IoT_Project（IoTDA 寝室管理系统）

一个基于 华为云 IoTDA 的“寝室设备管理平台”项目：支持 真实 ESP32 设备接入 + 批量模拟设备，并提供一个带登录鉴权的 Web 控制台（Flask）用于查看环境数据、控制设备开关、场景联动、告警提示与简单评分/日报。

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1. 项目的基本功能

1) 设备侧（ESP32）

• 连接 Wi-Fi 与 IoTDA MQTT Broker
• 按周期上报环境数据（包含：温度 Temperature、湿度 Humidity、光照 Lux）
• 上报/维护三类可控开关状态（0/1）：
  • Light
  • Window
  • Door
• 订阅 IoTDA 下行命令，收到命令后更新状态，并可立即上报最新状态

代码位置：ESP32/esp32_smart.ino

2) 云端 Web 平台（Flask）

• 用户系统：注册/登录/退出（Flask-Login）
• 权限分离：
  • 管理员：可查看全部设备、给普通用户分配设备
  • 普通用户：仅能看到并控制被分配的设备
• 设备列表页（index）：
  • 展示设备在线状态、最新数据、简单评分
  • 支持“场景列表/一键应用”（如默认的“回寝/离寝”）
  • 支持自然语言控制入口（如“把灯打开”“离寝”等）
• 设备详情页（device_detail）：
  • 设备开关控制：Light / Window / Door
  • 最近数据可视化（Chart.js）
  • 告警/提示（例如：白天光照很亮还开灯等）
  • 日报/评分相关接口（项目中已实现对应数据表与 API）

代码位置：Cloud/app.py、Cloud/templates/*、Cloud/iotda_client.py

3) 批量设备模拟器（可选）

• 用 paho-mqtt + 多线程 同时模拟多台设备
• 支持上报抖动（避免 50 台同秒上报）
• 支持响应 IoTDA 命令并立即上报

代码位置：IoTDA_sim/sim_fleet.py，配置：IoTDA_sim/devices.yaml

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2. 运行代码的方法（安装环境 / 启动命令）

A. 准备依赖

1) 基础依赖

• Python 3.10+（推荐 3.10/3.11）
• MySQL（默认使用 MySQL 连接串）
• 一个已开通 IoTDA 的华为云账号/项目（需要可访问 IoTDA API、设备与命令已创建）

2) Python 依赖（Cloud 平台）

安装以下依赖：

pip install Flask Flask-SQLAlchemy Flask-Login Werkzeug PyMySQL gevent
pip install huaweicloudsdkcore huaweicloudsdkiotda

3) Python 依赖（模拟器，可选）

cd IoTDA_sim
pip install -r requirements.txt

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B. 配置项目（必须）

1) 配置 IoTDA API 访问（Cloud/iotda_client.py）

Cloud/iotda_client.py 中包含 IoTDA 的 AK / SK / PROJECT_ID / REGION_ID / ENDPOINT 等信息。

• 请替换为你自己的账号与项目配置
• 建议不要在代码里硬编码 AK/SK，本地可用环境变量/配置文件方式管理（避免泄露）

2) 配置数据库（Cloud/app.py）

Cloud/app.py 里默认是：

• SQLALCHEMY_DATABASE_URI = "mysql+pymysql://root:11223344@localhost/db_root"

你需要：

1. 确保 MySQL 可连接（用户名/密码/host 正确）
2. 创建数据库 db_root（或改成你自己的库名）

示例：

CREATE DATABASE db_root DEFAULT CHARACTER SET utf8mb4;

提示：项目在启动时会 db.create_all() 自动建表。

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C. 启动云端平台（Flask）

cd Cloud
python app.py

默认启动地址：

• http://0.0.0.0:5000（本机访问一般用 http://127.0.0.1:5000）

首次启动会做这些事（代码内置逻辑）：

• 自动建表
• 创建默认管理员账号：
  • 用户名：admin
  • 密码：admin123
• 从 IoTDA 拉取设备列表并同步到本地 Device 表
• 初始化默认系统场景：回寝、离寝

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D. 启动设备侧（ESP32）

使用 Arduino IDE / PlatformIO 打开 ESP32/esp32_smart.ino，完成：

• 配置 Wi-Fi：WIFI_AP / WIFI_PASSWORD
• 配置 IoTDA MQTT：
  • MqttServer
  • client_id / mqttUserName / mqttPassword
  • 上报 topic：$oc/devices/<device_id>/sys/properties/report
• 安装依赖库（Arduino Library Manager）：
  • PubSubClient
  • ArduinoJson
  • DHT sensor library（或项目使用的 DHT 驱动）

烧录后保持设备在线，平台即可在 Web 上看到数据/进行控制。

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E. 启动批量模拟器（可选）

1. 编辑 IoTDA_sim/devices.yaml，配置：

• MQTT host/port（IoTDA device endpoint）
• 每台设备的 device_id / client_id / username / password

1. 运行：

cd IoTDA_sim
python sim_fleet.py --config devices.yaml

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3. 简要的使用说明

1) 登录/注册

• 访问 /login 登录
• 新用户可在 /register 注册
• 默认管理员：admin / admin123

2) 管理员：设备分配

• 管理员可进入管理页：/admin/devices
• 把某设备分配给某普通用户后，该用户在首页就能看到并控制该设备

3) 首页（设备列表）

• 查看设备在线状态与最新温湿度/光照等数据
• 一键应用场景（如“回寝/离寝”）
• 自然语言控制入口（例如输入“离寝”“把灯打开”等）

4) 设备详情页

• 控制 Light / Window / Door 的开关（0/1）
• 查看最近数据曲线（Chart.js）
• 查看告警/提示与评分/日报类信息（如果设备持续上报数据会逐步出现）

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4. 代码目录结构说明

IoT_Project/
├── Cloud/                     # 云端平台（Flask）
│   ├── app.py                 # 主程序：路由、数据库模型、后台同步线程、场景/告警/NL 等
│   ├── iotda_client.py        # IoTDA SDK 封装：列设备、读影子、下发命令（灯/窗/门）
│   ├── templates/             # 前端模板（Jinja2）
│   │   ├── index.html
│   │   ├── device_detail.html
│   │   ├── admin_devices.html
│   │   ├── login.html
│   │   └── register.html
│   └── static/
│       └── js/jquery-3.7.1.min.js
│
├── ESP32/                     # 真实设备侧（Arduino）
│   ├── esp32_smart.ino        # 推荐使用：温湿度/光照上报 + LED/Window/Door 命令处理
│   └── ESP32.ino              # 另一个版本/历史版本
│
├── IoTDA_sim/                 # 批量设备模拟器（可选）
│   ├── sim_fleet.py           # 多设备模拟（paho-mqtt + threads）
│   ├── devices.yaml           # 模拟设备配置（含多台设备账号）
│   └── requirements.txt
│
├── LICENSE
└── README.md

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5. 常见问题（FAQ）

Q1：启动 Cloud/app.py 报数据库连接失败（pymysql / access denied / unknown database）

• 检查 Cloud/app.py 里的 SQLALCHEMY_DATABASE_URI 是否与你本机 MySQL 一致
• 确认数据库已创建（例如默认 db_root）
• 确认已安装 PyMySQL：pip show pymysql

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Q2：登录不了 / 忘记管理员密码怎么办？

• 默认管理员为：admin / admin123
• 若你改过数据库或表数据混乱：
  • 最简单的方式是删除并重建数据库，再重启 app.py 让它自动建表并重建默认管理员

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Q3：首页看不到设备 / 设备列表为空

• Cloud/app.py 启动时会调用 list_all_devices() 从 IoTDA 同步设备 若 IoTDA 配置不对，会导致同步不到设备：
  • 检查 Cloud/iotda_client.py 的 AK/SK/PROJECT_ID/REGION_ID/ENDPOINT
  • 确认 IAM 用户对 IoTDA 有权限
  • 确认网络可以访问对应 region 的 IoTDA endpoint

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Q4：能看到设备但没有数据曲线（历史数据为空）

• 需要设备持续上报属性（温度/湿度/光照等）
• 确认设备上报 topic 与属性名正确（项目按影子属性读取，示例属性名为 Temperature/Humidity/Lux/LED/Window/Door）
• 确认设备在线且 MQTT 连接稳定

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Q5：控制开关后设备没反应

• 确认 IoTDA 上已创建对应命令（例如 switch_light / switch_window / switch_door 或项目封装使用的命令名）
• 确认设备订阅了 IoTDA 下行命令 topic（模拟器与 esp32_smart.ino 都有相关订阅逻辑）
• 确认设备处于 online 状态

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Q6：50+ 设备同时跑时出现 429 / 请求太频繁

• Cloud 端后台同步线程可能频繁拉取影子导致触发限流
• 可在 Cloud/app.py 中调大：
  • loop_interval（同步周期）
  • per_device_delay（每台设备之间延迟）
• 模拟器侧也可通过 devices.yaml 增大 report.interval_sec 与 jitter_sec

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License

见 LICENSE。