1、    用python寫一個(gè)基于web的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序    謝作如寒假期間，忙里偷閑設(shè)計(jì)了一個(gè)名叫“sfarm”的開源智慧農(nóng)場方案。sfarm采用了應(yīng)用最廣泛的mqtt協(xié)議，多節(jié)點(diǎn)設(shè)備匯集到一個(gè)服務(wù)器上，不僅能自動灌溉，還實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制，定時(shí)采集各種數(shù)據(jù)。方案中涉及的開源硬件、傳感器、電磁閥和其他灌溉設(shè)備，在淘寶上都能買到，因而得到了很多朋友的關(guān)注。其中福州連江五中的盧老師就在學(xué)校的大花壇上部署了一套，運(yùn)行效果很好。雖然系統(tǒng)運(yùn)行正常，但很快就產(chǎn)生了新的需求：當(dāng)有嘉賓或者學(xué)生來參觀智慧農(nóng)場系統(tǒng)的時(shí)候，如何快速展示這一系統(tǒng)的“物聯(lián)”功能？畢竟打開siot（

2、mqtt服務(wù)器）的web管理頁面，再進(jìn)行演示總不夠便捷，也難以體現(xiàn)個(gè)性化。這就需要寫一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序，對接入的各個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行直觀的管理。當(dāng)然，我們期望這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的開發(fā)難度不能太高，最好學(xué)生也能夠開發(fā)。這樣，智慧農(nóng)場就和學(xué)生的物聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)、編程學(xué)習(xí)密切結(jié)合起來了。 用web方式開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的優(yōu)勢分析物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的開發(fā)有很多種方式可以選擇，比較常見的是用vb、c#之類的語言來編寫，但是開發(fā)的應(yīng)用程序要運(yùn)行在電腦上，無論是演示還是平時(shí)管理都不夠靈活。用app inventor編寫一個(gè)手機(jī)app也是不錯(cuò)的選擇，技術(shù)門檻也低，中學(xué)生大都能參與編寫。但美中不足的是，這個(gè)app要事先安裝，

3、而且只能運(yùn)行在安卓手機(jī)上，不夠靈活且不具備普適性。用類scratch的軟件來編寫應(yīng)用程序，也是可行的一種選擇，如mind+（一款圖形化編程軟件）內(nèi)置了mqtt模塊，可以編寫物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序。mind+的門檻很低，小學(xué)生也能夠編寫出一個(gè)非常個(gè)性化的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。但遺憾的是，mind+的代碼不能脫離mind+環(huán)境運(yùn)行，也不能編譯為一款獨(dú)立的軟件。毫無疑問，最靈活的方式肯定是采用b/s架構(gòu)，編寫一個(gè)單獨(dú)的管理網(wǎng)頁，即webapp。在服務(wù)器上運(yùn)行該程序，任何手機(jī)的瀏覽器都能打開這個(gè)特定的網(wǎng)頁，看到各種采集的數(shù)據(jù)，還可以通過網(wǎng)頁按鈕來控制“澆水”。這樣的應(yīng)用場景顯然很“智能”很“貼心”，但遺憾的是，編寫we

4、bapp一般需要掌握一定的網(wǎng)頁前端開發(fā)技術(shù)，而目前學(xué)生普遍缺少這方面的編程基礎(chǔ)。 用python開發(fā)webapp能不能用python來編寫webapp？現(xiàn)在的中學(xué)信息技術(shù)教材幾乎都采用python語言了，如果能夠用python來編寫網(wǎng)頁，學(xué)生就不需要學(xué)習(xí)html、js和css等網(wǎng)頁開發(fā)技術(shù)。當(dāng)然，答案是肯定的，一個(gè)名叫“remi”的python庫，就是用來開發(fā)webapp的。1.remi庫簡介remi是一個(gè)用于python應(yīng)用程序的gui庫，它將應(yīng)用程序的界面轉(zhuǎn)換為html，以便在web瀏覽器中呈現(xiàn)。嚴(yán)格地說，我們不能用remi庫來編寫傳統(tǒng)的網(wǎng)站，而只將他當(dāng)成web形式的tkinter庫（py

5、thon最經(jīng)典的圖形界面庫）來使用。如果要做網(wǎng)站，還是要老老實(shí)實(shí)學(xué)點(diǎn)前端知識，然后結(jié)合python的flask框架來開發(fā)。2.remi庫的安裝remi可以采用pip命令安裝，具體如下：pip install remi3.remi庫的代碼示例（如圖1）運(yùn)行這段代碼后，瀏覽器會自動打開一個(gè)本地的網(wǎng)址，出現(xiàn)如圖2所示的界面。將“”換成ip地址，就能通過其他電腦、手機(jī)的瀏覽器來訪問了。點(diǎn)擊“請點(diǎn)擊這里”按鈕，界面會發(fā)生變化，如圖3所示。不用寫復(fù)雜的js代碼，在remi的支持下，網(wǎng)頁交互就變得這么簡單。如果需要了解更多關(guān)于remi庫的資源，可以訪問github或者官方文檔。github

6、地址：https：/文檔地址：https：/remi.readthedocs.io/en/latest/ 基于remi編寫基于web的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序既然是編寫物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序，那么肯定還需要安裝siot庫。這也是“虛谷物聯(lián)”團(tuán)隊(duì)開發(fā)的python庫，因?yàn)閙qtt的官方python庫（paho-mqtt）編寫出來的代碼冗長，不好理解，于是委托上海蘑菇云團(tuán)隊(duì)在paho-mqtt的基礎(chǔ)上進(jìn)行了新的封裝。siot庫可以通過pip命令來安裝，命令如下：pip install siot1.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的工作流程因?yàn)椤皊farm”每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有采集土壤、光線信息的功能，都具備單獨(dú)的電磁閥，用物聯(lián)網(wǎng)消息來控制。那

7、么，這個(gè)應(yīng)用程序既需要顯示消息，又要能夠發(fā)送消息（控制指令），工作流程如圖4所示。其實(shí)，絕大多數(shù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序，都需要同時(shí)具備訂閱和發(fā)送消息功能。2.核心代碼1：物聯(lián)網(wǎng)消息的訂閱因?yàn)橐瑫r(shí)訂閱多個(gè)主題的消息，代碼中采用了“定點(diǎn)存放定時(shí)處理”的方式，即先將接收到的消息放在一個(gè)字典（topic_msg_map）中，然后定時(shí)在字典中查找是否有新消息，讀取新消息后就刪除這一消息，避免重復(fù)讀取。參考代碼如下頁圖5所示。3.核心代碼2：物聯(lián)網(wǎng)消息的顯示顯示消息需要不斷刷新網(wǎng)頁組件中的文字，這需要啟動一個(gè)新的進(jìn)程來處理，然后在這個(gè)進(jìn)程中不斷循環(huán)讀取字典（topic_msg_map）中的消息。參考代碼如圖6

8、所示。4.核心代碼3：物聯(lián)網(wǎng)消息的發(fā)送消息發(fā)送通過“澆水”按鈕來實(shí)現(xiàn)。參考代碼如圖7所示。5.核心代碼4：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的切換sfarm是一個(gè)多節(jié)點(diǎn)工作的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，因而需要加上設(shè)備切換功能，比較簡單的做法是用一個(gè)列表（project_list）記錄需要呈現(xiàn)的設(shè)備名稱，然后在切換時(shí)修改全局變量（id）。參考代碼如下頁圖8所示。 運(yùn)行效果和反饋python的神奇，就在于其擁有無窮無盡的“庫”，能夠用來快速解決問題。從找到remi庫到寫出代碼，我僅僅花了一個(gè)晚上的時(shí)間，這種編程的感覺特別好。最終的代碼運(yùn)行效果如下頁圖9所示。福州連江五中的盧老師將代碼運(yùn)行在sfarm系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器上，然后將訪問地址做成二維碼，用手機(jī)掃碼（手機(jī)要能夠訪問服務(wù)器）的方式來打開這個(gè)網(wǎng)頁，效果很不錯(cuò)，如下頁圖10所示。從難度上看，只要有python編程基礎(chǔ)，就能編出類似的程序。他正在將這方面的內(nèi)容開發(fā)成一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)課程，讓學(xué)生真正參與到sfarm的開發(fā)和維護(hù)中。完成了這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用后，最大的收獲并不是解決了sfarm系統(tǒng)的演示問題，而在于找到了一種設(shè)計(jì)python程序界面的新方法。例如，