需求背景
给一个客户对接人脸识别的设备,最后需要通知服务端进行一些消息推送。
简单例子
# 作者 陈老师
# https://v.iiar.cn
import json
import paho.mqtt.client as mqtt
import requests
from flask import Flask, requestapp = Flask(__name__)# MQTT配置
mq_broker = "127.0.0.1" # MQTT测试服务器
mq_port = 1883 # 非加密端口
zt = 'ddddd'def http_post(data):url = "http://127.0.0.1:6688/api/user/mqtt_msg"try:res = requests.post(url, json=data)print(res.text)except Exception as e:print(e)# MQTT连接回调函数
def on_connect(client, userdata, flags, rc):if rc == 0:client.subscribe(zt)print("MQTT连接成功")else:print(f"MQTT连接失败,返回码:{rc}")# 处理接收到的MQTT消息
def on_message(client, userdata, msg):mqtt_message = msg.payload.decode() # 解析MQTT消息print('收到消息', mqtt_message)http_post(json.loads(mqtt_message))# 连接MQTT服务器
mq = mqtt.Client()
mq.on_connect = on_connect
mq.on_message = on_message
mq.connect(mq_broker, mq_port, 60)
# 启动MQTT客户端线程
mq.loop_start()def send_mqtt_msg(text):mq.publish(zt, text)@app.route('/', methods=['POST'])
def index():data = request.jsonprint('给机器发消息', data)t = json.dumps(data)t = json.loads(t)send_mqtt_msg(t)return 'ok'# 调试模式运行
if __name__ == '__main__':# debug=True,app.run(port=6699, host='0.0.0.0')# 安装依赖
# pip install -r requirements.txt# 导出依赖库
# pip freeze > requirements.txt
所需安装拓展
requirements.txt
blinker==1.9.0
certifi==2024.8.30
charset-normalizer==3.4.0
click==8.1.7
Flask==3.1.0
idna==3.10
importlib_metadata==8.5.0
itsdangerous==2.2.0
Jinja2==3.1.4
MarkupSafe==3.0.2
paho-mqtt==2.1.0
requests==2.32.3
urllib3==2.2.3
Werkzeug==3.1.3
zipp==3.21.0
实际应用例子
# 作者 陈老师
# https://v.iiar.cn
import json
from datetime import datetime
import paho.mqtt.client as mqtt
import requests
from flask import Flask, requestapp = Flask(__name__)# MQTT配置
mq_broker = "127.0.0.1" # MQTT测试服务器
mq_port = 1883 # 非加密端口
sb = '123456789' # 我的设备号
zt = f'fungxi_{sb}_downLink' # 发给设备
zt2 = f'fungxi_{sb}_upLink' # 设备上报def http_post(data): # 接收mqtt回调的apiurl = "http://127.0.0.1:6688/api/user/mqtt_msg"try:res = requests.post(url, json=data)print(res.text)except Exception as e:print(e)# MQTT连接回调函数
def on_connect(client, userdata, flags, rc):if rc == 0:client.subscribe(zt)client.subscribe(zt2)print("MQTT连接成功")else:print(f"MQTT连接失败,返回码:{rc}")# 处理接收到的MQTT消息
def on_message(client, userdata, msg):mqtt_message = msg.payload.decode() # 解析MQTT消息try:data = json.loads(mqtt_message)except json.JSONDecodeError:print("无效的JSON数据")returnif msg.topic == zt:if data['cmd'] == 'heartD':returnprint('发给设备', mqtt_message)elif msg.topic == zt2:if data['cmd'] == 'heartU':bot_heartbeat()returnelif data['cmd'] == 'strangerRecordU': # 陌生人returnelif data['cmd'] == 'verifiedRecordU': # 人脸库的# http_post(['data'])check_successfully(data['data'])print('设备上报', mqtt_message)# 连接MQTT服务器
mq = mqtt.Client()
mq.on_connect = on_connect
mq.on_message = on_message
mq.connect(mq_broker, mq_port, 60)
# 启动MQTT客户端线程
mq.loop_start()def send_mqtt_msg(text):mq.publish(zt, text)# 机器返回心跳
def bot_heartbeat():r = {"cmd": "heartD","time": datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")}t = json.dumps(r)send_mqtt_msg(t)def check_successfully(data):data = data[0]user_id = data['num'] # 用户idname = data['name'] # 用户名img = data['liveImageBase64'] # 扫脸图片verifiedCode = data['verifiedCode'] # 识别状态bot_time = data['time'] # 机器里识别时间personType = data['personType']if personType == '1' and verifiedCode == 0: # 通过passsend_data = {'user_id': user_id,'name': name,'img': img,'verifiedCode': verifiedCode,'bot_time': bot_time,'personType': personType}# print(bot_time)http_post(send_data)@app.route('/', methods=['POST'])
def index():data = request.jsonprint('给机器发消息', data)t = json.dumps(data)t = json.loads(t)send_mqtt_msg(t)return 'ok'# 调试模式运行
if __name__ == '__main__':# debug=True,app.run(port=6699, host='0.0.0.0')# 安装依赖
# pip install -r requirements.txt# 导出依赖库
# pip freeze > requirements.txt
详细说明文档
由chatGPT整理
中文解释文档
1. 项目简介
该项目实现了一个基于 MQTT 协议和 Flask 框架的应用。它的功能主要包括:
- 接收来自设备的上报消息(如人脸识别结果、心跳等)。
- 向设备发送下行指令(如心跳响应等)。
- 通过HTTP请求将接收到的数据转发到本地服务器进行处理。
该应用集成了 MQTT 客户端库 paho.mqtt.client
,用于与设备进行通信,并使用 Flask 框架提供一个HTTP接口,接收外部发送的消息并转发给设备。
2. 主要功能
-
MQTT通信:
- 设备通过MQTT协议发送上报消息(如人脸识别结果、心跳等),服务器接收并进行处理。
- 服务器可以向设备发送下行消息(如心跳响应、命令等)。
-
HTTP接口:
- 服务器提供一个HTTP接口(
POST /
)接收外部请求,通过MQTT协议向设备发送消息。
- 服务器提供一个HTTP接口(
-
人脸识别处理:
- 设备通过MQTT上报人脸识别结果,服务器将识别结果转发给本地API进行进一步的处理(如存储、通知等)。
3. 主要模块
3.1 MQTT配置
mq_broker = "127.0.0.1" # MQTT测试服务器
mq_port = 1883 # 非加密端口
sb = '123456789' # 我的设备号
zt = f'fungxi_{sb}_downLink' # 发给设备
zt2 = f'fungxi_{sb}_upLink' # 设备上报
- mq_broker:MQTT服务器的IP地址,用于连接设备。
- mq_port:MQTT服务器的端口号,使用非加密连接(默认为1883端口)。
- sb:设备的唯一序列号。
- zt:发送给设备的消息主题,用于控制设备或向设备发送指令。
- zt2:设备上报消息的主题,用于接收设备的上报数据(如识别结果)。
3.2 HTTP POST请求
def http_post(data):url = "http://127.0.0.1:6688/api/user/mqtt_msg" # 本地API接口地址try:res = requests.post(url, json=data) # 发送POST请求print(res.text) # 打印服务器响应内容except Exception as e:print(e) # 打印异常信息
- http_post(data):这个函数用于将数据通过HTTP POST请求发送到本地的API接口。一般用于将设备上报的数据转发到其他服务进行处理。
3.3 MQTT消息处理
def on_connect(client, userdata, flags, rc):if rc == 0: # 连接成功client.subscribe(zt) # 订阅设备下行消息client.subscribe(zt2) # 订阅设备上行消息print("MQTT连接成功")else: # 连接失败print(f"MQTT连接失败,返回码:{rc}")
- on_connect:当MQTT客户端连接成功时,会订阅两个主题:
zt
(发送给设备)和zt2
(设备上报的消息)。 - on_message:处理接收到的MQTT消息,根据主题分发不同的处理逻辑。
3.4 处理接收到的MQTT消息
def on_message(client, userdata, msg):mqtt_message = msg.payload.decode() # 解析MQTT消息try:data = json.loads(mqtt_message) # 将消息转为JSON格式except json.JSONDecodeError: # 如果无法解析为JSONprint("无效的JSON数据")returnif msg.topic == zt: # 如果是下行消息if data['cmd'] == 'heartD': # 如果是心跳消息,直接返回returnprint('发给设备', mqtt_message)elif msg.topic == zt2: # 如果是设备上报消息if data['cmd'] == 'heartU': # 如果是设备上报的心跳消息bot_heartbeat() # 发送机器心跳returnelif data['cmd'] == 'strangerRecordU': # 陌生人记录returnelif data['cmd'] == 'verifiedRecordU': # 人脸识别记录check_successfully(data['data']) # 检查是否识别成功print('设备上报', mqtt_message)
- on_message:处理接收到的消息,并根据消息的主题和命令类型(如心跳、陌生人记录、人脸识别记录等)执行不同的操作。
3.5 发送MQTT消息
def send_mqtt_msg(text):mq.publish(zt, text) # 向设备下行主题发送消息
- send_mqtt_msg:将文本消息通过MQTT协议发送到设备,通常用于向设备发送指令或控制消息。
3.6 心跳响应
def bot_heartbeat():r = {"cmd": "heartD", # 命令类型:心跳"time": datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S") # 当前时间}t = json.dumps(r) # 将数据转换为JSON字符串send_mqtt_msg(t) # 发送心跳消息
- bot_heartbeat:当设备向服务器发送心跳时,服务器通过MQTT向设备响应心跳消息,表明设备仍然在线。
3.7 人脸识别结果处理
def check_successfully(data):data = data[0] # 获取识别结果中的第一条数据user_id = data['num'] # 用户IDname = data['name'] # 用户名img = data['liveImageBase64'] # 扫脸图片的Base64编码verifiedCode = data['verifiedCode'] # 识别状态(0为通过)bot_time = data['time'] # 机器识别的时间personType = data['personType'] # 人员类型(1为已登记用户)if personType == '1' and verifiedCode == 0: # 如果是已登记用户且识别通过pass # 这里可以处理已通过的情况# 构造发送数据send_data = {'user_id': user_id,'name': name,'img': img,'verifiedCode': verifiedCode,'bot_time': bot_time,'personType': personType}# 打印识别时间(可用于调试)# print(bot_time)# 发送数据到本地APIhttp_post(send_data)
- check_successfully:该函数处理设备上报的人脸识别数据,将其解析并将成功的识别结果转发到本地API进行进一步处理。
3.8 Flask HTTP接口
@app.route('/', methods=['POST'])
def index():data = request.json # 获取请求中的JSON数据print('给机器发消息', data) # 打印发送给机器的消息t = json.dumps(data) # 将数据转换为JSON字符串t = json.loads(t) # 重新解析JSON(这里可以进行进一步的数据处理)send_mqtt_msg(t) # 发送消息给设备return 'ok' # 返回成功响应
- index:这是Flask应用提供的HTTP接口,接收外部的POST请求。请求中的数据会通过MQTT协议转发给设备。
4. 运行说明
-
安装依赖:
在项目根目录下创建requirements.txt
文件,列出项目的依赖库:pip install -r requirements.txt
-
启动服务:
运行Flask应用:python app.py
服务器将会监听在
6699
端口上。 -
导出依赖:
如果需要将当前环境的依赖导出为requirements.txt
文件,可以运行:pip freeze > requirements.txt
5. 总结
该项目主要通过MQTT协议与设备进行实时通信,通过Flask框架提供一个HTTP接口接收外部请求并转发给设备。它主要应用于设备控制、实时数据处理和系统集成等场景。
延伸了解
这种基于 MQTT 协议和 Flask 框架的系统,通常会应用于需要实时设备控制、数据收集和状态反馈的场景。以下是一些典型的应用场景:
1. 智能门禁系统
在智能门禁系统中,设备(如门禁机、门锁等)可能需要通过人脸识别来判断是否允许某人进入。设备通过MQTT协议将人脸识别结果(例如是否识别成功、人员身份等)上报到服务器,服务器根据识别结果进行处理,并反馈给设备是否允许打开门锁。
- 设备角色:门禁设备、门锁、门禁卡读卡器、人脸识别摄像头等。
- 系统需求:
- 设备上报用户识别数据(如人脸识别结果、时间戳等)。
- 系统根据识别结果决定是否打开门锁。
- 系统向设备发送状态更新(如心跳包、设备状态监控等)。
使用场景:
- 办公楼、住宅小区、公共场所等的智能门禁控制。
- 企业考勤系统,自动记录员工进出。
2. 智能监控与安防
在智能监控系统中,摄像头、传感器等设备可能会使用人脸识别、动作检测等技术监控环境。当发现可疑人物或异常行为时,设备会通过MQTT协议将监控数据上传至服务器,服务器进行处理(如报警、记录日志等),并根据规则发送指令给设备(如开启警报、录像等)。
- 设备角色:摄像头、传感器、警报器、录像设备等。
- 系统需求:
- 实时接收设备的监控数据或报警信号。
- 根据设备上报的结果,向设备发送指令(如触发警报、录像等)。
- 与外部系统(如安防公司、移动端APP等)集成,进行信息转发或展示。
使用场景:
- 智能家居安防系统,监控家庭安全。
- 企业或公共场所的智能安防系统,防盗、监控等。
3. 智能家居系统
在智能家居场景中,设备之间的交互和控制通常通过MQTT协议实现。例如,用户通过手机APP控制家里的智能灯泡、空调、门锁等设备,设备将状态更新上报到服务器,服务器再根据控制指令下发新的状态更新给设备。
- 设备角色:智能灯泡、空调、窗帘、智能插座、门锁等。
- 系统需求:
- 设备实时上报状态(如温度、湿度、是否开锁、是否开灯等)。
- 用户通过手机APP发送控制指令(如开关灯、调节空调温度等)。
- 系统根据用户指令向设备发送MQTT消息进行控制。
使用场景:
- 智能家居控制系统,用户通过手机控制家居设备。
- 智能办公环境,自动调节温度、照明等。
4. 远程医疗与健康监测
在医疗设备或健康监测系统中,传感器(如心率监测仪、血压计、体温计等)通过MQTT将患者的健康数据实时上传到服务器,服务器将数据存储并进行分析,同时向设备发送指令进行实时干预(例如在心率异常时提醒设备报警)。
- 设备角色:健康监测设备、传感器、智能手表等。
- 系统需求:
- 设备上报患者的实时健康数据(如心率、血压、体温等)。
- 系统根据数据分析,给设备发送指令(如报警、记录日志等)。
- 数据存储与远程监控,医生或护理人员可以实时查看患者状态。
使用场景:
- 老年人健康监护,实时监测老年人的身体状况。
- 慢性病患者的远程健康管理。
5. 工业物联网(IIoT)
在工业物联网(IIoT)应用中,传感器和设备需要实时监控生产线或设备的状态,例如温度、压力、湿度、运行速度等数据。这些设备通过MQTT协议上传状态数据,服务器根据数据进行故障预警、生产调度等。
- 设备角色:工业传感器、监控设备、生产机器、自动化设备等。
- 系统需求:
- 设备实时上报生产数据(如设备运行状态、温度、湿度等)。
- 系统根据设备数据进行状态监控,发现异常时发出报警指令。
- 向设备发送控制指令(如调整温度、改变生产参数等)。
使用场景:
- 工厂自动化,实时监控生产线设备的运行状态。
- 智能制造,优化生产流程,减少故障率。
6. 智慧停车系统
在智慧停车系统中,停车场的入口、出口、车位传感器等设备通过MQTT协议上传实时的停车数据。例如,设备上报车辆进出情况、空闲车位数等,系统根据这些信息提供停车导航、收费结算等服务。
- 设备角色:停车场摄像头、车位传感器、停车收费机等。
- 系统需求:
- 设备上报实时停车数据(如车位是否空闲、车辆进出时间等)。
- 系统根据数据向用户提供停车位信息、导航指引。
- 向设备发送指令进行车位管理或收费操作。
使用场景:
- 智慧停车场,实时监控停车位使用情况。
- 城市交通管理,优化停车资源利用。
7. 智能农业与环境监测
在智能农业和环境监测系统中,设备(如土壤湿度传感器、气象站、灌溉系统等)通过MQTT协议实时上传环境数据,系统根据数据分析向设备发送指令(如启动灌溉、调整温室温度等)。
- 设备角色:土壤湿度传感器、温度传感器、气象站、自动化灌溉系统等。
- 系统需求:
- 设备上报环境数据(如温度、湿度、土壤湿度等)。
- 系统根据数据自动调整设备参数(如启动灌溉、调节温湿度等)。
- 数据存储与远程监控,农业管理人员可以随时查看环境数据。
使用场景:
- 智能温室,自动调节温湿度,控制灌溉系统。
- 智能农场,精准农业,减少水资源浪费。
总结
这种需求主要出现在那些 需要实时监控、数据收集、设备控制与反馈的场景。利用MQTT协议和Flask框架实现的系统能够高效地处理设备之间的消息传递和数据流转。典型的应用场景包括:
- 智能门禁与考勤系统
- 智能安防与监控
- 智能家居控制
- 远程医疗健康监测
- 工业物联网(IIoT)
- 智慧停车与交通管理
- 智能农业与环境监测
这些场景都涉及到设备与服务器之间的高效通信、状态反馈和远程控制,且对于实时性、稳定性和可扩展性有较高的要求。