/mosquitto -c mosquittoconf

可以看到，mosquitto监听的端口为1883

这时候我们的MQTT服务器就搭建好了。可找一个mqtt客户端来测试一下。

先发布一个主题“home/garden/fountain/2”

内容是“hello world”

这时候在mosquitto会打印出下面的log

535474247: New connection from 1921681105 on port 1883

1535474247: New client connected from 1921681105 as MQTT_FX_Client (c1, k60)

1535474247: No will message specified

1535474247: Sending CONNACK to MQTT_FX_Client (0, 0)

1535474307: Received PINGREQ from MQTT_FX_Client

1535474307: Sending PINGRESP to MQTT_FX_Client

1535474339: Received PUBLISH from MQTT_FX_Client (d0, q0, r0, m0, 'home/garden/fountain/2', (12 bytes))

1535474367: Received PINGREQ from MQTT_FX_Client

1535474367: Sending PINGRESP to MQTT_FX_Client

订阅主题“home/garden/fountain/2”

可以看到收到了自己发布的消息。

用wireshark抓包

可以看到抓到了一个MQTT的publish的报文。

首先安装MCGS调试助手。双击“MCGS调试助手_V15”文件，按顺序安装其次安装后打开MCGS调试助手。保证触摸屏与PC在同一局域网内（设置为200200200110），进入MCGS调试助手登录界面，选择“本地调试”，输入触摸屏在局域网内的IP地址（200200200190），点击“连接”。可以看大可连接设备列表；连接成功后，可对连接的触摸屏进行VNC浏览。

MQTT服务器。物联网指的是将无处不在的末端设备和设施，物联网的前端核心设备是MQTT服务器，使用MQTT协议进行数据通讯可以免去常规CS架构中服务器搭建较为复杂的问题。物联网是指通过信息传感设备，按约定的协议，将任何物体与网络相连接，物体通过信息传播媒介进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能。

从物联网的定义及各类技术所起的作用来看，物联网的关键核心技术应该是无线传感器网络（WSN）技术，主要原因是：WSN技术贯穿物联网的全部三个层次，是其它层面技术的整合应用，对物联网的发展有提纲挈领的作用。WSN技术的发展，能为其它层面的技术提供更明确的方向。　以下是实现物联网的五大核心技术：　　核心技术之感知层：传感器技术、射频识别技术、二维码技术、微机电系统和GPS技术　　1传感器技术　　传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大技术。从仿生学观点，如果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”，把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话，那么传感器就是“感觉器官”。微型无线传感技术以及以此组件的传感网是物联网感知层的重要技术手段。　　2射频识别（RFID）技术　　射频识别（Radio Frequency Identification，简称RFID）是通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据的无线通讯技术。在国内，RFID已经在身份证、电子收费系统和物流管理等领域有了广泛应用。　　RFID技术市场应用成熟，标签成本低廉，但RFID一般不具备数据采集功能，多用来进行物品的甄别和属性的存储，且在金属和液体环境下应用受限，RFID技术属于物联网的信息采集层技术。　　3微机电系统（MEMS）　　微机电系统是指利用大规模集成电路制造工艺，经过微米级加工，得到的集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。MEMS技术属于物联网的信息采集层技术。　　4GPS技术　　GPS技术又称为全球定位系统，是具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS作为移动感知技术，是物联网延伸到移动物体采集移动物体信息的重要技术，更是物流智能化、智能交通的重要技术。　　核心技术之信息汇聚层：传感网自组网技术、局域网技术及广域网技术　　1无线传感器网络（WSN）技术　　无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）的基本功能是将一系列空间分散的传感器单元通过自组织的无线网络进行连接，从而将各自采集的数据通过无线网络进行传输汇总，以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控，并根据这些信息进行相应的分析和处理。　　WSN技术贯穿物联网的三个层面，是结合了计算、通信、传感器三项技术的一门新兴技术，具有较大范围、低成本、高密度、灵活布设、实时采集、全天候工作的优势，且对物联网其他产业具有显著带动作用。　　2Wi-Fi　Wi-Fi（Wireless Fidelity，无线保真技术）是一种基于接入点（Access Point）的无线网络结构，目前已有一定规模的布设，在部分应用中与传感器相结合。Wi-Fi技术属于物联网的信息汇总层技术。　　3GPRS　GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线服务）是一种基于GSM移动通信网络的数据服务技术。GPRS技术可以充分利用现有GSM网络，目前在很多领域有广泛应用，在物联网领域也有部分应用。GPRS技术属于物联网的信息汇总层技术。

核心技术之传输层：通信网、互联网、3G网络、GPRS网络、广电网络、NGB　1通信网　　通信网是一种使用交换设备、传输设备，将地理上分散用户终端设备互连起来实现通信和信息交换的系统。通信最基本的形式是在点与点之间建立通信系统，但这不能称为通信网，只有将许多的通信系统（传输系统）通过交换系统按一定拓扑结构组合在一起才能称之为通信。也就是说，有了交换系统才能使某一地区内任意两个终端用户相互接续，才能组成通信网。　　23G网络　　3G是英文the 3rd Generation的缩写，指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机（1G）和第二代GSM、CDMA等数字手机，第三代手机（3G）是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。　　3GPRS网络　　这是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗的讲，GPRS是一项高速数据处理的科技，方法是以“分组”的形式传送资料到用户手上。虽然GPRS是作为现有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术，但是它在许多方面都具有显著的优势。　　4广电网络　　广电网通常是各地有线电视网络公司（台）负责运营的，通过HFC（光纤+同轴电缆混合网）网向用户提供宽带服务及电视服务网络，宽带可通过CableModem连接到计算机，理论到户最高速率38M，实际速度要视网络情况而定。　　5NGB广域网络　　中国下一代广播电视网（NGB）是以有线电视数字化和移动多媒体广播（CMMB）的成果为基础，以自主创新的“高性能带宽信息网”核心技术为支撑，构建适合我国国情的、三网融合的、有线无线相结合的、全程全网的下一代广播电视网络。　　核心技术之运营层：专家系统、云计算、API接口、客户管理、GIS、ERP　1企业资源计划（ERP）　　ERP是指建立在信息技术基础上，以系统化的管理思想，为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。ERP技术属于物联网的信息处理层技术。　　2专家系统（Exper System）　　专家系统是一个含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，能够利用人类专家的知识和经验来处理该领域问题的智能计算机程序系统。属于信息处理层技术。　　3云计算　　云计算概念间由Google提出的，这是一个美丽的网络应用模式，是指IT基础设施的交付和使用，通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源。　　核心技术之应用层：垂直行业应用、系统集成、资源打包　　应用层主要是根据行业特点，借助互联网技术手段，开发各类的行业应用解决方案，将物联网的优势与行业的生产经营、信息化管理、组织调度结合起来，形成各类的物联网解决方案，构建智能化的行业应用。如交通行业，涉及的就是智能交通技术；电力行业采用的是智能电网技术；物流行业采用的智慧物流技术等。行业的应用还要更多涉及系统集成技术、资源打包技术等。

参考资料wwwwulianwang360com

随着科技的飞速发展，我们正处在一个数据爆炸的时代。每天都有大量数据产生，如何高效处理这些数据已成为迫切需要解决的问题。以往的数据中心架构在面对海量数据时显得力不从心，因为它们需要将数据传输到中心服务器进行处理，这个过程不仅耗时长，而且容易出现延迟和丢包等问题。

为了解决这个问题，物联网场景中的边缘计算解决方案的应用，可以将海量数据处理和分析任务从云端转移到离设备更近的边缘设备上，以提高数据处理速度、降低延迟和减少网络带宽消耗，进而满足实时性和实时反馈的需求。根据具体的物联网场景需求选择边缘网关、边缘服务器、及云平台等组合应用，来实现更高效、更快速的数据处理、决策和响应能力。

作为全球领先的AIOT云服务平台，机智云深耕物联网行业十多年，基于长期积累的SaaS业务系统经验，面向有本地场景化联动、本地数据安全管理、高效实时业务响应、小型专有物联网云需求的园区、工厂等，推出了具备本地设备连接、实时数据采集存储、本地数据决策处理的高性比边缘计算综合解决方案。

机智云边缘计算解决方案提供“软件+硬件+数据+服务”一体化产品服务，包括：机智云AIoT云平台、机智云工业DTU/网关数据采集器、机智云边缘服务器硬件(GES)和机智云边缘管理系统(GEMS)组成。通过依托AIoT云平台技术，结合边缘计算场景，将PaaS端稳定可靠的连接通讯技术下沉到边缘端；低功耗、高性价比工业DTU/网关产品，即插即用，实现设备数据采集和管理；低延时、高可靠的边缘服务器为数据和业务处理提供强劲性能；机智云边缘管理系统(GEMS)整合连接服务、通信服务和业务应用，支持边云智能协同、深层逻辑引擎搭建，可自定义构建业务流，支持本地部署。

如果你正在寻找边缘计算的解决方案，机智云是一个非常值得考虑的选择。机智云凭借成熟稳定的技术，优质的服务，打造云管边端全栈式解决方案，融合了“连接+分析+算力”的能力，将云端能力、边缘计算算力与设备端相结合，提供源侧就近反馈、响应的数据接入、分类、存储和分析，减少云端传输和处理分担，兼顾了计算、存储和连接三方面功能，能够满足物联网场景低延时，低成本、安全可靠等需求。

1、提供HTML静态访问

web界面上最快的访问速度是什么？当然是最原始的HTML文件访问,对于其他语言 比如 jsp ,asp,php等等,他们首先要通过服务器解析成html之后在返回给访问者，如果我们能提供全部是htm来的页面，那么就能大大的降低服务器和数据库资源的利用和提高网站的并发，所以我们尽可能使我们的网站上的页面采用静态页面来实现，这个最简单的方法其实也是最有效的方法。当然实现这种方式大家比较了解的就是信息发布系统CMS,信息发布系统可以实现最简单的信息录入自动生成静态页面，还能具备频道管理、权限管理、自动抓取等功能，对于一个大型网站来说，拥有一套高效、可管理的CMS是必不可少的。

在后续的文章中我们会单独的使用jsp + servlet实现一个简单的信息发布系统

2、使用独立的服务器

为什么要把单独设置一个服务器？对于Web服务器来说，消耗的服务器资源是最多的，如果能把所有的资源放到一个单独的服务器中进行处理的话，可以降低提供页面访问请求的服务器系统压力，从而能进一步的提高web程序的并发所以在有条件的情况下最好能把放置到一个单独的服务器中

3、配置多台数据库服务器，多个数据库集群

集群（Cluster）技术是使用特定的连接方式，将价格相对较低的硬件设备结合起来，同时也能提供高性能相当的任务处理能力。

越是大型高并发的应用，数据库的压力就会越大，如果数据库操作很频繁，数据库的瓶颈很快就能显现出来，这时一台数据库将很快无法满足应用，于是我们需要使用数据库集群。

数据库集群就是使用多个数据库服务器分担请求的压力，达到快速响应的目的

4、使用缓存

所谓的缓存就是把数据咱是放置到内存中，前台在请求的时候直接从内存中读取数据，而不需要去查询数据库或者读取文件等，这样就能做到最快的响应。网站架构和网站开发中的缓存是非常重要的。

目前有很多开源的缓冲实现方案，APC，File，SQLite，Memcache等等各种类库实现着不同的缓存方式，只有通过了解他们的实现方式，根据具体应用具体选择，才会使缓存系统发挥出最大的性能。

对于java开发来说，大名顶顶的 分布式缓存系统Memcache 可能是最好的选择，他提供一个基于Socket的访问方式，使得该缓存系统支持远程读写访问。尽管这个缓存的内容可能是存在内存中，也可能是存在文件内。

可以。物联网卡IP，可以用于物联网终端用户访问后端服务器ECS。只要几张物联网卡（此处是用于物联网的sim卡）安装在服务器端和物联网终端上，经过后台的设置就可以在全国范围内快速搭建一个物联专网。