lingyunxsh/mqtt_power
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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）
    • MQTT通信日志查看（查询、审计所有MQTT消息）
    • 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), Spring AOP (用于日志)
  • 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
    • 配置文件外部化: application.yml 在打包时已配置为外部化，并会复制到 target/config/application.yml。在生产环境部署时，可以将此文件放置于 JAR 包同级目录的 config 文件夹下 (例如: your_app_dir/config/application.yml)，Spring Boot 将自动加载。或者，您也可以通过 --spring.config.location 启动参数来指定外部配置文件的具体路径，例如：java -jar your_app.jar --spring.config.location=file:/path/to/your/external/application.yml。
    • 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

根据后端服务的实际MQTT通信实现，主题约定如下：

4.2.1. 上行消息 (单片机 -> 后端)

所有类型的上行消息，包括设备状态更新、心跳以及对后端指令的执行回执 (ACK)，都统一发送到以下主题：

  • 统一上行主题格式: yupi_mqtt_power_project/robot/status/{spotUid}

    • {spotUid}: 充电桩/车位的唯一标识符 (例如 ESP32_SPOT_001，必须与后端系统中注册的设备ID一致)。

  • 消息格式 (Payload): JSON。 消息体结构应与后端 com.yupi.project.model.dto.mqtt.RobotStatusMessage 类对应。通过消息体内的字段来区分具体的消息含义。

    示例 - 常规状态更新 (如移动中、充电中、空闲等) 或心跳包 (Heartbeat):

    {
  "robotUid": "ESP32_SPOT_001",
  "actualRobotStatus": "CHARGING", // 设备当前状态, 如 IDLE, MOVING, CHARGING, COMPLETED, FAULTED
  // 以下为可选的详细状态，根据实际需求和后端处理逻辑添加
  "voltage": 220.5, // 充电时相关
  "current": 5.1,   // 充电时相关
  "power": 1.12,    // kW, 充电时相关
  "energyConsumed": 0.5, // kWh, 本次充电已消耗电量
  "errorCode": 0,   // 0表示无错误，其他值表示特定错误类型
  "activeTaskId": "session_xyz123" // 如果设备当前正在执行某个任务或会话，上报其ID
}

    示例 - 对后端指令的ACK (成功):

    {
  "robotUid": "ESP32_SPOT_001",
  "taskId": "backend_task_789",    // 对应后端指令中的taskId
  "status": "SUCCESS",            // 指令执行结果: SUCCESS 或 FAILURE
  "message": "Command executed successfully",
  "actualRobotStatus": "IDLE", // ACK发生时，设备的当前核心状态
  "activeTaskId": "session_abc456" // 可选，如果ACK与特定会话相关
}

4.2.2. 下行指令 (后端 -> 单片机)

后端服务向特定单片机下发指令时，使用以下主题格式。单片机应订阅其自身的这个专属指令主题。

  • 统一下行指令主题格式: yupi_mqtt_power_project/robot/command/{spotUid}

    • {spotUid}: 目标充电桩的唯一标识符。

  • 消息格式 (Payload): JSON。 JSON消息体内部包含了具体的指令类型和所需参数。

    示例 - 移动到车位指令 (MOVE_TO_SPOT): 此指令指示机器人移动到指定车位。机器人到达后将自动进入充电状态。

    {
  "commandType": "MOVE_TO_SPOT", 
  "taskId": "backend_task_id_for_ack_789", // 供单片机ACK时使用的任务ID
  "target_spot_uid": "SPOT_UID_001" // 目标车位ID (单片机仅用于确认，主要由 spotUid 主题参数决定目标)
  // "sessionId": "session_abc_123" // 可选，如果需要在payload中也传递会话ID
}

    示例 - 停止充电指令 (STOP_CHARGE):

    {
  "commandType": "STOP_CHARGE",
  "taskId": "backend_task_id_for_ack_000",
  "sessionId": "session_abc_123" // 关联的充电会话ID
}
    • 单片机处理逻辑: 单片机收到消息后，需解析JSON负载，识别 commandType，提取 taskId (用于后续ACK)，并获取其他指令参数来执行相应操作。 对于 MOVE_TO_SPOT，到达后自动转换为 CHARGING 状态。

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. 移动控制 (如果机器人需要物理移动)。
  5. 充电启停控制 (继电器等硬件操作，停止充电时需要)。
  6. 状态监测与实时上报:
    • 收到 MOVE_TO_SPOT 后，状态变为 MOVING 并上报。
    • 到达目标车位后，状态变为 CHARGING 并上报，同时对 MOVE_TO_SPOT 指令进行ACK。
    • 收到 STOP_CHARGE 后，停止充电，状态变为 COMPLETED (或 IDLE) 并上报，同时对 STOP_CHARGE 指令进行ACK。
  7. 心跳包定时发送。
  8. 故障检测与上报。
  9. 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 (更新后)

  1. 用户在前端 App 请求在车位 SPOT001 进行充电。
  2. 后端服务验证，创建充电会话 sessionId=789，状态为 REQUESTED。
  3. 后端分配机器人，创建 MOVE_TO_SPOT 任务 (例如 taskId=task_move_123)，并将机器人DB状态更新为 MOVING，会话状态更新为 ROBOT_ASSIGNED。
  4. 后端向 MQTT 主题 yupi_mqtt_power_project/robot/command/SPOT001 发布 MOVE_TO_SPOT 指令，payload 包含 taskId=task_move_123。
  5. 单片机 SPOT001 接收指令： a. 将其内部状态更新为 MOVING。 b. 向上行主题 yupi_mqtt_power_project/robot/status/SPOT001 上报状态 MOVING。 c. (模拟)执行移动。 d. 移动到达后，将其内部状态更新为 CHARGING。 e. 向上行主题发送 ACK 消息，确认 taskId=task_move_123 完成，消息中 actualRobotStatus 为 CHARGING。 f. (可选，或由ACK消息覆盖) 再次向上行主题上报状态 CHARGING，包含 sessionId。
  6. 后端接收到 MOVE_TO_SPOT 任务 ( taskId=task_move_123) 的 ACK (其中机器人状态为 CHARGING): a. 将 RobotTask ( taskId=task_move_123) 标记为 COMPLETED。 b. 将机器人 SPOT001 在数据库中的状态更新为 CHARGING。 c. 将充电会话 sessionId=789 的状态更新为 CHARGING_STARTED，并记录充电开始时间。
  7. 前端界面同步更新，显示充电已开始。

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。
  • MQTT通信日志模块：
    • (可选) 进一步优化Payload的展示，例如对JSON格式的Payload进行美化或提供折叠/展开功能。
    • (可选) 根据实际需求，考虑日志数据的定期归档或清理策略的实现。
  • 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。