DOI:10.19551/jki.issn1672-9129.2021.02.035
开源平台ThingsBoard 在LoRaWAN 物联网实验中的应用
司长明(贵州电子信息职业技术学院㊀凯里㊀556000)
摘要：在物联网的部署中，选择合适的物联网平台非常重要，免费开源的物联网平台能够降低用户的使用门槛，本文结合功能强大高效的开源ThingsBoard 物联网平台，探究了其在LoRaWAN 物联网实验中主要的配置过程㊂关键词:ThingsBoard ；物联网；开源
中图分类号:TP391.44;TN915.05㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1672-9129(2021)02-0036-01
㊀㊀1㊀ThingsBoard 平台介绍
ThingsBoard 是一个开源的物联网平台，为用户提供了成熟物联网解决方案中的终端设备管理㊁传感数据采集㊁处理及可视化呈现等功能，能够通过MQTT㊁COAP 和HTTP 等符合行业标准的物联网传输协议实现与终端设备的连接，并且可以采用HTTP 和MQTT 的加密方式进行数据传输，保证数据传输过程中的安全性；同时支持本地部署和云端部署，可以采用PostgreSQL 的SQL 数据库和Cassandra 的NoSQL 数据库来存储实体及实时遥测的设备数据，保证不会轻易丢失用户所存储的数据；同时具备非常强大的设备数据的处理能力，其单个服务器节点能够高效地处理数万个终端设备，一个ThingsBoard 集
甚至可以处理数百万个设备;Things-Board 还为用户提供了能够进行数据可视化处理的界面，让用户可以通过分析传入的数据㊁设计复杂事件的处理流程，从而触发相关警报的功能来做提醒㊂ThingsBoard 的这种免费㊁开源㊁功能强大的优点使得其成为越来越多用户选择的物联网平台㊂
2㊀ThingsBoard 平台实际应用中的配置项
本文探讨的物联网实验(方案详见本人已发表的文章)中,ThingsBoard 平台主要用于接收Node -RED 端上传的各类设备数据，并对上传的数据进行存储及处理，通过构建相应的规则引擎，对超过阈值的数据进行报警处理，从而提醒用户数据的不正确，方便用户做进一步的处理；同时Things-Board 还提供了远程过程调用(RPC)命令的API，实验中通过调用相应的API，将RPC 命令发送到设备来达到远程控制相应的LoRaWAN 终端节点设备的目标；最后ThingsBoard 通过构建可视化的仪表板并添加合理的部件，可以很方便地观察到界面显示信息及异常警告的信息㊂实验中主要的配置项如下:
设备：具备相应的属性，可以产生遥测数据并能够处理RPC 命令的基本IoT 实体㊂例如测量环境参数的传感器，拥有位置㊁状态属性的动植物，能够控制电器的开关等㊂设备的数据主要包括属性数据和遥测数据，每个设备都有其自身的属性值，如经纬度信息㊁重量信息等都是属性数据，而遥测数据属于传感器设备实时监测到的数据，如温湿度㊁光照数据等㊂在实验的ThingBoard 平台配置过程中，需要添加与感知层数据采集的硬件设备相对应的设备，用于接收实际硬件设备的数据㊂由于ThingsBoard
是通过MQTT 协议从Node -RED 获取到设备的属性及遥测数据，根据ThingsBoard 平台的MQTT API，需要拷贝设备的Token 作为Node -RED 客户端访问的用户名，并且Node -RED 必须使用ThingsBoard 平台规定的消息主题，这样Node -RED 才能够连接上Things-Board 的MQTT Broker，两个平台才能进行MQTT 的通信进行数据的交互㊂在构建好与Node -RED 的数据链路后，可以
通过设备的 属性 和 最新遥测 标签查看感知层实时上传的数据信息㊂
资产：包括多个设备或者资产的抽象物联网实体㊂例如包含有很多传感器设备的农业大棚，及包含多个大棚的智慧农场等都属于资产㊂在实验中需要添加合理的资产，并给资产设置相关联的设备，这样能够对设备进行归类，方便管理㊂
规则引擎：一种规则配置的易用框架，可以通过配置规则处理来自设备的消息，创建的规则顺序是基于事件的工作流㊂通过规则引擎可以在设备属性发生改变时或遥测值超过设定阈值时发出警报㊁发送等提醒操作，或者将遥测数据转发到其它服务器供用户进行处理㊂它主要由三个部分组成：消息，主要是来自设备的周期事件㊁RPC 调用请求；规则节点，规则引擎的主要逻辑处理单元，能够一次处理单个上传消息并生成一个或多个传出消息，可以过滤㊁丰富㊁转换上传的消息，并执行已经配置好的操作及与外部系统进行通信；规则链，用于连接两个规则节点，可通过不同的链接标签对其进行配置㊂在实验中需要根据特定的应用场景来考虑配置规则引擎，如当LoRaWAN 终端节点传感器开源mqtt服务器
设备测量温湿度值超过某一阈值时需要进行报警操作㊁终端节点的位置信息发生改变时需要发送来提醒用户等㊂
仪表板：将物联网感知层上传的数据进行可视化处理，并且用户可以通过该可视化界面来控制特定的设备，如通过界面使用远程过程调用(RPC)控制特定设备(灯㊁风扇㊁门锁等)㊂ThingsBoard 为数据的可视化提供了30多个现成可配置的小部件，并允许用户使用内置编辑器创建并编辑自己的小部件，如状态图标㊁数字和模拟仪表㊁地图㊁开关部件等,IoT 仪表板可以包含多个这样的小部件，来实现数据可视化㊂在实验中需要根据应用的场景使用小部件来搭建IoT 仪表板，实现场景的云端可视化㊂如添加Alarm widgets(告警部件)后，当传入的数据不符合已经配置好的规则引擎，就会在该部件上显示报警信息，有利于用户做处理㊂
3㊀结语
本文根据作者在企业顶岗实践经历，结合ThingsBoard 平台在LoRaWAN 物联网实验中的应用场景，详细介绍了其主要的特点和配置设备㊁资产㊁规则引擎以及仪表板的详细过程，能够帮助开源物联网平台ThingsBoard 的使用者快速熟悉平台主要配置项的配置过程㊂
参考文献:
[1]马怡蕾.农业物联网系统的软件设计与开发[D].浙江大学,2019.
[2]陈玥，王海峰，贾建鑫，康凯.基于海量异构传感器的物联网水质监测系统[J].计算机应用与软件,2020,37(05):1-8+37.
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