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【网络应用程序设计】实验四：物联网监控系统

news 来源：原创 2025/7/1 1:05:49

个人博客：https://alive0103.github.io/
代码在GitHub：https://github.com/Alive0103/XDU-CS-lab
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代码指路：GitHub

一、实验内容

使用websocket建立网络聊天室，聊天室成员既包括web用户，也包括物联网节点，web用户可对物联网节点进行查询和控制。物联网节点可以是虚拟节点，如：mqtt.fx。

二、实验准备

腾讯云虚拟机
- Docker 环境
- EMQX （服务器端）
- Python编译环境（WEB端）
本机
- 下载MQTT.fx （设备端）

注意事项：各个端的对应端口记得在虚拟机里开放。

网络拓扑

graph LRWeb用户 -->|WS:8083| EMQX物联网设备 -->|MQTT:1883| EMQXPython服务器 -->|HTTP:8080| Web用户

三、核心配置

装好EMQX打开http://你的服务器IP:18083/，开始配置测试用户

1. 用户认证配置/权限规则配置

请添加图片描述

**用户认证配置表**
| 用户名     | 密码         | 用户类型       |
|------------|--------------|----------------|
| web_user   | web_123456   | Web控制端       |
| sensor01   | iot_123456   | 物联网设备      |**权限规则配置表**
| 用户名     | 操作类型 | 主题过滤器     | 权限状态 |
|------------|----------|----------------|----------|
| web_user   | 发布     | control/#      | 允许     |
| web_user   | 订阅     | status/#       | 允许     |
| sensor01   | 发布     | status/#       | 允许     |
| sensor01   | 订阅     | control/#      | 允许     |

2. MQTT.fx配置

在这里插入图片描述

写WEB端服务

核心逻辑

// MQTT连接配置（对应实验参数）
const client = mqtt.connect('ws://你的服务器IP:8083/mqtt', {username: 'web_user',password: 'web_123456',clientId: `web_${Date.now()}`
});// 主题订阅管理
const subscribeDevice = (deviceId) => {client.subscribe(`status/${deviceId}`, { qos: 1 }, (err) => {if (!err) addLog(`已订阅设备${deviceId}状态`);});
};// 指令下发验证
const validateCommand = (input) => {const pattern = /^[a-z0-9]{8}:(start|stop|reset|led=(on|off))$/;return pattern.test(input);
};

完整代码

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-CN">
<head><meta charset="UTF-8"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>物联网设备控制台</title><script src="https://unpkg.com/mqtt@5.3.0/dist/mqtt.min.js"></script><style>body {margin: 0;padding: 20px;font-family: -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", Roboto, sans-serif;background-color: #fff;}.status-bar {color: #2ecc71; /* 连接中状态颜色 */font-size: 14px;margin-bottom: 15px;}.message-container {height: 300px;border: 1px solid #e0e0e0;border-radius: 4px;margin-bottom: 15px;overflow-y: auto;padding: 10px;}.input-group {display: flex;gap: 10px;}#commandInput {flex: 1;padding: 8px 12px;border: 1px solid #e0e0e0;border-radius: 4px;font-size: 14px;}#sendButton {background: #007bff;color: white;border: none;padding: 8px 16px;border-radius: 4px;cursor: pointer;}</style>
</head>
<body><!-- 状态显示 --><div class="status-bar" id="status">状态：连接中...</div><!-- 消息展示区域 --><div class="message-container" id="messages"></div><!-- 控制输入区 --><div class="input-group"><input type="text" id="commandInput" placeholder="输入控制指令（格式：设备ID:指令）"value="device01:led=on"><button id="sendButton" onclick="sendCommand()">发送</button></div><script>// ================= MQTT连接配置 =================const client = mqtt.connect('ws://你的服务器IP:8083/mqtt', {username: 'web_user',password: 'web_user',clientId: 'web_user' });// ================= 连接状态管理 =================client.on('connect', () => {document.getElementById('status').textContent = '状态：已连接';document.getElementById('status').style.color = '#27ae60';// 自动订阅设备状态主题client.subscribe('status/#', (err) => {if (!err) addSystemMessage('成功订阅设备状态主题');});});client.on('error', (err) => {document.getElementById('status').textContent = `错误：${err.message}`;document.getElementById('status').style.color = '#e74c3c';});// ================= 消息处理逻辑 =================client.on('message', (topic, payload) => {const msg = document.createElement('div');msg.textContent = `[${new Date().toLocaleTimeString()}] ${topic}: ${payload.toString()}`;msg.style.padding = '5px 0';msg.style.borderBottom = '1px solid #eee';document.getElementById('messages').appendChild(msg);messages.scrollTop = messages.scrollHeight; // 自动滚动到底部});// ================= 设备控制逻辑 =================const sendCommand = () => {const input = document.getElementById('commandInput').value.trim();if (!input) return;try {const [deviceId, command] = input.split(':');if (!deviceId || !command) throw new Error('指令格式错误');client.publish(`control/${deviceId}`, command);addSystemMessage(`已发送指令到 ${deviceId}`);} catch (err) {addSystemMessage(`错误：${err.message}`, true);}}// ================= 辅助函数 =================const addSystemMessage = (text, isError = false) => {const msg = document.createElement('div');msg.textContent = `[系统] ${new Date().toLocaleTimeString()} ${text}`;msg.style.color = isError ? '#e74c3c' : '#7f8c8d';msg.style.fontSize = '12px';msg.style.margin = '4px 0';document.getElementById('messages').appendChild(msg);messages.scrollTop = messages.scrollHeight;}</script>
</body>
</html>

启动WEB：

# 1. 部署到服务器指定目录
cd /home/lighthouse/chat-server/public
vim index.html # 粘贴上述代码# 2. 重启HTTP服务
pkill python3
nohup python3 -m http.server 8080 --bind 0.0.0.0 >/dev/null 2>&1 &# 3. 访问地址
echo "控制台地址：http://你的服务器IP:8080"

建议：用户名和密码全设成一样的，记不住一点。。。

四、实验结果

操作流程：

graph TDA[启动Web服务] --> B[访问http://IP:8080]B --> C{状态显示"已连接"?}C -->|是| D[发送测试指令]C -->|否| E[检查控制台错误]D --> F[查看EMQX主题监控]1. 在输入框输入：`device01:led=on`
2. 点击"发送"按钮
3. 在服务器执行：docker exec emqx_GSsj emqx_ctl topics# 应看到 control/device01 主题有消息统计

功能验证

测试场景	操作步骤	预期结果
Web用户订阅状态	浏览器控制台输入client.subscribe(‘status/#’)	成功接收所有设备状态消息
非法主题发布拦截	使用web_user尝试发布到status/device01	返回PUBLISH not authorized错误
设备离线消息保留	设备离线时发送控制指令，设备上线后	立即执行离线期间最后一条指令
跨用户权限隔离	使用sensor01尝试订阅system/alerts	连接被立即断开

在这里插入图片描述

还是很酷炫的hh，撒花撒花！

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