使用 IBM Bluemix 上的 IoT 及 Push 服务发送推送消息到手机

Bluemix是 IBM 最新的云服务，是企业和开发人员可以快速轻松地创建，部署和管理应用程序的云平台。Bluemix 提供企业级的服务，可以轻松地与云应用程序集成。它目前提供了 100 多种服务，覆盖了认知、移动、运维、web 和应用程序、网络、集成、数据与分析、安全、存储、业务分析、物联网、及 API 等。 

本文就是使用了 Bluemix 上的移动，物联网及存储等相关的服务，基于 Node-RED 快速构建了一个推送消息给手机，并且可以查看历史数据的应用。该应用主要架构如下：

图 1 架构图

主要工作流程：

1.设备（在这里是从命令行）发消息给 IoT 平台

2.IoT 平台转发消息给 Node-RED

3.当收到消息时，Node-RED 调用 Push 服务

4.Push 服务发推送消息给手机端

5.Node-RED 收到消息时将数据也存入 Cloudant 数据库

6.手机客户端从 Cloudant 数据库读取历史消息

为实现以下应用程序需要哪些准备：

·Bluemix 账号

·基本的 Java 技能

·基本的 Swift 技能

下面我们分步骤详细介绍如何实现这些功能。

第一步：创建应用程序

1.用 IBM ID 登录到 Bluemix，选择目录（CATALOG），选择 Internet of Things Platform Starter 模板。

图 2 Internet of Things Platform Starter 模板位置

2.在打开的页面上，左边栏是关于 Internet of Things Platform Starter 的概要信息，比如版本，类型，以及详细文档的链接；中间栏是当前版所包含的服务，当前版本包含 SDK for Node.js, Cloudant NoSQL DB，及 Internet of Things Platform 服务，那么我们在后边就不需要再额外添加这些服务，此外，还列出了其主要功能及如何收费等信息；右边栏是要配置的信息，输入 Name，Host 字段会根据 Name 的值自动生成，保持其他字段不变，点击创建（CREATE）。

图 3 Internet of Things Platform Starter 模板页面

第二步：启用移动应用程序

点击概述（Overview），找到启用移动应用程序（Enable App for Mobile），并点击。启用移动应用程序的对话框会弹出，显示如下：要启用您的移动应用程序，Bluemix 将新增 Mobile Client Access 提供的应用程序安全性功能。要将 Mobile Client Access 服务添加到您的应用程序吗？选择添加（ADD）。在我们的例子中，移动端的安全问题并不是重点，但是这是启用移动应用程序的必要条件，我们必须添加这个服务。随后选择重新编译打包应用程序（Restage Application）。当应用程序重新启动结束，在概述（Overview）页面的右上角，会出现一个移动选项（Mobile Options），点击它，会出现路径（Route）和应用程序 GUID 两个字段，

图 4 查看 Route 和 App GUID

这两个字段很重要，在将来我们实现移动端程序时，会有如下字样的代码，需要指定 Route 和 App GUID，才能连上 Bluemix 里的应用程序。

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

第三步：添加推送（Push）服务

推送服务能帮助我们发送推送消息到 Android 或者 iOS 设备，这些设备能作为标记（tag）或者设备唯一标识符的目标，我们使用简单而统一的 REST API 以配置，订阅，发送和监控推送消息到 Android 和 iOS 设备。

1.添加推送服务

仍然是回到概述页面，点击添加服务或者 API（Add a Service Or API），在 Services 的列表中选择 Mobile，然后找到 IBM Push Notification 服务，并点击之。

图 5 Push Notification 目录

在右边栏找到 Service name 字段输入服务名称，当然，你也可以使用它的默认名称，点击创建（CREATE）按钮。在随后弹出的窗口中，选择重新编译打包（RESTAGE）。因为该应用程序新添加了服务，必须重新编译打包才能使此服务生效。至此，推送服务添加成功。

2.配置证书

在应用程序的概述页面找到 Push Notification 服务，并点击以进入该服务页面。

图 6 概述页面的 Push Notification 服务

在打开的页面上会有提示：你还没有配置推送！在其下方，有一个按钮配置推送（Setup Push），点击进入配置页面。

图 7 配置推送证书

因为此例子中，我们是使用的 iOS 客户端，所以我们只配置苹果推送认证（Apple Push Certificate）。选择你的证书所用的类型（请务必跟你的证书的类型相同，如果你的证书是生产环境下的，那么选择 Production，否则选择 Sandbox。如果类型不匹配，可能手机收不到推送消息。），选择文件位置，填写密码，然后点击保存（Save）。证书配置如下，说明已经配置成功。

图 8 成功配置推送证书

第四步：配置 Cloudant 数据库

1.创建数据库

回到应用程序的概述页面，找到 Cloudant NoSQL 服务，点击以打开这个服务，在右上角找到 LAUNCH 按钮 ，并点击。在新打开的 Cloudant 控制台页面中，在右上角找到按钮 – 创建数据库（Create Database），点击之，在弹出的对话框里，填上数据库的名字，在这里我们填上 demodb，并点击创建（Create），随后页面上有数据库创建成功的字样出现，并且自动切入到已创建好的数据库中。至此，我们的数据库创建工作已经完成。 

图 9 在 Cloudant 里创建数据库

2.设置权限

仍然是在 Cloudant 控制台页面中，在数据库列表中点击刚刚建好的 demodb，进入其子菜单，找到权限（Permissions），为其他用户勾选上_reader 选项。

图 10 Cloudant 数据库的权限设置

3.获取 API 连接

获取数据库里所有数据的 API 为如下格式：https://<host>/<db_name>/_all_docs?include_docs=true

在应用程序的概述页面（Overview），找到 Cloudant NoSQL DB，点击 Show Credentials，在打开的窗口中找到 host，替换上面的相应字段；在 db_name 中用我们的数据库的名字 demodb 替换；设置 include_docs 为 true，是为返回列表中的数据，如果没有这个参数，或者设为 false，则只会返回数据项的 ID 和 key 信息，没有数据信息。

图 11 Cloudant 的凭证信息

点击查看最终该 API 呈现形式，在移动端可以使用该 API 获取历史数据。 

第五步：配置 IoT 服务

1.回到应用程序的概述页面，找到 Internet of Things Platform 服务，点击进入该服务的页面，找到 Launch dashboard 按钮，并点击之。

2.在新打开的标签页中，在左侧竖边栏上悬停，在打开的菜单栏上，找到设备 DEVICES，并点击之。

图 12 IoT 菜单

3.在新打开的设备列表中，目前还没有设备。点击右上角的 Add Device, 开始添加一个设备。首先要选择设备类型，在下拉列表里，暂时还没有设备类型。所以先点击 Create device type 按钮创建一个设备类型。

图 13 添加设备

4.在弹出的页面上，仍然选择 Create device type.

图 14 创建设备类型

5.接下来，在页面上输入类型名称（Name），这个是必填项，然后点击右下角的下一步（Next），期间有一些信息要填，但都不是必填项，可以留空，一直点击 Next，直到最后点击创建（Create）。

6.在选择设备类型（Choose Device Type）里选择刚刚创建的设备类型，点击右下角的下一步。

7.在设备信息（Device Info）页面，填写设备 ID，这是唯一必填的信息。点击额外的字段（+Additional fields）会有更多详细的字段可以填写，如序列号，制造商，模型，类别等等，这些字段会根据在设备类型中设置的属性值自动填充，也可以填上这些字段的值以覆盖设备类型中的值，此外设备类型中没有定义的属性，也可以增加。然后点击右下角的下一步。

8.元数据（Metadata）这页，可以留空，点击下一步。

9.在安全（Security）这页，主要是获取安全口令。有两个选择，一是使用自动生成的口令：会为你自动生成认证口令。该口令是一个 18 位长，包含数字、字母，以及符号的混合体，它将在注册流程的最后返回给你；另一个种是由你为该设备提供认证口令。在这种情况下，该口令是 8 到 36 位长，可以包括大小写字母，数字及符号（连字号，下划线及句点）。如果你要使用自定义的口令，在请提供口令（Provide a token）后边的横线上填写，然后点击下一步。

10.在概要信息（Summary）这页，主要是显示之前所填的信息，请核对为该设备所提交信息是否正确。如果无误，请点击添加（Add）。

11.在设备凭证（Your Device Credentials）页，这个设备已经被注册到了这个组织。要想连接到这个组织，需要把如下信息添加到你的设备上。请牢记认证口令（Authentication Token），由于安全方面的原因，这个口令一旦被忘记，将没有办法获取。

图 15 设备凭证信息

12.点击右上角的按钮 ，关闭当前页面。在设备列表里，即有刚刚创建的设备。至此，设备的创建已经完成。

第六步：在 Node-RED 里创建工作流

点击仪表板（DASHBOARD），在应用程序列表里找到刚刚创建的应用程序，点击图标。

图 16 找到 Node-RED 入口图标

在打开的 Node-RED 页面，找到 Go to your Node-RED flow editor 按钮，点击以进入流编辑器。接下来，我们将使用 Node-RED 流编辑器来构建一个工作流。 读者也可以 点击这里打开 Node-RED 流编辑器。 

1.在左侧调色板中，找到 input 区域，拖拽 ibmiot 节点 拖到画布上，双击以打开编辑页面进行配置。首先要选择认证（Authentication）的方式：此下拉框有 3 个值 Quickstart, API Key, Bluemix Service. Quickstart 是用于快速入门的案例学习用的；API Key 选项需要输入 API Key 和 API token，多用于 IoT Platform 与 Node-RED 不在同一个 app 时；Bluemix Service 是内部的服务调用，并不需要输入参数，主要用于 Node-RED 与 IoT 在同一 App 时。因为我们的 App 里边有 IoT Platform 服务，我们可以选择 Bluemix Service 直接连接。选定认证方式后，需要选择输入类型（Input Type），这里输入类型有 Device Event, Device Command, Device Status, Application Status, 从名称上我们即可知道他们 主要检测的重点。我们在此选择 Device Event。至于设备类型（Device Type），设备标识（Device Id），事件（Event），格式（Format）等选择 All 即可，再填写节点名称（Name），点击 OK。 

图 17 ibmiot 节点的编辑页面

2.在 function 区域找到 json 节点 ，并将其拖拽到画布上。我们使用此节点是为了解析 msg.payload，把一个 javascript 对象转化为 json 字符串。 

3.在 function 区域找到 function 节点 ,并将其拖拽到画布上。双击该节点，打开编辑页面。在 Name 字段输入该节点名称（建议填上该字段，否则节点显示名为空），在 Function 区域已有一句 return msg; 在此之前加入如下代码： 

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

msg.payload ={

"message":{“alert": message.content }

};

return msg;

图 18 function 节点的编辑页面

4.在 output 区域找到 ibmpush 节点 ，将其拖拽至画布。双击该节点，打开编辑页面。因为当前节点所属的应用程序有 Push 服务，所以对该节点初始化时会自动去读取该应用程序 ID 和 push 服务的 appSecret 字段。编辑页面上的可编辑的推送属性只有 2 个：模式（Mode）和类型（Type）。 

模式有沙箱（Sandbox）和生产（Production）模式，由于我们的证书是生产模式下的，所以我们选择生产模式。

类型一共有 5 种：

·广播（Broadcast）：可以向所有设备发送

·通过标记（By Tags）

·通过设备唯一标识符（By DeviceIds）

·仅 Android 设备（Only Android devices）

·仅 iOS 设备（Only iOS devices）

由于我们 demo 的移动端程序仅支持 iOS 设备，所以我们选择 Only iOS devices.

图 19 ibmpush 节点编辑页面

5.在 storage 区域找到 cloudant 节点 ，将其拖拽至画布。双击节点，打开编辑页面。Service 字段已经自动定位到当前应用程序里附带的 Cloudant 数据库；Database 字段输入我们前面已经创建好的数据库名；Operation 字段表明要执行的操作是插入（insert）还是删除（remove），因为我们要存查消息进数据库，所以这里选择 insert；勾上 Only store msg.payload object，将只存储 msg.payload 里的数据，否则会存储整个 msg 对象的值。最终，我们配置如下： 

将各节点用线连接起来，形成如下所示的流：

图 20 最终的工作流

在所有节点都修改之后，点击右上角的 Deploy 按钮来部署此工作流。当屏幕中间弹出成功部署（Successfully deployed）时，说明此流已经部署成功。

你也可以通过导入功能导入以上工作流。先找到菜单->导入->剪切板。

图 21 Node-RED 的导入功能

然后把以下代码粘贴到剪切板上，点击 Ok 按钮。当鼠标在画布上点击时，工作流即会落到画布上，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：发送 MQTT 消息

我们用 Java 实现一段程序，以发送 MQTT 消息给 IoT 平台。其中，我们引用了如下包：

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

核心代码及解析如下：

publicclassDeviceMessage{

DeviceClient deviceClient =null;

publicDeviceMessage(){

//设置连接属性，用我们已经创建好的设备的凭证，连接到我们的 IoT 服务。

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{

//连接到 IoT 服务，参数设成 false，如果连接失败，不自动重新连接；如果设置成 true，那么程序会一直重试直到连接成功。

deviceClient.connect(false);

}catch(MqttException e){

e.printStackTrace();

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

}

}

publicvoid sendMessage(String[] msg){

//创建一个对象 event

JsonObjectevent=newJsonObject();

//如果此类被执行时有一个参数传入，我们即把它作为属性赋给 event，否则即赋值“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.");

}

//发送消息到 IoT 平台

deviceClient.publishEvent("status",event);

//从 IoT 平台断开连接

deviceClient.disconnect();

}

publicstaticvoid main(String args[]){

DeviceMessage dm =newDeviceMessage();

dm.sendMessage(args);

}

}

我们通过命令行（当然，也可以引入这个 java 项目，在 IDE 里如 Eclipse 运行该程序）运行，

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

图 22 在命令行发送 MQTT 消息

第八步：手机装上相应的客户端程序

将应用程序发布到苹果的 App Store 或者其他 store（如某些公司内部有自己 App Store 供开发测试用），并用手机安装，打开应用程序，按第七步：发送 MQTT 消息在命令行发送一条命令，手机端即可接收推送消息了，同时也能查看历史记录。详细源代码已经附在后边，请大家自行查看。