LoRaWAN温湿度传感器接入实践

前言

本文提供LoRaWAN温湿度传感器通过物联网络管理平台(Alibaba Cloud Link WAN)接入，同时采用阿里云物联网平台实现端到端应用。

1 LoRaWAN节点设备接入

1.1 开通物联网络管理平台

完成账号的注册之后，使用账号登陆https://linkwan.console.aliyun.com/ 开通服务。开通完成后登陆，可以正式进入管理控制台。

1.2 搭建与管理网络

请按照以下说明搭建和管理网络、创建节点组并添加节点。
搭建与管理网络

1.3 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”两种方式，这里选择 ”阿里云物联网平台”，可参考以下方式。
数据出口配置指南

2 物联网平台设备接入

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

2.1 物联网平台LoRaWAN节点设备接入

这里示例是一个空气温湿度传感器，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。

2.1.1 产品创建

登录https://iot.console.aliyun.com/data_board，选择“设备管理”->“产品”，点击“创建产品”。

填写产品信息后点击“完成”。
注意：下图“所属分类”选择“自定义品类”仅是本示例说明使用，真实产品请务必选择其他某一具体分类，如分类未包含相关产品，请和阿里支持人员联系。

注意：这里“连网方式”请选择“LoRaWAN”，物联网平台与网络管理平台(Link WAN)会自动同步设备清单，具体详见：
数据出口配置指南的自动同步说明

产品建立后，选择新增设备：

注意请使用LoRaWAN设备的DevEUI小写作为deviceName

添加完成后，显示如下，此时设备状态为“未激活”：

2.1.2 数据流转配置

产品创建完成后，可在网络管理平台里看到自动同步的数据流转设置。

在网管平台只能查阅，新增终端请移步至物联网平台维护。

2.1.3 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。
进入“产品详情”->“功能定义”->“自定义功能”，点击“添加功能”按钮，追加如下自定义功能。

2.1.3.1 追加属性：温湿度

1.功能类型选择“属性”，追加温度& 湿度属性，具体如下：

2.1.3.2 追加事件：温湿度异常告警

功能类型选择“事件”，追加温度湿度异常告警，具体如下：
1. 事件 - 温度异常告警（TempError），温度过高／过低告警事件。告警输出参数为当前温度。

1. 事件– 湿度异常告警（HumiError），湿度过高／过低告警事件。告警输出参数为当前湿度。
   

2.1.3.3 追加服务：温度湿度阈值

功能类型选择“服务”，追加温度湿度阈值，具体如下：

其中输入参数设置如下：
- 温度过高告警阈值（MaxTemp）
- 温度过低告警阈值（MinTemp）
- 湿度过高告警阈值（MaxHumi）
- 湿度过低告警阈值（MinHumi）

具体设置如下：

2.1.3.4 自定义功能确认

上述属性和服务追加完成后，在“自定义功能”一栏下方可确认追加结果。

2.1.4 平台脚本开发

进入“产品详情”的“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。

2.1.4.1 示例脚本

注意事项：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：

• DFlag：固定为 0x5D
• FPort：下行端口号
• 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、为“Unconfirmed Data Down”。

将下列代码追加到上图的“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);
}

2.1.4.2 脚本模拟运行

设备上报数据调试
在“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，点击“运行”按钮。

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%
查看“脚本调试区2”的运行结果如下：

设备接收数据调试
在“脚本调试区1”里输入下面数据，模拟类型选择“设备接收数据”后，点击“运行”按钮。

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

查看“脚本调试区2”的运行结果如下：

提交脚本
脚本调试无误后，点击“提交”按钮提交脚本。

2.2 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，LoRaWAN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。

2.2.1 节点数据上行

2.2.1.1 上报温湿度属性

在LoRa 节点侧选择输入十六进制的 000102 后发送数据。
在产品详情 -> 设备开发 -> 设备列表选择对应节点，点击“查看”，如下所示。

在设备详情 -> 运行状态中确认节点的“湿度”“温度”信息是否已经上报且设置如下。

2.2.1.2 上报温湿度告警事件

1.温度告警事件上报
在 LoRa 节点侧选择输入十六进制的0102 后发送数据。
在“设备详情” -> “事件管理”中确认温度告警事件是否已经上报。

2.湿度告警事件上报
在 LoRaWAN 节点侧选择输入十六进制的0202 后发送数据。
在“设备详情” -> “事件管理”中确认湿度告警事件是否已经上报。

2.2.2 节点数据下行

在“产品详情”-> “设备开发”点击对应节点的“调试”按钮，进入“在线调试”页面。
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，点击“发送指令”。

发送完成后在节点侧确认输出是否是16进制的：0332085a0a
注意：对于Class A类型的节点，需要先发送数据才能启动接收。

3 固件升级

注意：LoRaWAN节点目前不支持固件升级功能