王维涛 郑芳

摘要：以局域网作为物联网教学环境，集成物联网络消息处理服务、物联网软件开发环境、单板计算机及微处理器控制开发板物联网开发硬件，完成物联网消息协议、物联网开发编程语言、传感器数据采集等教学内容。

信息社会物联网无处不在。其在现代农业工业、交通运输、生物医疗、智慧城市等各领域应用广泛。本文以物联网体系工作框架，给出物联网教学实践的基本环境及方法。

目前物联网的体系工作框架由底层至高层分为：设备层、网络层、平台层、应用层。设备层包括：传感器、通信模组、感知类智能设备及执行装置;网络层包括：通信运营商的2G、3G、4G、5G网络，局域网的WiFi、、ZigBee、LPWAN（LoRa、SigFox、NB-Iot）等;平台层包括：接入管理、设备管理、消息处理、数据处理、机器学习等;应用层包括：各应用领域App及服务软件。

物联网教学实践环境，以局域网为基础，以教学内容为原则，简化体系结构，实现物联网教学实操环境。

在局域网中，我们可以合并应用层、平台层，以微型计算机（PC）、单板计算机（SBC）构成，软件选用开源软件，主要服务软件是Mosquitto，实现物联网络消息处理服务（MQTT），采用Node.js、Node-RED（JavaScript）、SQLite、Python（MicroPython）实现物联网开发环境（SDK）。

MQTT消息队列遥测传输是物联网OASIS标准消息传递协议，是非常轻量级的发布/订阅消息传输协议。MQTT协议工作在 TCP/IP协议族之上，非常适合低性能硬件及低带宽网络，连接控制远程硬件系统。

Mosquitto是Eclipse基金会实现MQTT V5.0、V3.1.1、V3.1版本协议的服务器软件，适合安装在低功耗的单板计算机、微型计算机、服务器上使用。我们既可以把它安装在流行的树莓派（Raspberry Pi 3 B+）Raspberry Pi OS系统的SBC机上，也可以把它安装在Windows 10系统的PC机上运行。……