基于N32G457和RT-Thread的家用式智能告警系統(tǒng)

1 前言

近些年來(lái)，隨著科技的更新迭代，IoT行業(yè)迎來(lái)了一個(gè)快速膨脹發(fā)展的窗口期，我們隨之可見的是，越來(lái)越多的智能化產(chǎn)品進(jìn)入到了我們的日常生活中，包括發(fā)展比較早的智能家居類產(chǎn)品、

智能家電

類產(chǎn)品，還有近些年非?；馃岬闹悄?/p>

穿戴

類產(chǎn)品，這些都得到了市場(chǎng)很好的反饋。

科技不僅能給人們帶來(lái)幸福感的提升，而且隨著智能設(shè)備越來(lái)越發(fā)達(dá)，在某些特定的場(chǎng)景下，它往往還能救人于危難之時(shí)。

本文要講述的正是這樣一套智能的IoT系統(tǒng)在家庭環(huán)境下的部署應(yīng)用，它能夠幫助人們解決一些危險(xiǎn)難題。

2 項(xiàng)目簡(jiǎn)介2.1 項(xiàng)目名稱

基于N32G457和RT-Thread全新打造的私有化定制家用式智能告警系統(tǒng)

2.2 設(shè)計(jì)思路

主體思路采用 N32G457?

芯片

作為終端側(cè)的主控MCU，搭載國(guó)產(chǎn)實(shí)時(shí)

操作系統(tǒng)

?RT-Thread，外接 ESP8266 Wi-Fi 模塊，以及若干用于檢測(cè)的

傳感器

，比如煙霧傳感器、酒精傳感器、天然氣傳感器、空氣質(zhì)量傳感器等，將檢測(cè)的信息轉(zhuǎn)換成可能產(chǎn)生的告警數(shù)字信號(hào)，通過(guò)板載告警

指示燈

和告警

警報(bào)器

本地輸出告警信息，同時(shí)通過(guò)Wi-Fi的網(wǎng)絡(luò)能力，將告警信息透過(guò)網(wǎng)絡(luò)直接推送到關(guān)注告警信息的相關(guān)人員，實(shí)現(xiàn)相對(duì)實(shí)時(shí)的安全解決方案。

2.3 主要解決的問(wèn)題

主要的解決的問(wèn)題場(chǎng)景是普通家用環(huán)境下的危險(xiǎn)因素告警檢測(cè)，這其中包含最基本的煙霧檢測(cè)（對(duì)應(yīng)明火燃燒）、酒精檢測(cè)（對(duì)應(yīng)易燃液體）、天然氣泄漏檢測(cè)（對(duì)應(yīng)易燃易爆）、空氣質(zhì)量檢測(cè)（對(duì)應(yīng)不明物品燒焦產(chǎn)生有害的氣體充斥在家庭環(huán)境中）。

還有一個(gè)家庭環(huán)境中，上述的危險(xiǎn)因素會(huì)成倍

放大

的場(chǎng)景是，家中只有獨(dú)居老人的時(shí)候。比如，我的家人就很經(jīng)常做飯忘了關(guān)天然氣，但是我們年輕人會(huì)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)并及時(shí)提醒他們，才不至于釀成悲劇。但是，獨(dú)居老人就是很大的問(wèn)題，因老人們年紀(jì)上來(lái)了，嗅覺、味覺、聽覺、視力等多項(xiàng)身體機(jī)能指標(biāo)都下降得很厲害，面對(duì)上述場(chǎng)景，也難快速地發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)并做出有效的解決措施，那么這就需要一套更加智能的解決方案及時(shí)發(fā)現(xiàn)這些危險(xiǎn)，以最現(xiàn)眼最宏觀的方式告知獨(dú)居老人，及時(shí)接觸風(fēng)險(xiǎn)。

我這個(gè)智能解決方案能夠很好地解決這個(gè)場(chǎng)景問(wèn)題，一方面它自帶了多種探測(cè)傳感器，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)；同時(shí)當(dāng)危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)，通過(guò)告警指示燈閃爍和警報(bào)器盛宴告警，最大程序地提醒獨(dú)居老人，危險(xiǎn)已經(jīng)發(fā)生，應(yīng)盡快解除危險(xiǎn)；另一方面，這個(gè)智能系統(tǒng)支持獨(dú)居老人的子女訂閱關(guān)注告警系統(tǒng)推送的危險(xiǎn)信息，通過(guò) 微信 的及時(shí)性，直接傳達(dá)到子女手中，這也能夠保證危險(xiǎn)發(fā)生的第一時(shí)間能夠得到子女的關(guān)注和提醒，得以順利協(xié)助老人解除危險(xiǎn)。

2.4 項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

• 輕量化的終端設(shè)計(jì)，板載RT-Thread操作系統(tǒng)，方便應(yīng)用功能開發(fā)，可快速橫向擴(kuò)展功能；
• 終端設(shè)備部署可實(shí)現(xiàn)分布式，不局限于具體的部署環(huán)境；
• 整套IoT后端系統(tǒng)完全私有化部署，不受限于任何IoT云平臺(tái)；數(shù)據(jù)安全能夠得到很好的保證；
• 報(bào)警推送消息的內(nèi)容可完全自定義配置，設(shè)計(jì)非常靈活；
• 接收?qǐng)?bào)警推送的人員支持可配置，可遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)推送告警消息到多個(gè)人員；
• 面對(duì) 獨(dú)居老人 的相關(guān) 安全問(wèn)題，能夠很好地提供高效的解決方案。
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3 系統(tǒng)架構(gòu)介紹3.1 系統(tǒng)核心架構(gòu)圖

整個(gè)系統(tǒng)的核心架構(gòu)圖如下所示：

從上面這個(gè)核心架構(gòu)圖中，我們可以看到整個(gè)IoT系統(tǒng)組成，包括智能設(shè)備終端側(cè)、WEB配置前端側(cè)、智能IoT系統(tǒng)平臺(tái)后端側(cè)，同時(shí)還有

手機(jī)

移動(dòng)端。下面就整個(gè)系統(tǒng)的幾大重要組件，我會(huì)一一進(jìn)行簡(jiǎn)要講解。

3.2 終端側(cè)

終端側(cè)主要承載的是現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要素的檢測(cè)，同時(shí)做一些邊緣側(cè)的應(yīng)用邏輯處理，還需要具備對(duì)外網(wǎng)絡(luò)的通訊能力，能在第一時(shí)間把緊要消息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通道

傳輸

出去。

終端側(cè)包括的核心組件有：國(guó)民技術(shù)的 N32G457，搭載的是國(guó)產(chǎn)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) RT-Thread，同時(shí)外設(shè)板載有 ESP8266 Wi-Fi通訊模組、告警指示燈、聲音告警器、煙霧傳感器、酒精傳感器、天然氣傳感器、空氣質(zhì)量傳感器、若干按鍵等等。

終端側(cè)不僅包含設(shè)備硬件，還需要對(duì)應(yīng)的固件軟件，兩者相輔相成，共同完成終端側(cè)的功能邏輯。

3.3 后端側(cè)

這里的后端側(cè)，從細(xì)分來(lái)看，總有4部分：

• EMQ ：「隨處運(yùn)行，無(wú)限連接，任意集成」云原生分布式物聯(lián)網(wǎng)接入平臺(tái)，一體化的分布式 MQTT 消息服務(wù)和強(qiáng)大的 IoT 規(guī)則引擎，為高可靠、高性能的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)移動(dòng)、處理和集成提供動(dòng)力，助力企業(yè)快速構(gòu)建關(guān)鍵業(yè)務(wù)的 IoT 平臺(tái)與應(yīng)用。它就一個(gè)MQTT的Broker，消息的中轉(zhuǎn)站，終端側(cè)的上報(bào)消息能夠有序、高效、穩(wěn)定地傳遞給 Domoticz，它是功不可沒。
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• Domoticz ：Domoticz 是一個(gè)開源的智能家居系統(tǒng)，通過(guò)它你可以監(jiān)測(cè)和控制各種設(shè)備比如：燈、開關(guān) ，各種傳感器、儀表比如： 溫度、雨、風(fēng)、紫外線、電、氣體、水 等等。 還可以向任一移動(dòng)設(shè)備發(fā)送通知或警告。
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• SQLite : SQLite 是一個(gè)軟件庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了自給自足的、無(wú)服務(wù)器的、零配置的、事務(wù)性的 SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)引擎。SQLite 是在世界上最廣泛部署的 SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，在我們的系統(tǒng)中，它承載的是整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、配置、產(chǎn)品等核心數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，具有舉足輕重的地位。
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• [Wechat服務(wù)后臺(tái)]() : 這部分并不是我開發(fā)的，也不是我所能控制的，羅列在此，只為了表示后端系統(tǒng)組成的完整性。
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3.4 前端側(cè)

前端側(cè)包括的是開源智能家居系統(tǒng) Domoticz 的配置前端，通過(guò)這個(gè)前端頁(yè)面，可以快速地創(chuàng)建虛擬的智能產(chǎn)品，通過(guò)對(duì)接數(shù)據(jù)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能設(shè)備的管理和展示。

同時(shí)這個(gè)前端頁(yè)面可以 兼容 到PC端瀏覽器和移動(dòng)端瀏覽器，帶有用戶登陸管控功能，有利于維護(hù)數(shù)據(jù)和產(chǎn)品的安全。

當(dāng)它在移動(dòng)端使用時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)APP，直接使用手機(jī)瀏覽器就夠了，不會(huì)過(guò)多地消耗手機(jī)的存儲(chǔ)空間，很輕量化，依賴相對(duì)較少。

它與后端的 Domoticz 是典型的 B/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模型，與之相對(duì)應(yīng)的有 C/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模型。

B/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，指的是 Browser／Server(瀏覽器／服務(wù)器) 架構(gòu)，就是只需要安裝維護(hù)一個(gè)服務(wù)器，而客戶端采用瀏覽器的方式來(lái)運(yùn)行軟件。它是隨著Internet技術(shù)而興起的，是對(duì)C／S結(jié)構(gòu)的一種變化和改進(jìn)。主要利用了WWW瀏覽器技術(shù)，結(jié)合多種Script語(yǔ)言和新技術(shù)，將系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的核心部分集中到服務(wù)器上，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護(hù)和使用。它是一種全新的軟件系統(tǒng)構(gòu)造技術(shù)，它只需要安裝一個(gè)瀏覽器和數(shù)據(jù)庫(kù)，就可以讓瀏覽器通過(guò)Web Server同數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

C/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，它是一種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，其中客戶端是用戶運(yùn)行應(yīng)用程序的PC端或者工作站，客戶端要依靠服務(wù)器來(lái)獲取資源。C/S架構(gòu)是通過(guò)提供查詢響應(yīng)而不是總文件傳輸來(lái)減少了網(wǎng)絡(luò)流量。它允許多用戶通過(guò)GUI前端更新到共享數(shù)據(jù)庫(kù)，在客戶端和服務(wù)器之間

通信

一般采用遠(yuǎn)程調(diào)用（RPC）或標(biāo)準(zhǔn)查詢語(yǔ)言（SQL）語(yǔ)句。

B/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的基本特征：

B / S架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：

（1）該架構(gòu)不需要安裝客戶端，可以直接運(yùn)行在Web瀏覽器中；

（2）B/S架構(gòu)可以直接放在Internet網(wǎng)絡(luò)上，從而達(dá)到通過(guò)某些特權(quán)來(lái)控制多客戶端訪問(wèn)的目的以及交互方式；

（3）B/S架構(gòu)由于不需要安裝客戶端，因此不存在更新多個(gè)客戶端以及升級(jí)服務(wù)器等問(wèn)題。

B / S架構(gòu)的缺點(diǎn)：

（1）在跨瀏覽器中，B/S架構(gòu)不是令人最滿意的架構(gòu)，時(shí)常容易出現(xiàn)頁(yè)面兼容顯示的問(wèn)題；

（2）在速度和安全性方面，仍然需要花費(fèi)巨大的設(shè)計(jì)成本，這是B/S架構(gòu)中最大的問(wèn)題；

（3）客戶端服務(wù)器交互是請(qǐng)求響應(yīng)模式，通常需要刷新頁(yè)面，這是不愿意看到客戶的。但是這個(gè)缺點(diǎn)在Ajax受歡迎之后該問(wèn)題得到了一定程度的緩解。

網(wǎng)絡(luò)C/S架構(gòu)的基本特征：

（1）客戶端進(jìn)程包含特定于解決方案的邏輯，并提供用戶與應(yīng)用程序系統(tǒng)其余部分之間的

接口

。服務(wù)器進(jìn)程充當(dāng)管理共享資源（如數(shù)據(jù)庫(kù)，

打印機(jī)

，調(diào)制解調(diào)器或高性能處理器）的軟件引擎。

（2）前端任務(wù)和后端任務(wù)對(duì)計(jì)算資源有著根本不同的要求，例如處理器速度，內(nèi)存，磁盤速度和容量以及輸入/ 輸出設(shè)備。

（3）客戶端和服務(wù)器的硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)通常不相同?？蛻舳撕头?wù)器進(jìn)程通過(guò)一組明確定義的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序接口（API）和RPC進(jìn)行通信。

（4）C/S架構(gòu)的一個(gè)重要特征是可擴(kuò)展性，它們可以水平或垂直縮放。水平擴(kuò)展意味著添加或刪除客戶端，工作站只會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生輕微影響。垂直擴(kuò)展意味著遷移到更大更快的服務(wù)器

計(jì)算機(jī)

或多服務(wù)器中。

WEB端的顯示配圖如下所示：

3.5 移動(dòng)端側(cè)

這個(gè)移動(dòng)端側(cè)，包括兩個(gè)部分，一個(gè)是前面已經(jīng)提及的 Domoticz 在手機(jī)移動(dòng)端瀏覽器依然可以保持很好的顯示兼容性，也能夠完成PC瀏覽器一模一樣的功能；但能放在移動(dòng)端，它的便捷性就一下子提升了一個(gè)級(jí)別，并且無(wú)APP模式，大大提高了客戶使用的意愿。

另一個(gè)部分就是我們的 國(guó)民APP微信，微信憑借著 10 億月活、8 億日活的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)牢牢控制住社交APP的頭把交椅，幾乎可以說(shuō)是人人離不開微信，它確確實(shí)實(shí)地人們的生活帶來(lái)了便利。

通過(guò)對(duì)Domoticz系統(tǒng)的改裝，使得它在原本的事件通知上也支持推送消息到微信客戶端，這也將大大提升系統(tǒng)產(chǎn)品的易用性和可落地性。

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明

下面就系統(tǒng)的各個(gè)組件的設(shè)計(jì)，做簡(jiǎn)要的說(shuō)明。

4.1 硬件部分

硬件部分主要分為四大部分：MCU主控、Wi-Fi模組、各類傳感器、輸出設(shè)備。

• MCU主控 ：N32G457本次使用的MCU主控來(lái)自國(guó)民科技的32位高性能MCU，以下是它的板載資源介紹：
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  在我設(shè)計(jì)的這個(gè)系統(tǒng)中，我主要使用其UART1（debug功能）、UART2（連接ESP8266）、UART3（連接語(yǔ)音播報(bào)模塊）、還有6個(gè)GPIO（用于接入各類傳感器的輸入及告警信息的輸出）。
  我的硬件實(shí)物連接圖如下所示：
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• Wi-Fi模組 : ESP8266我這里使用的搭建ESP8266 Wi-Fi芯片的模組ESP-12F，它是由安信可科技開發(fā)的，該模塊核心處理器 ESP8266 在較小尺寸封裝中集成了 業(yè)界領(lǐng)先的 Tensilica L106 超低功耗 32 位微型 MCU，帶有 16 位精簡(jiǎn)模式，主頻支持 80 MHz 和 160 MHz，支持 RTOS，集成 Wi-Fi MAC/ BB/RF/PA/LNA，板載天線。
  
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• 各類傳感器 ：MQ系列煙感、燃?xì)獾葌鞲衅鬟@里主要包括系統(tǒng)中使用的煙霧傳感器、酒精傳感器、天然氣傳感器、空氣質(zhì)量傳感器，這幾個(gè)都是MQ氣體類傳感器。
  MQ氣體傳感器使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫（SnO2）。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。使用簡(jiǎn)單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。MQ氣體傳感器對(duì)甲烷的靈敏度高，對(duì)丙烷、丁烷也有較好的靈敏度。這種傳感器可檢測(cè)多種可燃性氣體，特別是天然氣，是一款適合多種營(yíng)養(yǎng)的低成本傳感器。
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• 輸出設(shè)備 ：DY-SV17F語(yǔ)音播放模塊DY-SV17F是一款智能語(yǔ)音模塊，集成IO分段觸發(fā)，UART串口控制，ONE_line單總線串口控制，標(biāo)準(zhǔn)MP3等7種工作模式；板載5W D類功放，可直接驅(qū)動(dòng)4Ω，3~5W喇叭；支持MP3,WAV解碼格式，板載32Mbit（4MByte）flash存儲(chǔ)音頻文件，可通過(guò)USB數(shù)據(jù)線連接電腦更新音頻文件。
  
  
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4.2 軟件部分

軟件部分主要分為兩部分：終端固件部分和Domoticz消息推送定制部分。

4.2.1 終端固件開發(fā)

終端固件主要包括四大部分：N32G457的原廠BSP、RT-Thread實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、ESP8266相關(guān)的配置代碼使能、個(gè)性化的應(yīng)用邏輯代碼。

其中N32G457的原廠BSP基本不動(dòng)，原廠和相關(guān)開發(fā)者已經(jīng)適配好了；通用的RT-Thread操作系統(tǒng)的代碼也不在此處的修改中，直接復(fù)用已有的代碼，這里使用的版本是 4.0.2 。

ESP8266相關(guān)的AT、網(wǎng)絡(luò)組件代碼也是現(xiàn)成的，使能配置之后就可以直接用了，還是非常的方便。不過(guò)這里其實(shí)我也是踩坑了，下面的項(xiàng)目復(fù)盤會(huì)講到。

所以這里重點(diǎn)講一下，應(yīng)用邏輯的代碼：主要包括幾個(gè)傳感器的檢測(cè)驅(qū)動(dòng)、告警指示燈的控制邏輯、音頻播放模塊的驅(qū)動(dòng)、按鍵觸發(fā)功能的處理等。

整個(gè)應(yīng)用軟件部分的程序框架如下圖所示：

其中：

Main-Thread ：執(zhí)行整個(gè)應(yīng)用的初始化，負(fù)責(zé)管理各個(gè)子線程的同步和銜接，比如告警信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，觸發(fā)告警信號(hào)的對(duì)外上報(bào)，正是由Main-Thread來(lái)執(zhí)行的。

System-Config ：用于完成整個(gè)系統(tǒng)相關(guān)的屬性配置，比如傳感器探測(cè)的周期設(shè)定、傳感器接入的GPIO設(shè)定、UART口的分配、EMQ后端定制的配置、Domticz后端傳感器編號(hào)的配置等等；這里的配置項(xiàng)都是全局生效的。

MQTT-Thread ：承載整個(gè)應(yīng)用對(duì)外發(fā)送和對(duì)內(nèi)接收的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通道，告警信息的上報(bào)和傳感器數(shù)據(jù)的上報(bào)，都深度依賴這個(gè)線程。

WiFi-Thread ：本線程主要用于定時(shí)探測(cè)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的有效性，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備節(jié)點(diǎn)的判斷，為應(yīng)用的其他邏輯功能提供一定的參考。

Sensors-Thread : 由于所選用的幾種傳感器都是同一類傳感器，且都是IO類的傳感器，所以通過(guò)列表的形式把他們定義在一起，方便輪詢管理；主要的工作就是定時(shí)采集數(shù)據(jù)，判斷是否有對(duì)應(yīng)的傳感器觸發(fā)了告警。

Alert-

LED

-Thread ：本線程要做的是事情就是在Sensors-Thread產(chǎn)生某一種或某幾種告警信號(hào)后，里面通過(guò)LED的閃爍，達(dá)到以視覺沖擊的告警目的。

Alert-Sound-Thread ：本線程與Alert-LED-Thread線程類似，同樣都是處理告警信號(hào)的對(duì)外傳遞，只不過(guò)它用的是聲音的聽覺沖擊來(lái)達(dá)到告警的目的。它與Sensors模塊通過(guò)郵箱來(lái)傳遞播報(bào)哪一條報(bào)警信息，這與Domoticz后端綁定的通知信息是對(duì)等的。

Key-Scan-Thread ：這個(gè)線程需要做的事情，主要是當(dāng)產(chǎn)生告警信號(hào)后，燈亮鈴響時(shí)，可以通過(guò)按鍵來(lái)消除LED告警和聲音告警，使得系統(tǒng)檢測(cè)恢復(fù)到初始狀態(tài)。

在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，所有涉及到線程間同步的機(jī)制，均采用信號(hào)量和消息隊(duì)列來(lái)實(shí)現(xiàn)，主線程在這其中起到承上啟下的作用。

總結(jié)一下，本次在使用RT-Thread操作系統(tǒng)的時(shí)候，使用到了其 串口設(shè)備驅(qū)動(dòng)、GPIO設(shè)備驅(qū)動(dòng)、AT組件、SAL 套接字抽象層、信號(hào)量、郵箱 等核心模塊，整體使用上還是挺順手的。

基本代碼示意圖如下所示：

4.2.2 Domoticz推送定制

這里主要的軟件實(shí)現(xiàn)就是，就是將原本Domoticz中需要通過(guò)Email推送出去的消息，轉(zhuǎn)到通過(guò)HTTP接口推送到微信中，從而關(guān)注了對(duì)應(yīng)微信的人員就可以收到對(duì)應(yīng)的告警信息推送。這里用到了一個(gè)python腳本實(shí)現(xiàn)HTTP接口，然后POST消息到微信中。

基礎(chǔ)的改動(dòng)代碼正如下圖所示：

4.3 私有化部署的 IoT 系統(tǒng)

這里提及的私有化部署，主要是將IoT后端系統(tǒng)部署在個(gè)人云服務(wù)器上，以便于通過(guò)公網(wǎng)快速訪問(wèn)；同時(shí)，由于是私有化部署，不受限于任何的IoT云平臺(tái)，這對(duì)比外面普通對(duì)接阿里云平臺(tái)、涂鴉云平臺(tái)、微信云平臺(tái)、小米云平臺(tái)、百度云平臺(tái)等等，是有一個(gè)的優(yōu)勢(shì)的；至少在個(gè)人家庭數(shù)據(jù)的沉淀和數(shù)據(jù)安全上，沒有那么地?fù)?dān)心。

這里的系統(tǒng)部署，包括幾個(gè)部分：

• EMQ的部署 ：EMQ的部署相對(duì)比較容易，基本參照官方教程就可以完成，感興趣的可以去了解他們的github開源 倉(cāng)庫(kù)。
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• Domoticz的部署 ：這里其實(shí)我是踩坑了的，下文的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)會(huì)細(xì)講?？傊婚_始各種不順，后面推過(guò)一系列的摸索學(xué)習(xí)，決定采用修改Domoticz的源碼，借助企業(yè)微信的推送功能，打通系統(tǒng)告警消息推送到微信的功能。
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• 企業(yè)微信相關(guān)的部署 ：從這里我們知道，要完成Domoticz的通知推送與微信消息推送打通，我們需要借助企業(yè)微信的應(yīng)用功能，企業(yè)微信開放了相關(guān)的接口來(lái)實(shí)現(xiàn)這部分功能，感興趣的可以參考下??官網(wǎng)的文檔介紹，當(dāng)然也可以參考下我采用的??引路文章。
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• WEB訪問(wèn)域名的配置 ：當(dāng)Domiticz在私有云服務(wù)器上部署成功之后，基本就可以通過(guò)公網(wǎng)IP加對(duì)應(yīng)端口的形式，以HTTP或HTTPS的方式訪問(wèn)；由于IP和端口不容易記憶且容易拼錯(cuò)，所以才衍生了配置域名訪問(wèn)的需求，之前我配置過(guò)類似的功能，比如使用? http://yyds.recan-li.cn就可以訪問(wèn)我的 CSDN主頁(yè)，之前我寫過(guò)類似的教程，基本參考教程一步步做可以完成相關(guān)的配置功能了。配置完的效果就是，我可以通過(guò)? http://smart.recan-li.cn 就可以訪問(wèn)Domoticz的WEB配置前端，而不需要輸入繁瑣難記的IP+端口了。
  
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5 項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程

主要實(shí)施過(guò)程如下所示：

1）搭建后端系統(tǒng)，先把EMQ這個(gè)MQTT broker搭建起來(lái)，使得終端和后端的數(shù)據(jù)通道得以建立起來(lái)；

2）部署安裝Domoticz，可選用zip包解壓安裝或源碼編譯安裝，但由于要定制化告警消息推送到微信，這里強(qiáng)烈建議使用源碼級(jí)編譯安裝；當(dāng)Domoticz安裝運(yùn)行起來(lái)后，其對(duì)應(yīng)的SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)也是同步在工作的；這時(shí)WEB端的訪問(wèn)服務(wù)也是同步開啟了；

3）通過(guò)Domoticz的WEB端配置，建立MQTT類型傳感器，同時(shí)在平臺(tái)建立與終端一一對(duì)應(yīng)的虛擬傳感器；這一步完成之后，便可以使用MQTT.fx等MQTT調(diào)試工具模擬對(duì)Domoticz上的虛擬設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)推送，看其對(duì)應(yīng)的狀態(tài)是否會(huì)發(fā)生改變；

4）搭建企業(yè)微信的環(huán)境，包括創(chuàng)建一個(gè)企業(yè)微信賬號(hào)，再在企業(yè)微信下創(chuàng)建一個(gè)應(yīng)用，取得企業(yè)ID、應(yīng)用ID和應(yīng)用私鑰；有這個(gè)要素之后，就可以使用微信推送的HTTP接口做消息推送的模擬

測(cè)試；

5）再在Domoticz源碼上集成應(yīng)用HTTP接口推送（告警）消息到微信客戶端的功能代碼；

6）開發(fā)終端的固件，調(diào)試Wi-Fi通訊，MQTT上下行，以及各個(gè)傳感器的工作；

7）需要關(guān)注微信推送消息的人員掃碼 關(guān)注 企業(yè)微信中對(duì)應(yīng)的應(yīng)用，同時(shí)打開微信客戶端的通知顯示權(quán)限，這樣當(dāng)新的消息通過(guò)企業(yè)微信應(yīng)用推送下來(lái)時(shí)，手機(jī)端就會(huì)彈窗提示；

8）終端工作起來(lái)，嘗試觸發(fā)一些告警狀態(tài)，觀察終端的處理邏輯和狀態(tài)上報(bào)到Domoticz的數(shù)據(jù)更新，同時(shí)觀察告警消息往微信客戶端的推送情況。

通過(guò)上述一系列的實(shí)施之后，整個(gè)私有化部署的家用式智能告警系統(tǒng)就跑起來(lái)了，enjoy it !

6 項(xiàng)目效果顯示

相關(guān)的展示圖片和演示視頻，見下文：

【項(xiàng)目展示圖片】

【項(xiàng)目演示視頻】見 B站視頻。

【項(xiàng)目開源代碼】n32g457_esp8266_smart_home

7 項(xiàng)目復(fù)盤7.1 項(xiàng)目踩的那些坑

• RT-Thread Studio的配置項(xiàng)摸索半天，想去搜索一下配置項(xiàng)，又不知何從做起，我是深度Linux環(huán)境開發(fā)者，平時(shí)一個(gè)grep能解決的事情，我不知道在Windows下有什么好的替代方案，慢不慢先不說(shuō)，先得有。之前在Linux都是menuconfig，我始終覺得那個(gè)更親切。知其然，也知其所以然。
• ESP8266的固件燒錄耽誤老半天，上次RDC大會(huì)抽中的ESP-12F開發(fā)板，默認(rèn)出來(lái)的lua版本，而非AT版本；由于RT-Thread的組件是需要AT版本的，于是找個(gè)好幾個(gè)教程，費(fèi)了好大勁才把AT調(diào)出來(lái)，期間各種下載失敗（還是下載到90%才失敗的那種），各種下載工具折騰，下載速度也慢；本來(lái)想偷下懶用ESP8266省事的，硬是折騰得想臨時(shí)換模組。
• ESP8266的AT是通了，但是編譯個(gè)N32G457固件使用UART2帶ESP8266，死活work不起來(lái)；無(wú)奈求助于RT-Thread，很快找到了論壇好友 crystal266 的 基于RT-Thread和N32G457的智能家居demo ，看到他已經(jīng)完成了全部流程，應(yīng)該可以為我所有，所以我借用他的配置代碼，果然ESP8266的通訊能力一下子就拉滿了。那種感覺好像，項(xiàng)目馬上就可以結(jié)項(xiàng)了，絲滑地很。
• Domotics的郵件通知功能，在最新版本上就是各個(gè)渣渣，還特意閱讀了一個(gè)國(guó)外同行遇到的同樣的問(wèn)題，看了他們的issue溝通，然后依然沒有任何思緒。一路執(zhí)行，我放棄了stable版本的Domoticz安裝版本（zip包直接拉起bin文件）轉(zhuǎn)向源碼自行編譯編譯，重新操刀在發(fā)送郵件通知的地方，把通知重定向發(fā)往微信里面。再次，感慨，開源大法好，任何字節(jié)細(xì)致都逃不過(guò)你的法眼！你想怎么玩就怎么玩！具體如何修改相關(guān)的代碼，可以參考上面的 4.2.2 小節(jié)。
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• Domiticz 是我目前遇到編譯開源軟件，最蛋疼的一次，各種問(wèn)題，真正的是走一步出問(wèn)題一步，然后解決一步再前進(jìn)一步，期間過(guò)程遇到各種奇葩問(wèn)題，編譯慢也是知道吐槽一下，所幸最后還是編譯出來(lái)了，能夠把它跑起來(lái)。
• 之前在配置Domoticz的郵箱通知功能失敗之后，我考慮過(guò)使用它的SMS短信通知功能，無(wú)奈Domoticz的大神們都是國(guó)外的，給出的接口都是國(guó)外公司的，我想注冊(cè)一個(gè)賬號(hào)體驗(yàn)下，居然死活注冊(cè)不成功！說(shuō)好的技術(shù)無(wú)國(guó)界呢？放棄！
• 接下來(lái)各種搜索推送通知方案，短信、郵件、HTTP、語(yǔ)音等，了解了阿里云、騰訊云的各種相關(guān)服務(wù)，無(wú)奈要不是接口做的相對(duì)我來(lái)說(shuō)復(fù)雜了些，要不就是功能不能很好地滿足我的功能需求（提供的功能需求限制太多）；差點(diǎn)放棄了，后面被我檢索到一篇關(guān)于企業(yè)微信支持開發(fā)者推送消息的文章，讓我眼前一亮，心想這才是我想的 為所欲為，這個(gè)太棒了。一個(gè)python腳本配置一下就可以輕松搞起來(lái)，你還能找到比這個(gè)更簡(jiǎn)單的嗎？
• 微信推送算是搞定了，接下來(lái)的Domoticz的域名網(wǎng)址配置，又出問(wèn)題了；之前我配置過(guò)使用 http://yyds.recan-li.cn 就可以訪問(wèn)CSDN主頁(yè)的方法，我使用該方法依葫蘆畫瓢，設(shè)置了 http://smart.recan-li.cn 的域名訪問(wèn)Domoticz，結(jié)果卻出現(xiàn)了nginx返回http502. 真是無(wú)可奈何。
• 終端側(cè)的槽點(diǎn)倒是沒多少了，但這樣需要重點(diǎn)吐槽下 N32G457在RT-Thread Studio下使用pyocd.exe，時(shí)好時(shí)壞，有些郁悶。
• 好像N45G357這板子還有點(diǎn)脆弱，差點(diǎn)焊廢了，差點(diǎn)芯片就起不來(lái)了！
• 最后一個(gè)不算是坑的點(diǎn)：使用RT-Thread開發(fā)IoT應(yīng)用這種量級(jí)的代碼，用起來(lái)還是 倍兒爽，希望RT-Thread能把這份爽繼續(xù)發(fā)揚(yáng)下去。
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7.2 項(xiàng)目帶來(lái)的啟發(fā)

• DDL是第一生產(chǎn)力我始終覺得我是一個(gè)無(wú)形之中在不斷踐行這個(gè)slogan的開發(fā)者，雖然我知道這個(gè)習(xí)慣真的很不好，每次在DDL之前總是付出比平常多幾倍的時(shí)間和精力去努力完成既定的任務(wù)和計(jì)劃，其實(shí)這個(gè)投入和產(chǎn)出是非常不正常也不科學(xué)的。所以，當(dāng)我深刻意識(shí)到這點(diǎn)之后，我也會(huì)努力克制住平時(shí)的惰性，爭(zhēng)取把時(shí)間計(jì)劃做得更細(xì)致，把有限的時(shí)間最大化地利用，做一個(gè)生活和技術(shù)都自律的人。
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• 優(yōu)先解決主要矛盾我剛?cè)胄械臅r(shí)候，帶我的師傅經(jīng)常跟我們說(shuō)一句話：“先解決 有沒有 的問(wèn)題！”其實(shí)，跟這里說(shuō)的優(yōu)先解決主要矛盾是一樣的，比如你搭這個(gè)智能化 IoT 系統(tǒng)，如何能快速搭建好產(chǎn)品原型，把終端側(cè)的數(shù)據(jù)和后端打通，那首先你必須得解決終端側(cè)聯(lián)網(wǎng)的問(wèn)題，這個(gè)就是優(yōu)先級(jí)最高的，后端系統(tǒng)到可能不是最先的，你有網(wǎng)絡(luò)之后，你可以先用一個(gè)本地的MQTT broker一樣可以看到終端側(cè)的數(shù)據(jù)上報(bào)，而數(shù)據(jù)端的采集、處理邏輯，我倒認(rèn)為是最次要的；因?yàn)槟阍诖酥?，你完全可以模擬數(shù)據(jù)，你想要什么數(shù)據(jù)就有什么數(shù)據(jù)，但是最終在整個(gè)數(shù)據(jù)傳到鏈條打通之后，終端側(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及多樣化的業(yè)務(wù)邏輯往往可以起到錦上添花的效果。
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• 努力把你當(dāng)那些 TODO 消滅掉我相信每個(gè)人都有自己很多的 TODO，但是往往程序猿的 TODO 又好像代碼里的注釋寫的那種，不僅騙了自己，同時(shí)也騙了別人。而項(xiàng)目中的 TODO 往往就是那些需要優(yōu)化，需要沉淀，需要突破的地方，就好像我這個(gè)項(xiàng)目一樣，比如如何做好更好的用戶體驗(yàn)？比如如何快速、準(zhǔn)確地完成私有化部署？比如如何快速地迭代新的終端側(cè)功能？比如這個(gè)產(chǎn)品有沒有更大的潛在商業(yè)價(jià)值？這一系列的 TODO 往往才是核心競(jìng)爭(zhēng)力的體現(xiàn)，只有把它們踏踏實(shí)實(shí)消滅了，才有可能帶來(lái)新的臺(tái)階。
  
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7.3 未來(lái)的一些想法和規(guī)劃

• 斷舍離短期內(nèi)，這應(yīng)該會(huì)是我參加的最后一次這種設(shè)計(jì)大賽了，倒不是說(shuō)這樣的設(shè)計(jì)大賽無(wú)法給我?guī)?lái)學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)的價(jià)值，而是我發(fā)現(xiàn)我現(xiàn)在的工作需要承擔(dān)更多的東西，我需要靜下來(lái)心去實(shí)現(xiàn)新的突破。相比之下，現(xiàn)階段在工作上的突破或許要比在設(shè)計(jì)大賽上的成長(zhǎng)對(duì)我來(lái)說(shuō)更為重要。工作和生活是不可能完全隔離，但需要做好權(quán)衡，畢竟人的精力是有限的，我希望把它花在最需要成長(zhǎng)的地方。
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• 技術(shù)備忘錄技術(shù)備忘錄里的幾十個(gè)技術(shù)備選課題等著我去靜下心來(lái)梳理、沉淀和轉(zhuǎn)換，這往往會(huì)耗費(fèi)大量的精力去琢磨。熟悉我的朋友可知，我每月在??RT-Thread論壇 至少輸出2篇技術(shù)干貨，很榮幸連續(xù)拿了3個(gè)月度優(yōu)秀文章，同時(shí)還有好幾篇技術(shù)文章得到【 優(yōu)秀】稱號(hào)，還有收到論壇好友的友情打賞，這些都在激勵(lì)著我不斷前行，我也會(huì)堅(jiān)持把這個(gè)月度技術(shù)輸出繼續(xù)下去，希望可以把自己的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)傳遞給更多需要的技術(shù)人。
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• 一年之計(jì)在于春最近剛寫了一篇心靈雞湯，感興趣的可以當(dāng)做水文一篇，沒事解解乏。 【職場(chǎng)心靈雞湯】以多年來(lái)拿最佳的心路歷程來(lái)復(fù)盤【如何成為優(yōu)秀的5%】