使用 IBM Bluemix 上的 IoT 及 Push 服務(wù)發(fā)送推送消息到手機

Bluemix是 IBM 最新的云服務(wù)，是企業(yè)和開(kāi)發(fā)人員可以快速輕松地創(chuàng )建，部署和管理應用程序的云平臺。Bluemix 提供企業(yè)級的服務(wù)，可以輕松地與云應用程序集成。它目前提供了 100 多種服務(wù)，覆蓋了認知、移動(dòng)、運維、web 和應用程序、網(wǎng)絡(luò )、集成、數據與分析、安全、存儲、業(yè)務(wù)分析、物聯(lián)網(wǎng)、及 API 等。 

本文就是使用了 Bluemix 上的移動(dòng)，物聯(lián)網(wǎng)及存儲等相關(guān)的服務(wù)，基于 Node-RED 快速構建了一個(gè)推送消息給手機，并且可以查看歷史數據的應用。該應用主要架構如下：

圖 1 架構圖

主要工作流程：

1.設備（在這里是從命令行）發(fā)消息給 IoT 平臺

2.IoT 平臺轉發(fā)消息給 Node-RED

3.當收到消息時(shí)，Node-RED 調用 Push 服務(wù)

4.Push 服務(wù)發(fā)推送消息給手機端

5.Node-RED 收到消息時(shí)將數據也存入 Cloudant 數據庫

6.手機客戶(hù)端從 Cloudant 數據庫讀取歷史消息

為實(shí)現以下應用程序需要哪些準備：

·Bluemix 賬號

·基本的 Java 技能

·基本的 Swift 技能

下面我們分步驟詳細介紹如何實(shí)現這些功能。

第一步：創(chuàng )建應用程序

1.用 IBM ID 登錄到 Bluemix，選擇目錄（CATALOG），選擇 Internet of Things Platform Starter 模板。

圖 2 Internet of Things Platform Starter 模板位置

2.在打開(kāi)的頁(yè)面上，左邊欄是關(guān)于 Internet of Things Platform Starter 的概要信息，比如版本，類(lèi)型，以及詳細文檔的鏈接；中間欄是當前版所包含的服務(wù)，當前版本包含 SDK for Node.js, Cloudant NoSQL DB，及 Internet of Things Platform 服務(wù)，那么我們在后邊就不需要再額外添加這些服務(wù)，此外，還列出了其主要功能及如何收費等信息；右邊欄是要配置的信息，輸入 Name，Host 字段會(huì )根據 Name 的值自動(dòng)生成，保持其他字段不變，點(diǎn)擊創(chuàng )建（CREATE）。

圖 3 Internet of Things Platform Starter 模板頁(yè)面

第二步：?jiǎn)⒂靡苿?dòng)應用程序

點(diǎn)擊概述（Overview），找到啟用移動(dòng)應用程序（Enable App for Mobile），并點(diǎn)擊。啟用移動(dòng)應用程序的對話(huà)框會(huì )彈出，顯示如下：要啟用您的移動(dòng)應用程序，Bluemix 將新增 Mobile Client Access 提供的應用程序安全性功能。要將 Mobile Client Access 服務(wù)添加到您的應用程序嗎？選擇添加（ADD）。在我們的例子中，移動(dòng)端的安全問(wèn)題并不是重點(diǎn)，但是這是啟用移動(dòng)應用程序的必要條件，我們必須添加這個(gè)服務(wù)。隨后選擇重新編譯打包應用程序（Restage Application）。當應用程序重新啟動(dòng)結束，在概述（Overview）頁(yè)面的右上角，會(huì )出現一個(gè)移動(dòng)選項（Mobile Options），點(diǎn)擊它，會(huì )出現路徑（Route）和應用程序 GUID 兩個(gè)字段，

圖 4 查看 Route 和 App GUID

這兩個(gè)字段很重要，在將來(lái)我們實(shí)現移動(dòng)端程序時(shí)，會(huì )有如下字樣的代碼，需要指定 Route 和 App GUID，才能連上 Bluemix 里的應用程序。

IMFClient.sharedInstance().initializeWithBackendRoute("http://iot-push.mybluemix.net", backendGUID:"27c9eb7b-0df6-43ac-b338-4678c926e936")

第三步：添加推送（Push）服務(wù)

推送服務(wù)能幫助我們發(fā)送推送消息到 Android 或者 iOS 設備，這些設備能作為標記（tag）或者設備唯一標識符的目標，我們使用簡(jiǎn)單而統一的 REST API 以配置，訂閱，發(fā)送和監控推送消息到 Android 和 iOS 設備。

1.添加推送服務(wù)

仍然是回到概述頁(yè)面，點(diǎn)擊添加服務(wù)或者 API（Add a Service Or API），在 Services 的列表中選擇 Mobile，然后找到 IBM Push Notification 服務(wù)，并點(diǎn)擊之。

圖 5 Push Notification 目錄

在右邊欄找到 Service name 字段輸入服務(wù)名稱(chēng)，當然，你也可以使用它的默認名稱(chēng)，點(diǎn)擊創(chuàng )建（CREATE）按鈕。在隨后彈出的窗口中，選擇重新編譯打包（RESTAGE）。因為該應用程序新添加了服務(wù)，必須重新編譯打包才能使此服務(wù)生效。至此，推送服務(wù)添加成功。

2.配置證書(shū)

在應用程序的概述頁(yè)面找到 Push Notification 服務(wù)，并點(diǎn)擊以進(jìn)入該服務(wù)頁(yè)面。

圖 6 概述頁(yè)面的 Push Notification 服務(wù)

在打開(kāi)的頁(yè)面上會(huì )有提示：你還沒(méi)有配置推送！在其下方，有一個(gè)按鈕配置推送（Setup Push），點(diǎn)擊進(jìn)入配置頁(yè)面。

圖 7 配置推送證書(shū)

因為此例子中，我們是使用的 iOS 客戶(hù)端，所以我們只配置蘋(píng)果推送認證（Apple Push Certificate）。選擇你的證書(shū)所用的類(lèi)型（請務(wù)必跟你的證書(shū)的類(lèi)型相同，如果你的證書(shū)是生產(chǎn)環(huán)境下的，那么選擇 Production，否則選擇 Sandbox。如果類(lèi)型不匹配，可能手機收不到推送消息。），選擇文件位置，填寫(xiě)密碼，然后點(diǎn)擊保存（Save）。證書(shū)配置如下，說(shuō)明已經(jīng)配置成功。

圖 8 成功配置推送證書(shū)

第四步：配置 Cloudant 數據庫

1.創(chuàng )建數據庫

回到應用程序的概述頁(yè)面，找到 Cloudant NoSQL 服務(wù)，點(diǎn)擊以打開(kāi)這個(gè)服務(wù)，在右上角找到 LAUNCH 按鈕 ，并點(diǎn)擊。在新打開(kāi)的 Cloudant 控制臺頁(yè)面中，在右上角找到按鈕 – 創(chuàng )建數據庫（Create Database），點(diǎn)擊之，在彈出的對話(huà)框里，填上數據庫的名字，在這里我們填上 demodb，并點(diǎn)擊創(chuàng )建（Create），隨后頁(yè)面上有數據庫創(chuàng )建成功的字樣出現，并且自動(dòng)切入到已創(chuàng )建好的數據庫中。至此，我們的數據庫創(chuàng )建工作已經(jīng)完成。 

圖 9 在 Cloudant 里創(chuàng )建數據庫

2.設置權限

仍然是在 Cloudant 控制臺頁(yè)面中，在數據庫列表中點(diǎn)擊剛剛建好的 demodb，進(jìn)入其子菜單，找到權限（Permissions），為其他用戶(hù)勾選上_reader 選項。

圖 10 Cloudant 數據庫的權限設置

3.獲取 API 連接

獲取數據庫里所有數據的 API 為如下格式：https://<host>/<db_name>/_all_docs?include_docs=true

在應用程序的概述頁(yè)面（Overview），找到 Cloudant NoSQL DB，點(diǎn)擊 Show Credentials，在打開(kāi)的窗口中找到 host，替換上面的相應字段；在 db_name 中用我們的數據庫的名字 demodb 替換；設置 include_docs 為 true，是為返回列表中的數據，如果沒(méi)有這個(gè)參數，或者設為 false，則只會(huì )返回數據項的 ID 和 key 信息，沒(méi)有數據信息。

圖 11 Cloudant 的憑證信息

點(diǎn)擊查看最終該 API 呈現形式，在移動(dòng)端可以使用該 API 獲取歷史數據。 

第五步：配置 IoT 服務(wù)

1.回到應用程序的概述頁(yè)面，找到 Internet of Things Platform 服務(wù)，點(diǎn)擊進(jìn)入該服務(wù)的頁(yè)面，找到 Launch dashboard 按鈕，并點(diǎn)擊之。

2.在新打開(kāi)的標簽頁(yè)中，在左側豎邊欄上懸停，在打開(kāi)的菜單欄上，找到設備 DEVICES，并點(diǎn)擊之。

圖 12 IoT 菜單

3.在新打開(kāi)的設備列表中，目前還沒(méi)有設備。點(diǎn)擊右上角的 Add Device, 開(kāi)始添加一個(gè)設備。首先要選擇設備類(lèi)型，在下拉列表里，暫時(shí)還沒(méi)有設備類(lèi)型。所以先點(diǎn)擊 Create device type 按鈕創(chuàng )建一個(gè)設備類(lèi)型。

圖 13 添加設備

4.在彈出的頁(yè)面上，仍然選擇 Create device type.

圖 14 創(chuàng )建設備類(lèi)型

5.接下來(lái)，在頁(yè)面上輸入類(lèi)型名稱(chēng)（Name），這個(gè)是必填項，然后點(diǎn)擊右下角的下一步（Next），期間有一些信息要填，但都不是必填項，可以留空，一直點(diǎn)擊 Next，直到最后點(diǎn)擊創(chuàng )建（Create）。

6.在選擇設備類(lèi)型（Choose Device Type）里選擇剛剛創(chuàng )建的設備類(lèi)型，點(diǎn)擊右下角的下一步。

7.在設備信息（Device Info）頁(yè)面，填寫(xiě)設備 ID，這是唯一必填的信息。點(diǎn)擊額外的字段（+Additional fields）會(huì )有更多詳細的字段可以填寫(xiě)，如序列號，制造商，模型，類(lèi)別等等，這些字段會(huì )根據在設備類(lèi)型中設置的屬性值自動(dòng)填充，也可以填上這些字段的值以覆蓋設備類(lèi)型中的值，此外設備類(lèi)型中沒(méi)有定義的屬性，也可以增加。然后點(diǎn)擊右下角的下一步。

8.元數據（Metadata）這頁(yè)，可以留空，點(diǎn)擊下一步。

9.在安全（Security）這頁(yè)，主要是獲取安全口令。有兩個(gè)選擇，一是使用自動(dòng)生成的口令：會(huì )為你自動(dòng)生成認證口令。該口令是一個(gè) 18 位長(cháng)，包含數字、字母，以及符號的混合體，它將在注冊流程的最后返回給你；另一個(gè)種是由你為該設備提供認證口令。在這種情況下，該口令是 8 到 36 位長(cháng)，可以包括大小寫(xiě)字母，數字及符號（連字號，下劃線(xiàn)及句點(diǎn)）。如果你要使用自定義的口令，在請提供口令（Provide a token）后邊的橫線(xiàn)上填寫(xiě)，然后點(diǎn)擊下一步。

10.在概要信息（Summary）這頁(yè)，主要是顯示之前所填的信息，請核對為該設備所提交信息是否正確。如果無(wú)誤，請點(diǎn)擊添加（Add）。

11.在設備憑證（Your Device Credentials）頁(yè)，這個(gè)設備已經(jīng)被注冊到了這個(gè)組織。要想連接到這個(gè)組織，需要把如下信息添加到你的設備上。請牢記認證口令（Authentication Token），由于安全方面的原因，這個(gè)口令一旦被忘記，將沒(méi)有辦法獲取。

圖 15 設備憑證信息

12.點(diǎn)擊右上角的按鈕 ，關(guān)閉當前頁(yè)面。在設備列表里，即有剛剛創(chuàng )建的設備。至此，設備的創(chuàng )建已經(jīng)完成。

第六步：在 Node-RED 里創(chuàng )建工作流

點(diǎn)擊儀表板（DASHBOARD），在應用程序列表里找到剛剛創(chuàng )建的應用程序，點(diǎn)擊圖標。

圖 16 找到 Node-RED 入口圖標

在打開(kāi)的 Node-RED 頁(yè)面，找到 Go to your Node-RED flow editor 按鈕，點(diǎn)擊以進(jìn)入流編輯器。接下來(lái)，我們將使用 Node-RED 流編輯器來(lái)構建一個(gè)工作流。 讀者也可以 點(diǎn)擊這里打開(kāi) Node-RED 流編輯器。 

1.在左側調色板中，找到 input 區域，拖拽 ibmiot 節點(diǎn) 拖到畫(huà)布上，雙擊以打開(kāi)編輯頁(yè)面進(jìn)行配置。首先要選擇認證（Authentication）的方式：此下拉框有 3 個(gè)值 Quickstart, API Key, Bluemix Service. Quickstart 是用于快速入門(mén)的案例學(xué)習用的；API Key 選項需要輸入 API Key 和 API token，多用于 IoT Platform 與 Node-RED 不在同一個(gè) app 時(shí)；Bluemix Service 是內部的服務(wù)調用，并不需要輸入參數，主要用于 Node-RED 與 IoT 在同一 App 時(shí)。因為我們的 App 里邊有 IoT Platform 服務(wù)，我們可以選擇 Bluemix Service 直接連接。選定認證方式后，需要選擇輸入類(lèi)型（Input Type），這里輸入類(lèi)型有 Device Event, Device Command, Device Status, Application Status, 從名稱(chēng)上我們即可知道他們 主要檢測的重點(diǎn)。我們在此選擇 Device Event。至于設備類(lèi)型（Device Type），設備標識（Device Id），事件（Event），格式（Format）等選擇 All 即可，再填寫(xiě)節點(diǎn)名稱(chēng)（Name），點(diǎn)擊 OK。 

圖 17 ibmiot 節點(diǎn)的編輯頁(yè)面

2.在 function 區域找到 json 節點(diǎn) ，并將其拖拽到畫(huà)布上。我們使用此節點(diǎn)是為了解析 msg.payload，把一個(gè) javascript 對象轉化為 json 字符串。 

3.在 function 區域找到 function 節點(diǎn) ,并將其拖拽到畫(huà)布上。雙擊該節點(diǎn)，打開(kāi)編輯頁(yè)面。在 Name 字段輸入該節點(diǎn)名稱(chēng)（建議填上該字段，否則節點(diǎn)顯示名為空），在 Function 區域已有一句 return msg; 在此之前加入如下代碼： 

var message = JSON.parse(msg.payload).d ;

msg.payload ={

"message":{“alert": message.content }

};

return msg;

圖 18 function 節點(diǎn)的編輯頁(yè)面

4.在 output 區域找到 ibmpush 節點(diǎn) ，將其拖拽至畫(huà)布。雙擊該節點(diǎn)，打開(kāi)編輯頁(yè)面。因為當前節點(diǎn)所屬的應用程序有 Push 服務(wù)，所以對該節點(diǎn)初始化時(shí)會(huì )自動(dòng)去讀取該應用程序 ID 和 push 服務(wù)的 appSecret 字段。編輯頁(yè)面上的可編輯的推送屬性只有 2 個(gè)：模式（Mode）和類(lèi)型（Type）。 

模式有沙箱（Sandbox）和生產(chǎn)（Production）模式，由于我們的證書(shū)是生產(chǎn)模式下的，所以我們選擇生產(chǎn)模式。

類(lèi)型一共有 5 種：

·廣播（Broadcast）：可以向所有設備發(fā)送

·通過(guò)標記（By Tags）

·通過(guò)設備唯一標識符（By DeviceIds）

·僅 Android 設備（Only Android devices）

·僅 iOS 設備（Only iOS devices）

由于我們 demo 的移動(dòng)端程序僅支持 iOS 設備，所以我們選擇 Only iOS devices.

圖 19 ibmpush 節點(diǎn)編輯頁(yè)面

5.在 storage 區域找到 cloudant 節點(diǎn) ，將其拖拽至畫(huà)布。雙擊節點(diǎn)，打開(kāi)編輯頁(yè)面。Service 字段已經(jīng)自動(dòng)定位到當前應用程序里附帶的 Cloudant 數據庫；Database 字段輸入我們前面已經(jīng)創(chuàng )建好的數據庫名；Operation 字段表明要執行的操作是插入（insert）還是刪除（remove），因為我們要存查消息進(jìn)數據庫，所以這里選擇 insert；勾上 Only store msg.payload object，將只存儲 msg.payload 里的數據，否則會(huì )存儲整個(gè) msg 對象的值。最終，我們配置如下： 

將各節點(diǎn)用線(xiàn)連接起來(lái)，形成如下所示的流：

圖 20 最終的工作流

在所有節點(diǎn)都修改之后，點(diǎn)擊右上角的 Deploy 按鈕來(lái)部署此工作流。當屏幕中間彈出成功部署（Successfully deployed）時(shí)，說(shuō)明此流已經(jīng)部署成功。

你也可以通過(guò)導入功能導入以上工作流。先找到菜單->導入->剪切板。

圖 21 Node-RED 的導入功能

然后把以下代碼粘貼到剪切板上，點(diǎn)擊 Ok 按鈕。當鼠標在畫(huà)布上點(diǎn)擊時(shí)，工作流即會(huì )落到畫(huà)布上，然后部署即可。

[{"id":"1b156a6f.f4bd96","type":"ibmiot","z":"2282255c.190b3a","name":"my

api key"},{"id":"1007c76.d968b39","type":"ibmiot

in","z":"2282255c.190b3a","authentication":"boundService","apiKey":"1b156a6f.f4bd96","inputType":"evt","deviceId":"","applicationId":"","deviceType":"+","eventType":"+","commandType":"","format":"json","name":"IBM

IoT","service":"registered","allDevices":true,"allApplications":"","allDeviceTypes":true,"allEvents":true,"allCommands":"","allFormats":true,"x":212,"y":139,"wires":[["ba7c7e78.984a9"]]},{"id":"ba7c7e78.984a9","type":"json","z":"2282255c.190b3a","name":"","x":334,"y":139.5,"wires":[["13ed7f07.efa891"]]},{"id":"13ed7f07.efa891","type":"function","z":"2282255c.190b3a","name":"Message","func":"var

message = JSON.parse(msg.payload).d

;/nmsg.payload=message.content;/nreturn

msg;","outputs":"1","noerr":0,"x":466.5,"y":140,"wires":[["1b7a992d.274b47","27c244f9.52993c"]]},{"id":"1b7a992d.274b47","type":"cloudant

out","z":"2282255c.190b3a","name":"","cloudant":"","database":"demodb","service":"iot-push-cloudantNoSQLDB","payonly":true,"operation":"insert","x":613.5,"y":165.5,"wires":[]},{"id":"27c244f9.52993c","type":"ibmpush","z":"2282255c.190b3a","name":"","ApplicationID":"","identifiers":"","notification":"ios","mode":"PRODUCTION","x":612,"y":115,"wires":[]}]

第七步：發(fā)送 MQTT 消息

我們用 Java 實(shí)現一段程序，以發(fā)送 MQTT 消息給 IoT 平臺。其中，我們引用了如下包：

com.ibm.iotf.client.2016.4.21.jar， gson-2.2.4.jar，httpclient-4.3.6.jar， httpcore-4.3.3.jar，

org.eclipse.paho.client.mqttv3-1.0.3-20150818.040635-202.jar

核心代碼及解析如下：

publicclassDeviceMessage{

DeviceClient deviceClient =null;

publicDeviceMessage(){

//設置連接屬性，用我們已經(jīng)創(chuàng )建好的設備的憑證，連接到我們的 IoT 服務(wù)。

Properties options =newProperties();

options.setProperty("org","6bnaci");

options.setProperty("type","Type1");

options.setProperty("id","Device1");

options.setProperty("auth-method","token");

options.setProperty("auth-token","12345678");

try{

deviceClient =newDeviceClient(options);

}catch(Exception e){

e.printStackTrace();

}

try{

//連接到 IoT 服務(wù)，參數設成 false，如果連接失敗，不自動(dòng)重新連接；如果設置成 true，那么程序會(huì )一直重試直到連接成功。

deviceClient.connect(false);

}catch(MqttException e){

e.printStackTrace();

System.out.println("network connection error !");

}

}

publicvoid sendMessage(String[] msg){

//創(chuàng )建一個(gè)對象 event

JsonObjectevent=newJsonObject();

//如果此類(lèi)被執行時(shí)有一個(gè)參數傳入，我們即把它作為屬性賦給 event，否則即賦值“This is one push message.”

if(msg!=null& msg.length==1){

event.addProperty("content", msg[0]);

}else{

event.addProperty("content","This is one push message.");

}

//發(fā)送消息到 IoT 平臺

deviceClient.publishEvent("status",event);

//從 IoT 平臺斷開(kāi)連接

deviceClient.disconnect();

}

publicstaticvoid main(String args[]){

DeviceMessage dm =newDeviceMessage();

dm.sendMessage(args);

}

}

我們通過(guò)命令行（當然，也可以引入這個(gè) java 項目，在 IDE 里如 Eclipse 運行該程序）運行，

Java-jar Push.jar "This is the message from the command line."

圖 22 在命令行發(fā)送 MQTT 消息

第八步：手機裝上相應的客戶(hù)端程序

將應用程序發(fā)布到蘋(píng)果的 App Store 或者其他 store（如某些公司內部有自己 App Store 供開(kāi)發(fā)測試用），并用手機安裝，打開(kāi)應用程序，按第七步：發(fā)送 MQTT 消息在命令行發(fā)送一條命令，手機端即可接收推送消息了，同時(shí)也能查看歷史記錄。詳細源代碼已經(jīng)附在后邊，請大家自行查看。