利用PHP和MQTT构建高效的物联网数据转发服务器流程

一、项目概述

项目目的和用途

本项目旨在搭建一个基于PHP的物联网服务器，能够接收来自各种传感器的数据，并通过MQTT协议将数据转发到其他装备或服务。该系统实用于智能家居、环境监测等场景，能够实现实时数据监控和长途控制。
技术栈关键词

• PHP
  
• MQTT
  
• MySQL
  
• ESP8266/ESP32（单片机）
  
• DHT11（温湿度传感器）
  
• Linux服务器
  
• Apache/Nginx
  

二、系统架构

系统架构计划

本项目的系统架构主要由以下几个部分组成：

• 传感器模块：负责采集环境数据（如温度、湿度）。
  
• 单片机模块：利用ESP8266/ESP32作为数据采集和传输的核心。
  
• 物联网服务器：基于PHP搭建，负责接收数据并转发MQTT消息。
  
• MQTT Broker：用于管理和转发MQTT消息。
  
• 客户端应用：可以是Web端或移动端，负责展示数据和控制装备。
  

选择的硬件和技术栈

• 单片机：ESP8266/ESP32，支持Wi-Fi，适合物联网应用。
  
• 传感器：DHT11，简单易用，适合温湿度监测。
  
• 通信协议：MQTT，轻量级，适合物联网数据传输。
  
• 数据库：MySQL，用于存储历史数据。
  
• Web服务器：Apache或Nginx，运行PHP代码。
  

三、环境搭建和留意事项

环境搭建

在Linux服务器上搭建物联网服务器的步骤如下：

• 更新系统软件包：
  
  1. sudo apt updatesudo apt upgrade

  复制代码
• 安装Apache或Nginx：
  
  
  
  • 安装Apache：
    
    1. sudo apt install apache2

    复制代码
  • 安装Nginx：
    
    1. sudo apt install nginx

    复制代码
  
  
• 安装PHP及相干扩展：
  
  1. sudo apt install php libapache2-mod-php php-mysql

  复制代码
• 安装MySQL：
  
  1. sudo apt install mysql-serversudo mysql\_secure\_installation

  复制代码
• 安装MQTT Broker（Mosquitto）：
  
  1. sudo apt install mosquitto mosquitto-clients

  复制代码
• 安装Composer（PHP依赖管理工具）：
  
  1. sudo apt install composer

  复制代码
• 安装MQTT PHP客户端库：
  
  1. composer require php-mqtt/client

  复制代码

留意事项

• 确保网络连接稳固，制止数据丢失。
  
• 定期备份数据库，防止数据丢失。
  
• 处置处罚非常情况，如传感器故障或网络中断。
  
• 设置防火墙，确保MQTT端口（默认1883）和Web服务端口（80或443）开放。
  

四、代码实现过程

功能模块实现

根据系统架构，逐步实现各个功能模块。
1. 传感器模块代码

利用Arduino IDE编写ESP8266/ESP32的代码，采集温湿度数据并发送到物联网服务器。

1. #include <ESP8266WiFi.h>
2. #include <DHT.h>
4. #define DHTPIN 2
5. #define DHTTYPE DHT11
7. DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
8. const char* ssid = "your_SSID";
9. const char* password = "your_PASSWORD";
10. const char* server = "http://your_server_ip/data.php";
12. void setup() {
13.     Serial.begin(115200);
14.     dht.begin();
15.     WiFi.begin(ssid, password);
16. }
18. void loop() {
19.     if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {
20.         float h = dht.readHumidity();
21.         float t = dht.readTemperature();
22.         if (!isnan(h) && !isnan(t)) {
23.             String data = "temperature=" + String(t) + "&humidity=" + String(h);
24.             WiFiClient client;
25.             if (client.connect(server, 80)) {
26.                 client.print("POST /data.php HTTP/1.1\r\n");
27.                 client.print("Host: ");
28.                 client.print(server);
29.                 client.print("\r\n");
30.                 client.print("Content-Type: application/x-www-form-urlencoded\r\n");
31.                 client.print("Content-Length: ");
32.                 client.print(data.length());
33.                 client.print("\r\n\r\n");
34.                 client.print(data);
35.                 client.stop();
36.             }
37.         }
38.     }
39.     delay(2000); // 每2秒读取一次数据
40. }

复制代码

2. 物联网服务器代码

在Linux服务器上，我们需要创建一个PHP脚本来接收传感器数据并将其存储到MySQL数据库，同时将数据转发到MQTT Broker。
2.1 创建数据库和表

首先，我们需要在MySQL中创建一个数据库和表来存储温湿度数据。

1. CREATE DATABASE iot_data;
2. USE iot_data;
4. CREATE TABLE sensor_data (
5.     id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
6.     temperature FLOAT NOT NULL,
7.     humidity FLOAT NOT NULL,
8.     created\_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT\_TIMESTAMP
9. );

复制代码

2.2 PHP脚本（data.php）

在Web服务器的根目次下创建一个名为data.php的文件，内容如下：

1. <?php
2. require 'vendor/autoload.php'; // 引入Composer自动加载文件
3. use PhpMqtt\Client\MqttClient;
4. use PhpMqtt\Client\ConnectionSettings;
6. // 数据库连接
7. $servername = "localhost";
8. $username = "your_db_username";
9. $password = "your_db_password";
10. $dbname = "iot_data";
12. $conn = new mysqli($servername, $username, $password, $dbname);
13. if ($conn->connect_error) {
14.     die("Connection failed: " . $conn->connect_error);
15. }
17. // 获取POST数据
18. $temperature = $_POST['temperature'];
19. $humidity = $_POST['humidity'];
21. // 插入数据到数据库
22. $sql = "INSERT INTO sensor_data (temperature, humidity) VALUES ('$temperature', '$humidity')";
23. if ($conn->query($sql) === TRUE) {
24.     echo "New record created successfully";
25. } else {
26.     echo "Error: " . $sql . "<br>" . $conn->error;
27. }
29. // MQTT配置
30. $server = "your_mqtt_broker_ip"; // MQTT Broker地址
31. $clientId = "php-mqtt-client";
32. $mqtt = new MqttClient($server, 1883, $clientId);
33. $settings = (new ConnectionSettings())->setUsername('your_mqtt_username')->setPassword('your_mqtt_password');
35. try {
36.     $mqtt->connect($settings);
37.     // 发布温湿度数据到MQTT主题
38.     $mqtt->publish('sensor/temperature', $temperature, 0);
39.     $mqtt->publish('sensor/humidity', $humidity, 0);
40.     $mqtt->disconnect();
41. } catch (Exception $e) {
42.     echo "MQTT Error: " . $e->getMessage();
43. }
45. $conn->close();
46. ?>

复制代码

3. 测试和验证

• 启动MQTT Broker：
  
  1. sudo systemctl start mosquitto

  复制代码
• 启动Web服务器：
  
  
  
  • 对于Apache：
    
    1. sudo systemctl start apache2

    复制代码
  • 对于Nginx：
    
    1. sudo systemctl start nginx

    复制代码
  
  
• 上传ESP8266/ESP32代码到开辟板，确保其连接到Wi-Fi并能够发送数据。
  
• 利用MQTT客户端（如MQTT.fx或mosquitto_sub）订阅主题，验证数据是否成功发布：
  
  1. mosquitto\_sub -h your\_mqtt\_broker\_ip -t sensor/temperature
  2. mosquitto\_sub -h your\_mqtt\_broker\_ip -t sensor/humidity

  复制代码
• 访问PHP脚本，确保数据能够准确存储到MySQL数据库中。
  

五、项目总结

项目主要功能

本项目成功搭建了一个基于PHP的物联网服务器，能够实现以下功能：

• 通过ESP8266/ESP32采集温湿度数据。
  
• 将数据通过HTTP POST请求发送到PHP服务器。
  
• PHP服务器将数据存储到MySQL数据库中。
  
• PHP服务器将接收到的数据通过MQTT协议转发到指定的MQTT Broker。
  
• 客户端应用（如Web应用或移动应用）可以通过MQTT订阅相干主题，实时获取温湿度数据。
  

实现过程总结

• 在本项目中，我们经历了以下几个步骤：
  
• 环境搭建：在Linux服务器上安装了Apache/Nginx、PHP、MySQL和Mosquitto MQTT Broker，确保了系统的根本运行环境。
  
• 硬件选择：选择了ESP8266/ESP32作为数据采集的核心，DHT11传感器用于温湿度监测，确保了系统的可扩展性和机动性。
  
• 数据采集与传输：通过Arduino IDE编写了ESP8266/ESP32的代码，实现了定时采集温湿度数据并通过HTTP POST请求发送到PHP服务器。
  
• 数据存储与转发：在PHP中实现了数据接收、存储到MySQL数据库以及通过MQTT协议转发数据的功能，确保了数据的持久化和实时性。
  
• 测试与验证：通过MQTT客户端验证了数据的发布和订阅功能，确保了系统的可靠性。
  

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