本文提供LoRa温湿度传感器通过Link WAN接入,同时采用阿里云物联网平台实现端到端应用。

背景信息

  • 开通物联网络管理平台

    完成账号的注册之后,使用账号登录Link WAN 开通服务。

    开通后首页
  • LoRa节点设备接入
  • 搭建与管理网络

    参见搭建与管理网络搭建和管理网络、创建节点组并添加节点。

  • 配置数据流转

    目前数据流转支持阿里云物联网平台、消息队列MQ两种方式,这里选择将数据流转至阿里云物联网平台,详情请参见数据接入物联网平台-1对1

  • 物联网平台LoRa节点设备接入

    本章介绍如何在物联网平台开发平台上进行设备接入的开发。主要的开发内容包括:

    • 项目和产品创建
    • 产品功能定义
    • 平台脚本开发

本文以一个空气温湿度传感器为例,同时可以配置温湿度的阈值,在温湿度超出阈值时上报事件。

创建产品和设备

  1. 登录物联网平台控制台
  2. 在左侧导航栏上选择设备管理 > 产品,单击创建产品, 填写产品信息后单击完成。详情请参见数据接入物联网平台-1对1
    创建LoRa设备的产品
    参数 描诉
    产品名称 可填写任意名称
    所属品类 自定义品类
    节点类型 直连设备
    连网方式 LoRaWAN
    入网凭证 从表单选择,如无可单击创建凭证
    数据格式 透传/自定义
  3. 为产品添加LoRa设备。

    在左侧导航栏上单击设备,参见单个创建设备添加设备。

    添加LoRa设备
    说明 使用LoRaWAN设备的DevEUI需小写作为deviceName。
    • 添加完成后,显示如下,此时设备状态为未激活未激活
    • 数据流转已自动同步 产品创建完成后,可在Link WAN里看到自动同步的数据流转设置。数据流转自动同步
      说明 在网管平台只能查阅,新增终端请移步至物联网平台维护。

产品功能定义

产品创建完成之后,需要在平台上定义产品有哪些功能。功能定义是为了让平台能够理解设备上下行的数据定义,便于上层应用的读写。

  1. 在左侧导航栏上选择设备管理 > 产品,单击产品对应操作栏中的查看
  2. 选择功能定义 > 编辑草稿,单击自定义功能 > 添加自定义功能
  3. 添加自定义功能弹框中,功能类型选择属性,添加温湿度属性。
    • 添加温度属性,配置参数如下图所示。添加温度属性
    • 添加湿度属性,配置参数如下图所示。添加湿度属性
  4. 功能类型选择服务,添加温度湿度阈值,参数配置如下图所示。
    温度湿度阈值
    其中输入参数设置如下图所示。输入参数设置
    参数名称 标志符 数据类型 取值范围 步长 单位
    温度过高阈值 MaxTemp int32(整数型) -40~55 1 摄氏度/℃
    温度过低阈值 MinTemp int32(整数型) 40~55 1 摄氏度/℃
    湿度过高阈值 MaxHumi int32(整数型) 1~100 1 百分比/%
    湿度过低阈值 MinHumi int32(整数型) 1~100 1 百分比/%
  5. 功能类型选择事件,添加湿度过高/过低告警事件。告警输出参数为当前湿度。
    湿度异常告警事件
    其中输出参数设置如下。输出参数设置
  6. 单击确认,单击页面右下方的发布更新
    上述属性、服务、事件添加完成后,在自定义功能一栏下方可确认添加的结果。功能定义结果

平台脚本开发

  1. 进入产品数据解析标签页,可以添加解析脚本。由于数据是以自定义格式透传到平台,所以需要添加脚本来解析自定义协议。
    数据脚本解析
  2. 将下列代码添加到上图的脚本编辑区
    var ALINK_ID = "12345";
    var ALINK_VERSION = "1.1";
    var ALINK_PROP_POST_METHOD     = 'thing.event.property.post';
    var ALINK_EVENT_TEMPERR_METHOD = 'thing.event.TempError.post';
    var ALINK_EVENT_HUMIERR_METHOD = 'thing.event.HumiError.post';
    var ALINK_PROP_SET_METHOD      = 'thing.service.property.set';
    var ALINK_SERVICE_THSET_METHOD = 'thing.service.SetTempHumiThreshold';
    /*
     * 示例数据:
     *  传入参数 ->
     *      000102 // 共3个字节
     *  输出结果 ->
     *      {"method":"thing.event.property.post", "id":"12345", "params":{"Temperature":1,"Humidity":2}, "version":"1.1"}
     *  传入参数 ->
     *      0102 // 共2个字节
     *  输出结果 ->
     *      {"method":"thing.event.TempError.post","id":"12345","params":{"Temperature":2},"version":"1.1"}
     *  传入参数 ->
     *      0202 // 共2个字节
     *  输出结果 ->
     *     {"method":"thing.event.HumiError.post","id":"12345","params":{"Humidity":2},"version":"1.1"}
     */
    function rawDataToProtocol(bytes)
    {
        var uint8Array = new Uint8Array(bytes.length);
        for (var i = 0; i < bytes.length; i++)
        {
            uint8Array[i] = bytes[i] & 0xff;
        }
        var params = {};
        var jsonMap = {};
        var dataView = new DataView(uint8Array.buffer, 0);
        var cmd = uint8Array[0]; // command
        if (cmd === 0x00)
        {
            params['Temperature']  = dataView.getInt8(1); 
            params['Humidity']     = dataView.getInt8(2); 
            jsonMap['method']  = ALINK_PROP_POST_METHOD;
        }
        else if (cmd == 0x01)
        {
            params['Temperature']  = dataView.getInt8(1); 
            jsonMap['method']  = ALINK_EVENT_TEMPERR_METHOD;
        }
        else if (cmd == 0x02)
        {
            params['Humidity']  = dataView.getInt8(1); 
            jsonMap['method']  = ALINK_EVENT_HUMIERR_METHOD;
        }
        else
        {
            return null;
        }
        jsonMap['version'] = ALINK_VERSION;
        jsonMap['id']      = ALINK_ID; 
        jsonMap['params']  = params;
        return jsonMap;
    }
    /*
     * 示例数据:
     *  传入参数 ->
     *      {"method":"thing.service.SetTempHumiThreshold", "id":"12345", "version":"1.1", "params":{"MaxTemp":50, "MinTemp":8, "MaxHumi":90, "MinHumi":10}}
     *  输出结果 ->
     *      0x5d0a000332085a0a
     */
    function protocolToRawData(json)
    {
        var id  = json['id'];
        var method  = json['method'];
        var version = json['version'];
        var payloadArray = [];
        // 追加下行帧头部
        payloadArray = payloadArray.concat(0x5d);
        payloadArray = payloadArray.concat(0x0a);
        payloadArray = payloadArray.concat(0x00);
    
        if (method == ALINK_SERVICE_THSET_METHOD)
        {
            var params  = json['params'];
            var maxtemp = params['MaxTemp'];
            var mintemp = params['MinTemp'];
            var maxhumi = params['MaxHumi'];
            var minhumi = params['MinHumi'];
    
            payloadArray = payloadArray.concat(0x03);
            if (maxtemp !== null)
            {
                payloadArray = payloadArray.concat(maxtemp);
            }
            if (mintemp !== null)
            {
                payloadArray = payloadArray.concat(mintemp);
            }
            if (maxhumi !== null)
            {
                payloadArray = payloadArray.concat(maxhumi);
            }
            if (minhumi !== null)
            {
                payloadArray = payloadArray.concat(minhumi);
            }
        }
        return payloadArray;
    }
    // 以下是部分辅助函数
    function buffer_uint8(value)
    {
        var uint8Array = new Uint8Array(1);
        var dv = new DataView(uint8Array.buffer, 0);
        dv.setUint8(0, value);
        return [].slice.call(uint8Array);
    }
    function buffer_int16(value)
    {
        var uint8Array = new Uint8Array(2);
        var dv = new DataView(uint8Array.buffer, 0);
        dv.setInt16(0, value);
        return [].slice.call(uint8Array);
    }
    function buffer_int32(value)
    {
        var uint8Array = new Uint8Array(4);
        var dv = new DataView(uint8Array.buffer, 0);
        dv.setInt32(0, value);
        return [].slice.call(uint8Array);
    }
    function buffer_float32(value)
    {
        var uint8Array = new Uint8Array(4);
        var dv = new DataView(uint8Array.buffer, 0);
        dv.setFloat32(0, value);
        return [].slice.call(uint8Array);
    }

    脚本解析下行数据的函数 protocolToRawData 中必须设定输出结果的起始三个字节(用于指定下行的端口号以及下行消息类型),否则系统会丢掉下行帧。另外,节点实际接收到的数据将不会包含起始的三个字节。

    起始三字节的说明如下表所示。

    Size(bytes) LoRa Downlink 描述
    1 DFlag 固定为 0x5D
    1 FPort 下行端口号
    1 DHDR
    • 0 表示 “Unconfirmed Data Down”数据帧
    • 1 表示 “Confirmed Data Down”数据帧

    示例:0x5D 0x0A 0x00表示:下行帧端口号为10,数据帧为nconfirmed Data Down。

  3. 脚本模拟运行。
    1. 设备上报数据调试。
      脚本调试区1里输入下面数据,模拟类型选择设备上报数据后,单击运行按钮。设备上报数据
      说明 000102 中的 00 表示后面的两个字节分别表示温度和湿度,01 表示温度为1摄氏度,02表示湿度为2%。
    2. 设备接收数据调试。

      脚本调试区1里输入以下数据,模拟类型选择设备接收数据后,单击运行按钮。

      {
          "method": "thing.service.SetTempHumiThreshold",
          "id": "12345",
          "version": "1.1",
          "params": {
              "MaxTemp": 50,
              "MinTemp": 8,
              "MaxHumi": 90,
              "MinHumi": 10
          }
      }
      接受数据

      查看脚本调试区2的运行结果如下:

      基本调试区结果_接收
  4. 脚本脚本调试无误后,单击提交按钮提交脚本。

设备在线调试

脚本提交后,可以结合节点测试数据的上下行链路是否打通,LoRa节点如何发送以及接收数据请参考各模组厂商的相关手册。

  1. 节点数据上行。
    1. 上报温湿度属性。
      1. 在LoRa节点侧选择输入十六进制的000102后发送数据。
      2. 从左侧导航栏的设备 > 设备列表选择对应节点,单击查看
      3. 单击运行状态运行状态
      4. 确认节点的湿度与温度信息是否已经上报且设置如下。温度湿度
    2. 上报温湿度告警事件。
      • 温度告警事件上报
        1. 在 LoRa 节点侧选择输入十六进制的0102 后发送数据。
        2. 设备详情 > 事件管理中确认温度告警事件是否已经上报。事件上报
      • 湿度告警事件上报
        1. 在LoRa节点侧选择输入十六进制的0202后发送数据。
        2. 设备详情 > 事件管理中确认湿度告警事件是否已经上报。湿度事件上报
  2. 节点数据下行。
    1. 产品详情 > 设备开发单击对应节点的调试按钮,进入在线调试页面。
    2. 选择调试功能为之前添加的温度湿度阈值,具体格式如下所示,单击发送指令。
      在线调试

      发送完成后在节点侧确认输出是否是16进制的0332085a0a

说明 对于Class A类型的节点,需要先发送数据才能启动接收。

固件升级

LoRa节点设备可以通过本地端烧录方式升级固件,目前不支持网络在线升级(FUOTA)。