lingyunxsh/mqtt_power
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mqtt_power/README.md
lingyunxsh abf14bd42f readme
2025-05-19 09:44:53 +08:00

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智能充电桩管理系统 (Charging Pile Management System)

1. 项目简介

本项目是一个基于 Spring Boot (后端) 和 Next.js (前端) 构建的智能充电桩管理与计费系统。旨在为用户提供便捷的充电服务，并为管理员提供高效的充电桩、用户及计费管理功能。支持通过 MQTT 协议与充电桩硬件（单片机）进行实时通信和控制。

核心功能

  • 用户端:
    • 用户注册与登录
    • 查看账户余额、充电记录
    • 扫码/输入ID启动充电
    • 停止充电
    • 激活码兑换充值
  • 管理端:
    • 用户管理（查询、添加、编辑、删除）
    • 充电桩/车位管理（状态监控、添加、编辑、删除）
    • 充电会话管理（查询、监控）
    • 激活码管理（生成、查询、删除）
    • 系统概览与统计
  • 硬件交互 (通过 MQTT):
    • 充电桩状态上报 (空闲、连接中、充电中、故障等)
    • 远程启动/停止充电指令下发
    • 心跳维持

2. 技术栈

  • 后端: Spring Boot, Spring Security, MyBatis Plus, MySQL, Mosquitto (MQTT Broker)
  • 前端: Next.js, React, TypeScript, Ant Design, Axios
  • 数据库: MySQL
  • 通信协议: HTTP/HTTPS, MQTT

3. 项目部署与运行

3.1. 环境准备

  • Java JDK 1.8 或更高版本
  • Maven 3.x
  • Node.js 16.x 或更高版本
  • Yarn 或 npm
  • MySQL 5.7 或更高版本
  • MQTT Broker (例如 Mosquitto) 已安装并运行 (默认端口 1883)

3.2. 后端服务 (springboot-init-main)

  1. 数据库配置:
    • 创建一个数据库 (例如 charging_system_db)。
    • 修改 springboot-init-main/src/main/resources/application.yml (或对应环境的配置文件) 中的数据库连接信息:
    spring:
  datasource:
    url: jdbc:mysql://localhost:3306/your_database_name?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&serverTimezone=Asia/Shanghai
    username: your_db_username
    password: your_db_password
  2. MQTT Broker 配置:
    • 确保 MQTT Broker 正在运行。
    • 在 application.yml 中配置 MQTT 连接参数 (如果需要修改默认值或添加认证):
    mqtt:
  broker-url: tcp://localhost:1883 # 替换为您的 MQTT Broker 地址
  client-id-publisher: backend-publisher-default
  client-id-subscriber: backend-subscriber-default
  default-topic: "charging/default/topic" # 示例，具体业务主题见单片机对接部分
  # username: your_mqtt_username # 如果 Broker 需要认证
  # password: your_mqtt_password # 如果 Broker 需要认证
  3. 启动后端服务:
    • 在 springboot-init-main 目录下，使用 Maven 运行:
    mvn spring-boot:run
    • 或者打包成 jar 文件后运行:
    mvn clean package
java -jar target/springboot-init-main-0.0.1-SNAPSHOT.jar # 注意替换为实际生成的jar包名
    • 服务默认运行在 http://localhost:7529 (或您在 application.yml 中配置的端口)。

3.3. 前端应用 (charging_web_app)

  1. 安装依赖: 在 charging_web_app 目录下运行:

    yarn install
# 或者
# npm install

  2. API 代理配置: 前端应用通过 Next.js 的代理将 /api 请求转发到后端服务。此配置在 next.config.js 中：

    // next.config.js (示例)
/** @type {import('next').NextConfig} */
const nextConfig = {
  reactStrictMode: true,
  async rewrites() {
    return [
      {
        source: '/api/:path*',
        destination: 'http://localhost:7529/api/:path*', // 后端服务地址
      },
    ];
  },
};
module.exports = nextConfig;

    确保 destination 指向您后端服务的正确地址和端口。

  3. 启动前端开发服务器:

    yarn dev
# 或者
# npm run dev

    前端应用默认运行在 http://localhost:3000。

  4. 构建生产版本:

    yarn build
yarn start
# 或者
# npm run build
# npm run start

4. 单片机 (充电桩硬件) 对接指南

智能充电桩硬件需通过 MQTT 协议与本系统的后端服务进行通信。

4.1. MQTT 连接配置

  • Broker 地址: 单片机需配置连接到与后端服务相同的 MQTT Broker (例如 tcp://your_mqtt_broker_address:1883)。
  • Client ID: 每个充电桩应使用唯一的 Client ID。建议使用充电桩的物理ID或序列号，例如 charger_spot_001。
  • 认证: 如果 MQTT Broker 配置了用户名/密码认证，单片机连接时也需提供。

4.2. MQTT 主题 (Topics) 约定

4.2.1. 状态上报 (单片机 -> 后端)

  • 主题格式: charging/spot/{spotUid}/status
    • {spotUid}: 充电桩/车位的唯一标识符 (必须与后端数据库中 parking_spot 表记录的 uid 一致)。
  • 消息格式 (Payload): JSON 
    {
  "spotUid": "SPOT001",
  "timestamp": "2024-05-19T12:30:00Z", // ISO 8601 UTC
  "status": "IDLE", 
  "voltage": 220.5,
  "current": 0.0,
  "power": 0.0,
  "energyConsumed": 0.0, // 本次充电已用电量 (kWh)
  "errorCode": 0,
  "errorMessage": "",
  "sessionId": null // 可选，充电中则为当前会话ID
}
  • 状态定义 (status): (根据实际项目枚举调整)
    • IDLE: 空闲
    • PLUGGED_IN: 已插枪 (待启动)
    • AWAITING_START_COMMAND: (可选) 已扫码，等待后端确认启动
    • CHARGING: 充电中
    • STOPPING: 停止中
    • COMPLETED: 充电完成
    • FAULTED: 故障

4.2.2. 指令下发 (后端 -> 单片机)

单片机需订阅以下主题以接收指令。

  • 启动充电指令:

    • 主题格式: charging/spot/{spotUid}/command/start
    • 消息格式 (Payload): JSON
    {
  "commandId": "cmd_uuid_123", 
  "sessionId": 789,          
  "userId": 123
}

  • 停止充电指令:

    • 主题格式: charging/spot/{spotUid}/command/stop
    • 消息格式 (Payload): JSON
    {
  "commandId": "cmd_uuid_678", 
  "sessionId": 789,           
  "reason": "USER_REQUEST"
}

4.2.3. 指令执行回执 (单片机 -> 后端, 推荐)

  • 主题格式: charging/spot/{spotUid}/command/ack
  • 消息格式 (Payload): JSON 
    {
  "commandId": "cmd_uuid_123", 
  "spotUid": "SPOT001",
  "status": "SUCCESS", 
  "message": "Charging started"
}

4.2.4. 心跳 (单片机 -> 后端)

  • 主题格式: charging/spot/{spotUid}/heartbeat
  • 消息格式 (Payload): JSON 
    {
  "spotUid": "SPOT001",
  "timestamp": "2024-05-19T12:35:00Z",
  "status": "IDLE"
}
  • 频率: 例如每 30-60 秒。

4.3. 单片机开发关键逻辑

  1. MQTT 初始化与重连机制。
  2. 订阅指令主题。
  3. JSON 指令消息解析。
  4. 充电启停控制 (继电器等硬件操作)。
  5. 状态监测与实时上报。
  6. 心跳包定时发送。
  7. 故障检测与上报。
  8. 安全性: 确保 spotUid 唯一性；推荐 MQTT 通信使用 TLS/SSL 加密。

4.4. 示例流程：用户启动充电

  1. 用户在前端 App 请求启动充电桩 SPOT001。
  2. 后端服务验证，创建充电会话 sessionId=789。
  3. 后端向 MQTT 主题 charging/spot/SPOT001/command/start 发布启动指令。
  4. 单片机 SPOT001 接收指令，启动充电。
  5. 单片机向 charging/spot/SPOT001/status 上报状态 CHARGING，包含 sessionId。
  6. (可选) 单片机向 charging/spot/SPOT001/command/ack 发布成功回执。
  7. 后端更新会话状态，前端界面同步更新。

5. 项目结构 (简要)

. 项目根目录
├── charging_web_app/         # 前端 Next.js 应用
│   ├── src/
│   ├── public/
│   └── package.json
├── springboot-init-main/     # 后端 Spring Boot 应用
│   ├── src/
│   │   ├── main/
│   │   │   ├── java/com/yupi/project/
│   │   │   └── resources/
│   │   └── test/
│   ├── doc/                      # 项目文档 (如数据库DDL, 阶段计划等)
│   └── pom.xml
└── README.md                 # 本文件

6. 后续工作与展望

  • 完善各模块的单元测试和集成测试。
  • 进一步优化 API 文档和错误处理机制。
  • 根据实际运营需求，增加更细致的统计报表功能。
  • 考虑引入更高级的 MQTT 特性，如QoS、遗嘱消息等。
  • 前端 UI/UX 持续打磨，提升用户体验。