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一、安装ThingsBoard gateway

1、下载项目文件

2、配置IDEA的Python环境

二、MQTT Broker路线

1、工具准备（默认已搭建好ThingsBoard平台）

2、网关配置

3、使用MQTTX发送消息进行测试

三、ODBC路线

1、工具准备

2、网关配置

3、多设备连接

四、可能存在的问题

1、MQTTX发送消息后ThingsBoard平台未收到消息

2、ODBC驱动程序报错

3、SQL语句编写错误

4、找不到指定设备

五、如何创建一个gateway未自带的连接路径

一、安装ThingsBoard gateway

1、下载项目文件

https://github.com/thingsboard/thingsboard-gateway

 下载完成后使用IDEA打开，目录结构如下：

（其中thingsboard_gateway目录下的tb_gateway.py文件是项目启动文件）

​

2、配置IDEA的Python环境

（前置条件是系统已安装好Python，并配好环境变量）

（1）File -> Settings -> Plugins，搜索Python插件并安装；

（2）打开thingsboard_gateway目录下的tb_gateway.py文件，此时会弹出信息，点击Configure Python interpreter，选择Python的SDK：

（如果没有弹出信息，通过File->Project Structure进行配置）

​

 ​

 （3）运行tb_gateway.py，根据报错信息添加缺失的模块。

二、MQTT Broker路线

​

1、工具准备（默认已搭建好ThingsBoard平台）

（1）EMQX：开源的MQTT消息服务器，具备设备接入、消息路由、主题监控等功能

C:\tools\emqx-5.1.0-windows-amd64\bin>emqx start

（2）MQQTX：MQTT客户端，也可以使用MQTT.fx或者mosquiitto等

  • 下载地址：MQTTX：全功能 MQTT 客户端工具
  •  进入MQTTX后选择“New Connection”创建连接
    • Name：自定义
    • broker.emqx.io：EMQX的服务器地址，本地部署是localhost
    • Username与Password：EMQX登录的账号与密码 

​

  • 指定Topic，注意消息体要使用json格式

​

（3）创建一个ThingsBoard网关设备

​ 

2、网关配置

（1）打开thingsboard_gateway/config/tb_gateway.yaml文件

 需修改三处：

  • host：ThingsBoard平台服务器地址
  • accessToken：填入上述创建的网关设备的访问令牌
  • connectors部分：查看是否有MQTT Broker Connector，若没有则按下述代码编写一个

        此处配置是为了通过host和accessToken连接到ThingsBoard平台中指定的网关设备，然后通过connectors定义的连接器中的json文件，来对数据进行处理并传输到ThingsBoard平台的指定设备中。

thingsboard:
  host: thingsboard.cloud
  port: 1883
  remoteShell: false
  remoteConfiguration: false
  statistics:
    enable: true
    statsSendPeriodInSeconds: 60
#    configuration: statistics.json
  deviceFiltering:
    enable: false
    filterFile: list.json
  maxPayloadSizeBytes: 1024
  minPackSendDelayMS: 200
  minPackSizeToSend: 500
  checkConnectorsConfigurationInSeconds: 60
  handleDeviceRenaming: true
  checkingDeviceActivity:
    checkDeviceInactivity: false
    inactivityTimeoutSeconds: 120
    inactivityCheckPeriodSeconds: 10
  security:
    accessToken: PUT_YOUR_GW_ACCESS_TOKEN_HERE
  qos: 1
storage:
  type: memory
  read_records_count: 100
  max_records_count: 100000
#  type: file
#  data_folder_path: ./data/
#  max_file_count: 10
#  max_read_records_count: 10
#  max_records_per_file: 10000
#  type: sqlite
#  data_file_path: ./data/data.db
#  messages_ttl_check_in_hours: 1
#  messages_ttl_in_days: 7
grpc:
  enabled: false
  serverPort: 9595
  keepaliveTimeMs: 10000
  keepaliveTimeoutMs: 5000
  keepalivePermitWithoutCalls: true
  maxPingsWithoutData: 0
  minTimeBetweenPingsMs: 10000
  minPingIntervalWithoutDataMs: 5000
connectors:
  -
    name: MQTT Broker Connector
    type: mqtt
    configuration: mqtt.json

 （2）打开thingsboard_gateway/config/mqtt.json文件

如果mqtt.json文件不存在，则在tb_gateway.yaml同目录下创建一个。

  • broker部分：MQTT服务器的连接配置，需修改下列内容
    • host：EMQX服务器地址  
    • username/password：EMQX登录账号与密码

        （如果使用其他的MQTT服务器，按照对应信息修改即可）

"broker": {
    "name": "Default Local Broker",
    "host": "127.0.0.1",
    "port": 1883,
    "clientId": "ThingsBoard_gateway",
    "version": 5,
    "maxMessageNumberPerWorker": 10,
    "maxNumberOfWorkers": 100,
    "sendDataOnlyOnChange": false,
    "security": {
      "type": "basic",
      "username": "user",
      "password": "password"
    }
  }
  • mapping部分：mqtt连接所订阅的主题，其中规定了消息体格式，可按需修改，以第一个topic为例：
    •  topicFilter：主题过滤器，此处规定主题为“/sensor/data”时会进入这个过滤器中；
    •  converter：数据格式转换器，将type指定的json格式转换成ThingsBoard平台能够处理的格式；

    • deviceNameJsonExpression：设备名称，如果设备名称已存在则对其进行修改，如果不存在则自动创建设备；

    • deviceTypeJsonExpression：设备类型；

    • attributes：设备客户端属性；

    • timeseries：设备时序信息，也是遥测界面监测的信息；

"topicFilter": "/sensor/data",
      "converter": {
        "type": "json",
        "deviceNameJsonExpression": "${serialNumber}",
        "deviceTypeJsonExpression": "${sensorType}",
        "sendDataOnlyOnChange": false,
        "timeout": 60000,
        "attributes": [
          {
            "type": "string",
            "key": "model",
            "value": "${sensorModel}"
          },
          {
            "type": "string",
            "key": "${sensorModel}",
            "value": "on"
          }
        ],
        "timeseries": [
          {
            "type": "double",
            "key": "temperature",
            "value": "${temp}"
          },
          {
            "type": "double",
            "key": "humidity",
            "value": "${hum}"
          },
          {
            "type": "string",
            "key": "combine",
            "value": "${hum}:${temp}"
          }
        ]
      }
    },

3、使用MQTTX发送消息进行测试

 向/sensor/data主题发送的消息体格式如下：

        如果一切正常，可以在ThingsBoard平台看到名为“MQTTDevice”的设备已经被创建（需要刷新页面才能显示）。

三、ODBC路线

​

1、工具准备

（1）MySQL数据库

  • 安装地址（windows版）：MySQL :: Download MySQL Installer，第一个是在线安装，第二个是离线安装，一般选择第二个文件进行安装。
  • 安装下列工具：（注意必须安装Connector/ODBC，x64和x86选择一个安装即可，建议安装x64）

  •  创建一个MySQL数据库，然后创建一个数据表用于后续测试（此处创建了数据库devicemanagetest以及数据表devicestate，测试字段如下）

 （2）配置ODBC数据源

  • 安装ODBC驱动程序，本例中使用的是MySQL附带的Connector/ODBC作为驱动程序。

（其他驱动程序还有Devart ODBC Driver for MySQL：https://www.devart.com/odbc/mysql/；

MariaDB Connector/ODBC：https://mariadb.com/products/connectors/odbc/；注意要与所用的数据库匹配）

  • 打开：控制面板->windows工具->ODBC数据源（64位）->驱动程序，检查是否存在
    • MySQL ODBC 8.0 ANSI Driver
    • MySQL ODBC 8.0 Unicode Driver

        若存在则说明驱动程序安装成功。上述两个驱动程序仅编码语言不同，Unicode使用的语言更广泛，在本例中选择两者均可。

  • 进入系统DSN，点击添加，选择一个Driver
    • Data Source Name：数据源名称，是数据源的标识，本例中不会用到，但有些情况需要通过名称来指定数据源；
    • TCP/IP Server：MySQL服务器地址，本地部署MySQL地址为localhost
    • User/Password：MySQL登录账号与密码
    • Database：本数据源所连接的数据库名称

        填写完信息后点击Test，若显示连接成功则说明配置正确。

2、网关配置

（1）thingsboard_gateway/config/tb_gateway.yaml文件

  • 在connectors部分新增一个连接器。
connectors:
  -
    name: MQTT Broker Connector
    type: mqtt
    configuration: mqtt.json

  -
    name: ODBC Connector
    type: odbc
    configuration: odbc.json
  • 如果网关设备有改变，记得修改accessToken。

 （2）odbc.json文件

下列是需要修改的部分

  • str（关键配置，注意检查不能出错）
    • Driver：根据注册的数据源所使用的ODBC驱动程序来填写
    • Server：MySQL服务器的地址
    • Port：3306，默认MySQL端口，不需更改
    • Database：需要读取的数据库名称
    • Uid/Pwd：MySQL登录账号与密码
  • polling：定义需要执行的SQL语句和过滤条件
    • query：SQL语句，根据实际用到的数据表和需要查找的字段来修改，最后的LIMIT 1是限制每次只读取一条记录。
    • iterator：过滤条件，每次选取主键iddevicestate最大的一条记录进行读取。
  • mapping：指定数据传送的设备对象
    • device：指定设备类型与设备名称，注意设备类型必须是odbc，设备名称不能与网关设备相同，需要在ThingsBoard平台新建一个设备。
    • attributes：指定需要写入设备属性的字段。
    • timeseries：指定需要写入设备遥测界面的字段。

{
  "connection": {
    "str": "Driver={MySQL ODBC 8.0 ANSI Driver};Server=localhost;Port=3306;Database=devicemanagetest;Uid=postgres;Pwd=postgres;",
    "attributes": {
      "autocommit": true,
      "timeout": 0
    },
    "encoding": "utf-8",
    "decoding": {
      "char": "utf-8",
      "wchar": "utf-8",
      "metadata": "utf-16le"
    },
    "reconnect": true,
    "reconnectPeriod": 60
  },
  "pyodbc": {
    "pooling": false
  },
  "polling": {
    "query": "SELECT * FROM devicestate WHERE iddevicestate > ? ORDER BY iddevicestate ASC LIMIT 1",
    "period": 10,
    "iterator": {
      "column": "iddevicestate",
      "query": "SELECT MAX(iddevicestate)-1 FROM devicestate",
      "persistent": false
    }
  },
  "mapping": {
    "device": {
      "type": "'odbc'",
      "name": "'ODBC1'"
    },
    "sendDataOnlyOnChange": false,
    "attributes": "*",
    "timeseries": [
      {
        "name": "value",
        "value": "[i for i in [str_v, long_v, dbl_v,bool_v] if i is not None][0]"
      }
  },
  "serverSideRpc": {
    "enableUnknownRpc": false,
    "overrideRpcConfig": false,
    "methods": [
      "procedureOne",
      {
        "name": "procedureTwo",
        "args": [
          "One",
          2,
          3.0
        ]
      }
    ]
  }
}

（3）list.json文件

在allow部分添加新构建的ODBC连接器

{
  "deny": {
    "MQTT Broker Connector": [
      "Temperature Device",
      "(^[a-zA-Z0-9_.+-]+@[a-zA-Z0-9-]+\\.[a-zA-Z0-9-.]+$)"
    ],
    "Modbus Connector": [
      "My Modbus Device"
    ]
  },
  "allow": {
    "MQTT Broker Connector": [
      "My Temperature Sensor"
    ],
    "ODBC Connector": [
      "My ODBC Device"
    ]
  }
}

        完成上述配置后，启动 tb_gateway.py项目，就可以在ThingsBoard平台收到从数据库读取的数据（需要刷新页面）。

3、多设备连接

 （1）为每个设备创建一个连接器

connectors:
  -
    name: MQTT Broker Connector
    type: mqtt
    configuration: mqtt.json

  -
    name: ODBC Connector
    type: odbc
    configuration: odbc.json

  - name: ODBC Connector
    type: odbc
    configuration: odbc_a.json
    
  - name: ODBC Connector
    type: odbc
    configuration: odbc_b.json

 （2）创建odbc_a.json、odbc_b.json等配置文件，文件内容参考odbc.json，通过修改device的内容就可以连接指定设备。

四、可能存在的问题

1、MQTTX发送消息后ThingsBoard平台未收到消息

（1）检查Topic，注意开头有没有‘\’；

（2）检查消息体，与mqtt.json文件中对应主题的消息体格式是否一致，Payload是否选择了JSON格式；

（3）进入EMQX的主题界面，添加主题，查看该主题的消息流入之后是流出还是被丢弃，如果被丢弃就重新检查前两项内容以及mqtt协议的版本（一般有3.1和5.0，默认使用的是5.0），若mqtt协议版本出错则修改MQTTX连接的配置。

2、ODBC驱动程序报错

报错信息如下：

 |ERROR| - [odbc_connector.py] - odbc_connector - __init_connection - 342 -
 [ODBC Connector] Failed to connect to database: ('IM003', '[IM003] 由于系统错误 
 126: 找不到指定的模块。 (MySQL ODBC 8.0 ANSI Driver, 
C:\\Program Files\\MySQL\\Connector ODBC 8.0\\myodbc8a.dll)，指定驱动程序无法加载。
 (160) (SQLDriverConnect)')"

报错信息显示在指定目录下找不到myodbc8a.dll，解决方案如下：

（1）检查C:\\Program Files\\MySQL目录下是否有Connector ODBC 8.0文件夹，因为x86版本会默认安装在C:\\Program Files（x86）\\MySQL目录下；

（2）通过mysql安装程序将错误目录下的Connector ODBC卸载，再重新安装（建议只安装x64版本，其默认安装位置是正确的）；

（3）重新前往数据面板配置数据源。

3、SQL语句编写错误

|ERROR| - [odbc_connector.py] - odbc_connector - run - 195 - [ODBC Connector] 
Error while polling database: ('The SQL contains 0 parameter markers, 
but 1 parameters were supplied', 'HY000')"

报错原因是设置了过滤条件，但是SQL语句中并没有使用到条件语句（WHERE语句），解决方案：

（1）检查odbc.json文件的polling部分，如果iterator设置了过滤条件，但是query语句并没有连接WHERE语句部分就会出现上述报错，只要添加上WHERE语句即可。iterator的过滤结果会作为参数传递给WHERE语句的‘?’。

4、找不到指定设备

|WARNING| - [odbc_connector.py] - odbc_connector - __process_row - 265 - 
[ODBC Connector] Failed to process database row: name 'ODBC1' is not defined"

（1）检查ThingsBoard平台是否创建了该设备，以及设备类型是否是odbc；

（2）检查odbc.json的mapping部分中device的type和name是否在双引号内添加了单引号。

五、如何创建一个gateway未自带的连接路径

        gateway内部自带了mqtt、odbc、ocpp、opcua等连接器，所以在使用时只需要在tb_gateway.yaml文件中引入一个连接器并配置相应的json即可，但是如果需要通过https或者SNMP等路径传递数据，就需要做出更多配置，下面会给出一个大概思路，具体是否可行未经过测试。

以https连接为例：

1、在thingsboard_gateway/gateway/tb_gateway_service.py文件中注册connector

 2、构造Https Connector

参考thingsboard_gateway/connectors/odbc

（1）创建https_connector.py文件，此处仅分析odbc_connector.py文件内的方法，实际要使构造的方法需根据需求设计：

  • open：启动connector
  • close：断开connector
  • get_name：获取connector的名称，需要现在__init__()方法中设置name属性值，此处的name也就是后续在tb_gateway.yaml文件中引入connector时用到的name属性。
  • is_connected：判断connector是否已经连接了数据库

  • on_attributes_update：属性更新的处理方法

  • server_side_rpc_handler：处理服务器端的RPC请求

  • run：主循环方法，用于启动连接器并进行连接、轮询操作

  • __poll：数据库轮询方法，执行odbc.json中定义的SQL语句并处理查询返回的数据

  • __process_row：处理数据库中的一行数据，将其转换成ThingsBoard格式，并且读取odbc.json中定义的device信息，将数据发送到指定设备

  • row_to_dict：将数据库行对象转换为字典对象

  • __check_and_send：将数据发送给指定设备的详细逻辑

  • __init_connection：初始化数据库连接，连接到指定数据库并将连接对象保存

  • __resolve_iterator_file：解析迭代器文件名，根据连接到的数据库相关信息生成文件名

  • __init_iterator：初始化迭代器

（2）创建https_converter.py文件

        该文件是一个数据转换器，将json格式消息转换成ThingsBoard格式，文件内仅提供一个HtttpsConverter类接口供调用。

（3）创建https_uplink_converter.py文件

        继承https_converter.py的HtttpsConverter类，是数据转换器功能的具体实现。

3、在tb_gateway.yaml中引入转换器

需注意，name属性要与https_connector.py文件中设置的一致，type属性要与tb_gateway_service.py文件中注册的一致。

connectors:  
  -
     name: HTTPS Connector
     type: https
     configuration: https.json

 4、编写https.json文件

        需根据https报文传输的特性来编写配置，以odbc.json文件为例，可以确定的是，json文件内的各个模块，例如connection、polling、mapping等，都会在odbc_connector.py中被使用到，json文件的主要功能是：

  • 指定设备
  • 对数据形式作出一定的规定
# gateway # 网络
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DAMO开发者矩阵

DAMO开发者矩阵，由阿里巴巴达摩院和中国互联网协会联合发起，致力于探讨最前沿的技术趋势与应用成果，搭建高质量的交流与分享平台，推动技术创新与产业应用链接，围绕“人工智能与新型计算”构建开放共享的开发者生态。

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