使用 Node-RED 处理 MQTT 数据
Shifan Yu
Node-RED 是一个可视化的编程工具，可以创新和有趣的方式将硬件设备、API 和在线服务等连接起来。它提供了一个基于浏览器的编辑器，通过调色板中广泛的节点将流程轻松连接起来，而这些节点只需通过一次点击即可部署到其运行时。
除 HTTP、WebScoket 等一些基础的网络服务应用节点外，Node-RED 还提供对于 MQTT 协议的连接支持。目前同时提供了一个 MQTT 的订阅节点和 MQTT 的发布节点，订阅节点用于数据的输入，而发布节点可以用于数据的输出。
本文将介绍使用 Node-RED 连接到 MQTT 服务器，并对 MQTT 数据进行过滤和处理后再将其发送至 MQTT 服务器的完整操作流程。读者可以快速了解如何使用 Node-RED 对 MQTT 数据进行简单的流处理。
Node-RED 安装
Node-RED 无论是在你本地的电脑上，还是树莓派等设备，亦或是云端服务器，都可以快速安装和使用，下面将使用两种比较常见的安装方式：
使用 npm 进行全局安装：
npm install -g --unsafe-perm node-red
使用 Docker 进行安装：
docker run -it -p 1880:1880 --name mynodered nodered/node-red
运行
如果使用的是 npm 进行的全局安装，那么在提示安装成功后，只需要在全局运行 node-red 命令就可以立即启动 Node-RED。
无论是使用 Docker 还是 npm 在启动成功后，我们只需要打开浏览器，输入当前地址加 1880 端口号，即可打开 Node-RED 的浏览器编辑器页面，例如在本地运行的话，打开浏览器，输入 http://127.0.0.1:1880，当看到如下图所示页面后，说明 Node-RED 已经成功启动：
在 Node-RED 中使用 MQTT
本文将使用 EMQ 提供的 免费公共 MQTT 服务器，该服务基于 MQTT 物联网云平台 - EMQX Cloud 创建，服务器接入信息如下：
- Broker: broker-cn.emqx.io
- TCP Port: 1883
- WebSocket Port: 8083
在下面的功能演示中，我们将提供一个使用 Node-RED 来处理接收到的包含温湿度信息的 JSON 数据，然后对温度值进行规则判断，当温度发生改变的时候，就将当前发生改变的温度值通过 MQTT 再次发送出去的简单使用案例。
连接 MQTT 服务器
我们首先在左侧菜单栏中，拖拽一个 MQTT in 的节点到页面中，双击节点后，右侧出现一个编辑 MQTT 节点的配置页面，我们根据内容提示，新建一个连接信息后，再填入 MQTT 的其它连接信息后，点击 Done 按钮后，即可保存该节点信息。
对 MQTT 数据进行处理
接入数据：我们拖拽一个 JSON 节点到页面中，可以在 JSON 节点的配置页面中，配置一个 Action，我们设置为 Always convert to JavasScript Object，因为我们无法确定发送过来的数据是一个 JSON 格式的数据还是一个 JSON 字符串，因此第一步都将接收到的消息进行一个 JSON 转换。配置完成后，我们将该节点与 MQTT in 节点进行连接。
过滤数据
我们配置完成格式化发送过来的消息数据后，我们就可以拖拽一个 filter 节点到页面中，同样双击节点后，在配置页面中配置规则，我们先选择一个 Mode，我们设置为 blcok unless value changes，过滤规则为需要当前接收到数据的值发生改变，因为目前数据为 JSON 格式，我们判断的是 JSON 数据内的某一个值，因此我们需要在 Property 这里设置值为 msg.payload.temperature 配置完成后我们点击 Done 按钮来保存数据过滤节点的配置，最后将该节点连接到上一步配置完成后的 JSON 节点。
使用模版
当过滤完数据后，同样拖拽一个 template 节点到页面中，双击节点后来配置模版内容，使过滤完成后的数据，能通过模版将数据进行输出。当然也可以不需要这个步骤，直接将过滤后的数据进行输出。
发送经过处理后的 MQTT 数据
完成以上对数据的处理和过滤后，最后我们再来将处理完成后的数据使用 MQTT 将其发送出去，拖拽一个 MQTT out 的节点到页面中，填入和 MQTT in 节点相同的连接信息，配置一个用户接收数据的 Topic，最后保存完成后，再将其和 template 节点进行连接，点击右上角的 Deploy 按钮，即可对当前规则应用进行在线部署。
功能测试
在完成整个流数据处理的功能编排以后，我们使用 MQTT 5.0 客户端工具 - MQTTX 来测试和验证该功能的可用性。我们新建一个连接，连接到刚才在 Node-RED 中配置的 MQTT 云服务地址，然后输入 MQTT in 节点内的 Topic 来发送一条消息，使 Node-RED 能够接收到我们发送的 MQTT 数据。
然后我们再在 MQTTX 中订阅一个在 MQTT out 节点内配置的 Topic，用于接收处理过的消息数据。当发送一条包含了温湿度的消息数据后，我们可以接收到一条根据我们设定的消息模版发送过来的消息，再次发送就无法接收到。
因为此时温度值没有发生变化，当我们再次修改温度值后，就会发现我们又接收到了一条包含提醒温度值发生变化的消息。
总结
至此，我们完成了安装并使用 Node-RED 连接到 MQTT 云服务，以及对 MQTT 消息数据进行过滤和处理，最后再将处理完成后的数据消息发送至 MQTT 服务器的全部流程。
Node-RED 的交互和使用方式，即用 UI 方式描述通用业务逻辑，可以降低非专业开发人员的上手门槛，使用一个可视化工具快速地创建需要的复杂执行任务，可以通过简单 Node 即节点连接构建出复杂的任务，特别是针对一些物联网的应用场景，都很有帮助。