前言
基于对物联网的课题,实现
前端与后端分离
,结合mqtt服务器
链接arduino
设备,实现获取,存储,上传和下发命令的功能。
原理
本系统的实现原理是一套简易的软硬件通讯流程
,仅供参考。前端书写前端页面,node服务器
实现服务器端开发,在服务器端链接mysql
数据存储,同时使用websocket
长连接通讯,实现前后端数据的收发。此外,使用node服务器与mqtt服务器进行通讯
,而mqtt服务器
只做一个中转
的作用,因为,硬件arduino
使用esp8266模块
与mqtt服务器
进行通讯,通讯收发的数据经过mqtt服务器
与node服务器
进行传递。这样,就达成了简易的软件与硬件间的连接实时通讯。同时,数据的持久化存储是在硬件数据到达node服务器
时使用mysql数据库
存储。以遍后续查看数据库的操作。本系统设计与实现都在以上技术的基础上实现。
系统结构设计图

React客户端设计
使用react
搭建前台项目,重写axios
,实现前端与node
服务器的通讯。同时使用ws协议建立webSocket
长连接通讯,用于获取硬件实时数据,发送指令信息。
Node服务器设计
为了实现前后端分离的土壤检测系统,项目使用了Nodejs
作为后端的语言,管理数据,使用socket.io
插件建立WebSocket
处理实时通讯的功能,使用Mysql
用户的信息存储功能,并将获取的硬件数据信息进行存储。使用mqtt
插件,使用mqtt
协议,建立与mqtt
服务器的长连接通讯。
MQTT服务器设计
系统使用了Mqtt
服务器,用于对接硬件数据的网络上传以及Nodejs
服务器向的硬件发送命令指示信息。使用前,需安装/下载mqtt服务器
,配置mqtt的用户和密码等配置信息
,才能在node服务器上发送请求建立连接。
Arduino硬件设计
Arduino
硬件设备,得到数据信息之后,使用6,7引脚
,将数据传递给esp8266模块
。而在esp8266模块
中,按格式设置好获取的信息,再使用ESP8266WiFi模块
连接wifi,使用PubSubClient模块
向网络端的mqtt服务器
设备发送数据信息。Mqtt
服务器,是对外公开的,当前端点击打开设备时,建立socket长连接通讯
,同时,在nodejs后端中,使用mqtt模块
,连接mqtt服务器
,获取硬件信息,并肩信息处理。
总结
在完成前端项目业务需求和服务器业务需求的同时,尽可能的完善了项目的功能模块,包括不限于设备管理,用户信息等。
该系统的设计目标是使用软硬件结合的方式,实现硬件的数据采集,硬件部分功能的控制,以及对前台的页面渲染等功能。虽然在校每学期都会开设这样的创新实验课,但在软硬件的交互的具体应用上,仍然碰到过几个小问题,但在持续的学习与实践中,都一一解决了。当完成设计时实现了软硬件的通讯,实时监听硬件设备采集的数据信息,用户信息和用户的设备管理,控制硬件设备等功能。但是,同样存在着部分的问题,无法控制前台与后台传输数据的效率,传输的数据流较大,需要优化,同时数据库的插入的数据内容庞大,传输的距离有限制,它们需要优化。