摘要：本文介绍基于STM32微控制器、BC26 NBIOT模组和华为云IOT平台，实现了一款智能井盖系统。

本文分享自华为云社区《基于STM32+NBIOT+华为云IOT设计的智能井盖》，作者：DS小龙哥 。

一、概述

智能井盖是一种通过物联网技术实现对井盖状态监测和管理的设备。当前介绍基于STM32微控制器，BC26 NBIOT模组以及华为云IOT平台设计一款智能井盖系统。该系统通过光线传感器、霍尔传感器、温湿度传感器等设备实现井盖状态的实时监测，通过NBIOT网络将数据上传到华为云IOT平台，再通过云平台下发控制指令实现远程管理。

应用场景

智能井盖系统可以广泛应用于城市管理、交通建设等领域，其中具体应用场景包括：

（1）实时监测井盖状态，及时发现井盖开放或异常情况，提高城市管理的效率和安全性；

（2）提供实时环境监测数据，帮助提升城市环境监测能力；

（3）利用NBIOT网络和华为云平台的远程控制功能，可以实现智能井盖的开关控制和监管，避免人工操作不便和监管不到位引起的危险。

二、硬件设计

本系统的硬件设计主要包括传感器模块和控制模块两部分，其中传感器模块主要负责采集井盖状态信息，控制模块则负责数据处理和通信。

【1】传感器模块

（1）光线传感器：光线传感器用于感知井盖上方光线强度，判断井盖是否露出地面。当井盖被遮住时，光线传感器输出低电平；当井盖暴露在外时，光线传感器输出高电平。

（2）霍尔传感器：霍尔传感器用于感知井盖状态（开/关），当井盖开启时，霍尔传感器输出高电平；当井盖关闭时，霍尔传感器输出低电平。

（3）温度传感器和湿度传感器：温度传感器和湿度传感器用于感知井盖下方的环境温湿度，实时反馈给系统，便于监测井盖下方环境状况。

【2】控制模块

（1）STM32微控制器：使用STM32F103C8T6微控制器，主要负责传感器数据采集、处理和控制模块与NBIOT模组之间的通信。

（2）BC26 NBIOT模组：使用BC26 NBIOT模组，通过NBIOT网络将采集到的井盖状态数据上传到华为云IOT平台，同时支持远程控制井盖开关。

（3）LED指示灯：采用不同颜色的LED指示灯，将井盖状态（开/关、异常、低电量）实时反馈给用户。

软件设计 软件设计主要包括STM32微控制器程序设计和华为云IOT平台开发两部分。

STM32微控制器程序设计： 主要包括三个模块：传感器采集模块、数据处理模块和通信模块。其中传感器采集模块负责采集传感器数据并进行处理；数据处理模块根据采集的数据进行逻辑处理，判断井盖状态；通信模块负责与NBIOT模组之间的通信，将处理后的数据上传至华为云IOT平台。

三、华为云IOT平台开发

在华为云IOT平台上，需要进行设备接入、数据模型定义、规则引擎配置和应用开发等四个核心模块的开发。其中，设备接入模块包括设备注册、获取设备证书、建立连接等步骤，以保障设备与云平台之间的安全通信；数据模型定义模块需要根据实际需求定义相应的数据模型，包括上传数据格式、设备属性和服务等。规则引擎配置模块需要完成实时消息推送、远程控制和告警等功能。应用开发模块则是将完整的智能井盖系统进行打包，为用户提供统一的操作接口。

华为云官网: https://www.huaweicloud.com/

打开官网，搜索物联网，就能快速找到 设备接入IoTDA。

3.1 物联网平台介绍

华为云物联网平台（IoT 设备接入云服务）提供海量设备的接入和管理能力，将物理设备联接到云，支撑设备数据采集上云和云端下发命令给设备进行远程控制，配合华为云其他产品，帮助我们快速构筑物联网解决方案。

使用物联网平台构建一个完整的物联网解决方案主要包括3部分：物联网平台、业务应用和设备。

物联网平台作为连接业务应用和设备的中间层，屏蔽了各种复杂的设备接口，实现设备的快速接入；同时提供强大的开放能力，支撑行业用户构建各种物联网解决方案。

设备可以通过固网、2G/3G/4G/5G、NB-IoT、Wifi等多种网络接入物联网平台，并使用LWM2M/CoAP、MQTT、HTTPS协议将业务数据上报到平台，平台也可以将控制命令下发给设备。

业务应用通过调用物联网平台提供的API，实现设备数据采集、命令下发、设备管理等业务场景。

3.2 开通物联网服务

地址： https://www.huaweicloud.com/product/iothub.html

开通标准版免费单元。

开通之后，点击总览，查看接入信息。 我们当前设备准备采用MQTT协议接入华为云平台，这里可以看到MQTT协议的地址和端口号等信息。

总结:

 端口号：   MQTT (1883)| MQTTS (8883)    
 接入地址： a3433ab133.iot-mqtts.cn-north-4.myhuaweicloud.com

根据域名地址得到IP地址信息:

 Microsoft Windows [版本 10.0.19044.2846]
 (c) Microsoft Corporation。保留所有权利。
 ?
 C:\Users\11266>ping a3433ab133.iot-mqtts.cn-north-4.myhuaweicloud.com
 ?
 正在 Ping a3433ab133.iot-mqtts.cn-north-4.myhuaweicloud.com [121.36.42.100] 具有 32 字节的数据:
 来自 121.36.42.100 的回复: 字节=32 时间=37ms TTL=31
 来自 121.36.42.100 的回复: 字节=32 时间=37ms TTL=31
 来自 121.36.42.100 的回复: 字节=32 时间=36ms TTL=31
 来自 121.36.42.100 的回复: 字节=32 时间=37ms TTL=31
 ?
 121.36.42.100 的 Ping 统计信息:
     数据包: 已发送 = 4，已接收 = 4，丢失 = 0 (0% 丢失)，
 往返行程的估计时间(以毫秒为单位):
     最短 = 36ms，最长 = 37ms，平均 = 36ms
 ?
 C:\Users\11266>

MQTT协议接入端口号有两个，1883是非加密端口，8883是证书加密端口，单片机无法加载证书，所以使用1883端口比较合适。 接下来的ESP8266就采用1883端口连接华为云物联网平台。

3.3 创建产品

（1）创建产品

点击右上角创建产品。

（2）填写产品信息

根据自己产品名字填写，设备类型选择自定义类型。

（3）添加自定义模型

产品创建完成之后，点击进入产品详情页面，翻到最下面可以看到模型定义。

模型简单来说： 就是存放设备上传到云平台的数据。比如：环境温度、环境湿度、环境烟雾浓度、火焰检测状态图等等，这些我们都可以单独创建一个模型保存。

3.4 添加设备

产品是属于上层的抽象模型，接下来在产品模型下添加实际的设备。添加的设备最终需要与真实的设备关联在一起，完成数据交互。

（1）注册设备

点击右上角注册设备。

（2）根据自己的设备填写

在弹出的对话框里填写自己设备的信息。根据自己设备详细情况填写。

（3）保存设备信息

创建完毕之后，点击保存并关闭，得到创建的设备密匙信息。该信息在后续生成MQTT三元组的时候需要使用。

3.