阿里雲物聯網 .NET Core 客戶端 | CZGL.AliIoTClient：4. 裝置上報屬性

痴者工良發表於2019-06-09

文件目錄：

裝置自身 CPU 溫度、電源輸入電壓、記憶體使用率等，以及接入到裝置的感測器如溫度感測器、光敏感測器等，這些硬體的資料輸出即是 屬性 。
裝置將這些硬體的資料上傳到阿里雲物聯網平臺，實時顯示這些裝置的狀態和實測資料，這個過程是 上傳裝置屬性 。

1）定義物模型

在阿里雲物聯網控制檯，點選 產品 -> 功能定義 -> 新增自定義功能
填入一下內容：

功能型別：屬性  
功能名稱: CPU溫度  
識別符號: cpu_temperature  
資料型別: float (單精度浮點型)  
取值範圍：0-120  
步長:    0.1
單位：  攝氏度 / °C  
讀寫型別：只讀

再定義一個屬性：

功能型別：屬性  
功能名稱: 格力空調溫度  
識別符號: gree_temperature  
資料型別: float (單精度浮點型)  
取值範圍：0-35  
步長:    0.1
單位：  攝氏度 / °C  
讀寫型別：讀寫

注意的是，表示符是區分大小寫的，相當於 C# 中的變數，筆者這裡建議統一使用小寫，具體原因後面說明。
注意：讀寫型別，一個只讀、一個讀寫。

2）編寫模型

前面說過， Alink json 是阿里雲定義具有一定格式的 Json ，
因此這些屬性資料是以 Json 形式上傳。在 C# 中，可以通過類快速生成 Json 。

引數	型別	說明
id	string	訊息ID號，在這個裝置的生涯中，ID應當是唯一的。可以使用時間戳或guid
version	string	協議版本號，目前協議版本號為1.0。固定 "1.0" 即可
params	Object	屬性資料，裡面包含多個屬性物件，每個屬性物件包含上報時間（time）和上報的值（value）。
time	long	屬性上報時間。
value	object	上報的屬性值。
method	string	固定取值 `thing.event.property.post`

那麼，我們要編寫一個類，儲存資訊，然後轉為 Alink json 上傳到阿里雲物聯網伺服器。在編寫這個模型前，預覽要生成的 Alink json ：

{
  "id": "123456789",
  "version": "1.0",
  "params": {
    "cpu_temperature": {
      "value": 58.6,
      "time": 1524448722000
    },
    "gree_temperature": {
      "value": 26.6,
      "time": 1524448722000
    }
  },
  "method": "thing.event.property.post"
}

我們只需關注 params 部分的編寫即可。

在控制檯程式中，新建一個類 TestModel。

   public class TestModel
    {
        public string id { get { return DateTime.Now.Ticks.ToString(); } set { } }
        public string version { get { return "1.0"; } set { } }
        public Params @params { get; set; }
        public class Params
        {
            /*
             * 
             */
        }
        public string @method { get { return "thing.event.property.post"; } set { } }
    }

這樣定義後，我們使用時，只需定義 params 部分即可， id、version等，不需要自己動態取值，做重複勞動。
上面有個 @params ，這是因為 params 是 C# 的關鍵字，命名欄位時為了取消衝突所以加個 @。

根據我們在阿里雲物聯網控制檯定義的 屬性 ，繼續補充內容：

   public class TestModel
    {
        public string id { get { return DateTime.Now.Ticks.ToString(); } set { } }
        public string version { get { return "1.0"; } set { } }
        public Params @params { get; set; }
        public class Params
        {
            public Cpu_temperature cpu_temperature { get; set; }
            public Gree_temperature gree_temperature { get; set; }
            public class Cpu_temperature
            {
                public float value{ get; set; }
                public long time { get; set; }
            }
            public class Gree_temperature
            {
                public float value { get; set; }
                public long time { get; set; }
            }

        }
        public string @method { get { return "thing.event.property.post"; } set { } }
    }

問題是，這樣寫還不行，因為還沒有給 TestModel 裡的類進行例項化。
我們可以利用建構函式對裡面的引用型別進行例項化，當然亦可編寫依賴注入容器。。

   public class TestModel
    {
        public string id { get { return DateTime.Now.Ticks.ToString(); } set { } }
        public string version { get { return "1.0"; } set { } }
        public Params @params { get; set; }

        public TestModel()
        {
            @params = new Params();
        }
        public class Params
        {
            public Cpu_temperature cpu_temperature { get; set; }
            public Gree_temperature gree_temperature { get; set; }

            public Params()
            {
                cpu_temperature = new Cpu_temperature();
                gree_temperature = new Gree_temperature();
            }
            public class Cpu_temperature
            {
                public float value{ get; set; }
                public long time { get; set; }
            }
            public class Gree_temperature
            {
                public float value { get; set; }
                public long time { get; set; }
            }

        }
        public string method { get { return "thing.event.property.post"; } set { } }
    }

3）上傳裝置屬性資料

編寫控制檯程式，引入 CZGL.AliIoTClient ，編寫基礎程式碼(請替換 DeviceOptions 的資訊)：

        static AliIoTClientJson client;
        static void Main(string[] args)
        {
            // 建立客戶端
            client = new AliIoTClientJson(new DeviceOptions
            {
                ProductKey = "a1A6VVt72pD",
                DeviceName = "json",
                DeviceSecret = "7QrjTptQYCdepjbQvSoqkuygic2051zM",
                RegionId = "cn-shanghai"
            });

            // 設定要訂閱的Topic、執行接收內容的Topic
            string[] topics = new string[] { client.CombineHeadTopic("get") };
            // 使用預設事件
            client.UseDefaultEventHandler();
            // 連線伺服器
            client.ConnectIoT(topics,null,60);
            ToServer();    // 自定義方法，後面說明
            Console.ReadKey();
        }

再 Program 類中，編寫一個方法用來收集屬性資料、上傳屬性資料：

        public static void ToServer()
        {
            // 例項化模型
            TestModel model = new TestModel();

            // 設定屬性值
            model.@params.cpu_temperature.value = 56.5F;
            model.@params.cpu_temperature.time =AliIoTClientJson.GetUnixTime();
            // 低碳環境、節約資源，從你我做起，夏天空調不低於 26°
            model.@params.gree_temperature.value=26.0F;
            model.@params.gree_temperature.time=AliIoTClientJson.GetUnixTime();

            // 上傳屬性資料
            client.Thing_Property_Post<TestModel>(model,false);
        }

啟動控制檯應用，在阿里雲物聯網控制檯，開啟裝置，點選執行狀態，即可看到上傳的屬性資料。文章後面會詳細說明 CZGL.AliIoTClient 關於屬性上傳的具體情況。

當然，這樣的資料只是固定賦值的，這裡只是演示，具體資料需要開發者採集。下面給出一些模擬資料的方法。

4）模擬資料

筆者編寫了三個資料模擬方法：
不需要理會裡面是怎麼寫的，僅是個模擬資料的工具而已，你也可以自己編寫相應的模擬資料方法。裡面有四個引數，對應：原始值、最小值、最大值、波動範圍。

    /// <summary>
    /// 模擬資料
    /// </summary>
    public static class DeviceSimulate
    {
        /// <summary>
        /// 
        /// </summary>
        /// <param name="original">原始資料</param>
        /// <param name="range">波動範圍</param>
        /// <param name="min">最小值</param>
        /// <param name="max">最大值</param>
        /// <returns></returns>
        public static int Property(ref int original, int min, int max, int range)
        {
            int num = (new Random()).Next(0, range + 1);
            bool addorrm;
            if (original + num > max || original > max)
                addorrm = false;
            else if (original < min || original - num < min)
                addorrm = true;
            else addorrm = ((new Random()).Next(1, 3) > 1) ? true : false;

            if (addorrm == true)
                original += num;
            else
                original -= num;
            return original;
        }

        public static float Property(ref float original, float min, float max, int range = 8)
        {
            original = float.Parse(original.ToString("#0.00"));
            float num = float.Parse(((new Random()).NextDouble() / range).ToString("#0.00"));
            bool addorrm;
            if (original + num > max || original > max)
                addorrm = false;
            else if (original < min || original - num < min)
                addorrm = true;
            else addorrm = ((new Random()).Next(1, 3) > 1) ? true : false;

            if (addorrm == true)
                original += num;
            else
                original -= num;
            original = float.Parse(original.ToString("#0.00"));
            return original;
        }

        public static double Property(ref double original, double min, double max, int range = 8)
        {
            original = double.Parse(original.ToString("#0.0000"));
            double num = double.Parse(((new Random()).NextDouble() / range).ToString("#0.0000"));
            bool addorrm;
            if (original + num > max || original > max)
                addorrm = false;
            else if (original < min || original - num < min)
                addorrm = true;
            else addorrm = ((new Random()).Next(1, 3) > 1) ? true : false;

            if (addorrm == true)
                original += num;
            else original -= num;
            original = double.Parse(original.ToString("#0.0000"));
            return original;
        }
    }

int 模擬資料
range 是指每次生成 [0,range] 範圍的增/減量，
例如初始值 56 ， range = 2 ，那麼可能 56±0 或 56±1 或 56±2 ，是增還是減，是隨機的。但是設定 min 、 max 後，最後生成的值會在此範圍內波動。

float、double 模擬資料
對應 float、double，range 的值越大，波動範圍越小。預設 range = 8，大概就是每次 0.1 的波動範圍。
其中，float 小數保留兩位， double 小數保留 4 位，
需要更高或減少小數位數，修改一下 ...ToString("#0.0000")

模擬屬性資料
接下來我們模擬一下兩個屬性的資料。

在 Program 中定義兩個變數儲存 cpu 和空調資料。

        static float cpu_temperature = 50.0F;
        static float gree_temperature = 26.0F;

修改 ToServer() 方法

        public static void ToServer()
        {
            // 例項化模型
            TestModel model = new TestModel();

            // 設定屬性值
            model.@params.cpu_temperature.value = DeviceSimulate.Property(ref cpu_temperature, 40, 60, 8);
            model.@params.cpu_temperature.time = AliIoTClientJson.GetUnixTime();
            // 低碳環境、節約資源，從你我做起，夏天空調不低於 26°
            model.@params.gree_temperature.value = DeviceSimulate.Property(ref gree_temperature, 40, 60, 8); ;
            model.@params.gree_temperature.time = AliIoTClientJson.GetUnixTime();

            // 上傳屬性資料
            client.Thing_Property_Post<TestModel>(model, false);
        }

在 Main() 方法裡增加程式碼：

            // 定時上傳資料
            while (true)
            {
                ToServer();
                Thread.Sleep(1000);
            }

至此，已經基本完成。

完整程式碼如下：

    class Program
    {
        static AliIoTClientJson client;
        static void Main(string[] args)
        {
            // 建立客戶端
            client = new AliIoTClientJson(new DeviceOptions
            {
                ProductKey = "a1A6VVt72pD",
                DeviceName = "json",
                DeviceSecret = "7QrjTptQYCdepjbQvSoqkuygic2051zM",
                RegionId = "cn-shanghai"
            });

            // 設定要訂閱的Topic、執行接收內容的Topic
            string[] topics = new string[] { client.CombineHeadTopic("get") };
            // 使用預設事件
            client.UseDefaultEventHandler();
            // 連線伺服器
            client.ConnectIoT(topics, null, 60);
            // 定時上傳資料
            while (true)
            {
                ToServer();
                Thread.Sleep(1000);
            }

            Console.ReadKey();
        }
        static float cpu_temperature = 50.0F;
        static float gree_temperature = 26.0F;
        public static void ToServer()
        {
            // 例項化模型
            TestModel model = new TestModel();

            // 設定屬性值
            model.@params.cpu_temperature.value = DeviceSimulate.Property(ref cpu_temperature, 40, 60, 8);
            model.@params.cpu_temperature.time = AliIoTClientJson.GetUnixTime();
            // 低碳環境、節約資源，從你我做起，夏天空調不低於 26°
            model.@params.gree_temperature.value = DeviceSimulate.Property(ref gree_temperature, 40, 60, 8); ;
            model.@params.gree_temperature.time = AliIoTClientJson.GetUnixTime();

            // 上傳屬性資料
            client.Thing_Property_Post<TestModel>(model, false);
        }

        /// <summary>
        /// 模擬資料
        /// </summary>
        public static class DeviceSimulate
        {
            /// <summary>
            /// 
            /// </summary>
            /// <param name="original">原始資料</param>
            /// <param name="range">波動範圍</param>
            /// <param name="min">最小值</param>
            /// <param name="max">最大值</param>
            /// <returns></returns>
            public static int Property(ref int original, int min, int max, int range)
            {
                int num = (new Random()).Next(0, range + 1);
                bool addorrm;
                if (original + num > max || original > max)
                    addorrm = false;
                else if (original < min || original - num < min)
                    addorrm = true;
                else addorrm = ((new Random()).Next(1, 3) > 1) ? true : false;

                if (addorrm == true)
                    original += num;
                else
                    original -= num;
                return original;
            }

            public static float Property(ref float original, float min, float max, int range = 8)
            {
                original = float.Parse(original.ToString("#0.00"));
                float num = float.Parse(((new Random()).NextDouble() / range).ToString("#0.00"));
                bool addorrm;
                if (original + num > max || original > max)
                    addorrm = false;
                else if (original < min || original - num < min)
                    addorrm = true;
                else addorrm = ((new Random()).Next(1, 3) > 1) ? true : false;

                if (addorrm == true)
                    original += num;
                else
                    original -= num;
                original = float.Parse(original.ToString("#0.00"));
                return original;
            }

            public static double Property(ref double original, double min, double max, int range = 8)
            {
                original = double.Parse(original.ToString("#0.0000"));
                double num = double.Parse(((new Random()).NextDouble() / range).ToString("#0.0000"));
                bool addorrm;
                if (original + num > max || original > max)
                    addorrm = false;
                else if (original < min || original - num < min)
                    addorrm = true;
                else addorrm = ((new Random()).Next(1, 3) > 1) ? true : false;

                if (addorrm == true)
                    original += num;
                else original -= num;
                original = double.Parse(original.ToString("#0.0000"));
                return original;
            }
        }

    }

執行控制檯程式，然後開啟阿里雲物聯網控制檯，檢視裝置的執行狀態，開啟 自動重新整理 ，檢視資料變化。

如果你覺得每次波動得範圍太大，可以把 range 改大一些，如果你覺得資料不穩定，
可以把 min - max 的範圍改小一些，模擬的資料值將在此範圍波動。

5）裝置屬性 - CZGL.AliIoTClient

首先要說明，產品建立前，需要設定為 Alinkjson/透傳產品，
因此 CZGL.AliIoTClient 設定了兩個客戶端類。

類名	說明
AliIoTClientJson	以Alink json形式上傳資料
AliIoTClientBinary	以透傳形式上傳資料

這兩個類，僅在屬性、事件、服務三個功能中資料上傳形式有差別，連線伺服器、普通Topic等其它資料的使用是完全一致的。
一個產品只能定義一種上傳資料的形式。

CZGL.AliIoTClient 中上傳屬性的方法(Alink json)：

// 不需要SDK處理任何中間過程，直接把資料上傳。
// 那你需要先將資料儲存到json中，在轉成byte[]，由SDK傳送。
public int Thing_Property_Post(byte[] json)

// 由SDK幫你傳送原始的json，是否需要將json轉為小寫再傳送，預設 true
public int Thing_Property_Post(string json, 
                               [bool isToLwer = True])

// 設定要傳送的json；是否轉為小寫；設定編碼格式，為空則為UTF8
public int Thing_Property_Post(string json, 
                               [bool isToLwer = True], 
                               [System.Text.Encoding encoding = null])

// 直接傳入模型，什麼都不需要管，SDK轉換後上傳
public int Thing_Property_Post<TModel>(TModel model, 
                               [bool isToLower = True])

獲取 UNIX 時間：由於阿里雲要求上傳的屬性資料等，要帶上 Unix 時間，所以筆者一併寫在 CZGL.AliIoTClient 了。

public static long GetUnixTime()

使用示例參考上面的過程。

透傳
如果你想使用透傳，則使用 AliIoTClientBinary 類，

// 裝置上傳屬性--透傳
public int Thing_Property_UpRaw(byte[] bytes)

// 裝置上傳屬性--透傳,轉為 Base 64位加密後上傳
public int Thing_Property_UpRawToBase64(byte[] bytes, 
                        [System.Text.Encoding encoding = null])

6）關於透傳

透傳以二進位制報文形式上傳，例如 0x020000007b00 ，這裡是 16 進位制，每兩位一個位元組。
如果是 2進位制，則是 8位一個位元組。

透傳需要在阿里雲物聯網控制檯建立透傳產品後，設定指令碼，將透傳資料轉為 Alink json。
透傳資料是自定義的，以位元組為單位，其中有5個位元組為特定位元組，以位元組位進行拆分的。

記住，是以位元組為單位。

透傳資料格式標準：

欄位	位元組數
幀型別	1位元組
請求ID	4位元組
屬性資料	N個位元組

幀型別：

值(16進位制)	說明
0x00	屬性上報
0x01	屬性設定
0x02	上報資料返回結果
0x03	屬性設定裝置返回結果
0xff	未知的命令

**舉例說明 **

很多人是直接把 10進位制或 16進位制直接轉換成 2進位制。
例如 0x020000007b00，轉為 2進位制：100000000000000000000000000111101100000000。但是這樣是錯誤的。

以上面 cpu 和空調溫度舉例，要上傳屬性資料，幀型別為 0x00。

屬性	10進位制	16進位制	2進位制	劃一下2進位制
cpu_temperature	56	38	00111000	00 11 10 00
gree_temperature	26	1a	00011010	00 01 10 10

應當這樣拆分和設定值：

位元組類轉	位元組數	16進位制	2進位制
進製表示	無	0x	無
幀型別	1位元組	00	00000000
ID	4位元組	00 00 00 7b	00000000 00000000 00000000 01111011
cpu_temperature	1 位元組	38	00111000
gree_temperature	1 位元組	1a	00011010

16進位制資料：
0x000000007b381a

2進位制資料:
00000000000000000000000000000000011110110011100000011010

將 16進位制或 2進位制的資料儲存到 byte[] 變數中,切記要強制轉換。儲存時，一個 byte 為一個位元組，M個位元組，則 byte[M]。

儲存：
使用 16進位制儲存透傳資料，2進位制弄不來的。
有些同學非要用 2進位制儲存，反正我是弄不來，用二進位制數值儲存，這個觸發我的知識盲區了。

示例(僅對 AliIoTClientBinary 客戶端有效)：

            // 儲存透傳資料
            byte[] b = new byte[7];
            b[0] = 0x00;
            b[1] = 0x00;
            b[2] = 0x00;
            b[3] = 0x00;
            b[4] = 0x7b;
            b[5] = 0x38;
            b[6] = 0x1a;
            
            // 上傳透傳資料
            client.Thing_Property_UpRaw(b);

如果上報屬性，要求 請輸入二進位制資料Base64編碼後的字串，可以使用

            byte[] b = new byte[7];
            b[0] = 0x00;
            b[1] = 0x00;
            b[2] = 0x00;
            b[3] = 0x00;
            b[4] = 0x7b;
            b[5] = 0x38;
            b[6] = 0x1a;

            // client.Thing_Property_UpRaw(b);
            client.Thing_Property_UpRawToBase64(b);

透傳資料的坑很多，這裡 CZGL.AliIoTClient 只提供如何處理資料和上傳資料，雲端的指令碼解析請參考
https://help.aliyun.com/document_detail/114621.html?spm=a2c4g.11186623.2.13.209b65b9Q9z0Nx#concept-185365

7）後續說明

其實，每次上傳伺服器都會作出響應，CZGL.AliIoTClient 預設不接收這些響應資訊。
你可以使用 OpenPropertyPostReply() 接收裝置屬性上傳後伺服器的響應，應當在連線伺服器前使用此方法
使用 Close.PropertyPostReply() 取消接收裝置屬性上傳後伺服器的響應。

示例：

            // 。。。
            client.ClosePropertyPostReply();

            // 連線伺服器
            client.ConnectIoT(topics, null, 60);

上傳屬性資料，可以分開上傳，不需要每次都要上傳全部的屬性。需要更新哪個屬性，就上傳這個屬性。

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