🔧 Назначение
Сервер обеспечивает удалённое управление устройствами, подключёнными по WebSocket. На этапе тестирования к нему также подключено веб-приложение, через которое пользователь может:
-
видеть состояние устройств;
-
получать телеметрию;
-
отправлять команды боксам и станциям.
После этапа испытаний сервер будет использоваться в фоновом режиме без пользовательского интерфейса, взаимодействуя с другим внешним сервером, который будет принимать решения и передавать команды.
💡 Общая концепция
Система построена на взаимодействии трёх компонентов:
-
Устройства (например,
esp01иesp02) подключаются к серверу через WebSocket и отправляют телеметрию в формате JSON. -
Сервер Flask + WebSocket, принимает подключения, проверяет авторизацию и отправляет команды в формате JSON.
-
Веб-интерфейс (временно) — позволяет оператору вручную управлять системой и тестировать работу в реальном времени.
⚙️ Структура сервера
1. Веб-интерфейс (Flask)
-
Аутентификация пользователей через логин/пароль (
bcrypt,Flask-Login). -
Маршруты:
-
/login,/logout,/— вход, выход, главная страница; -
/send_command— отправка команд устройствам; -
/get_telemetry— получение телеметрии от устройства.
-
2. WebSocket-сервер (на websockets)
-
Ожидает подключения устройств.
-
Выполняет аутентификацию по имени и паролю.
-
Принимает и сохраняет телеметрию.
-
Обрабатывает отключения.
-
Поддерживает словарь
authenticated_clients, где хранится информация об активных соединениях.
3. Передача команд
Функция send_command_to(...) отправляет JSON-команду подключённому устройству в формате:
json{ "command": "servo1", "value": "90" } { "command": "servo1", "value": "90" }
Команды отправляются асинхронно, но обёрнуты в threading + eventlet, чтобы не мешать работе Flask-сервера.
🗃 Структура базы данных (data.json)
jsonК{ "users": [ { "id": 1, "username": "admin", "password_hash": "..." // bcrypt-хеш } ], "devices": [ { "name": "esp01", "type": "box", "password": "1234", "status": "offline" }, { "name": "esp02", "type": "station", "password": "5678", "status": "offline" } ] } Пояснение:
-
users— список зарегистрированных пользователей. -
devices— список устройств с типом (например,box,station), паролем для авторизации и текущим статусом (online/offline/работаети т. д.).
📡 Протокол обмена
Устройства:
-
Подключаются через WebSocket.
-
При подключении отправляют:
json{ "type": "auth", "name": "esp01", "password": "1234" }{ "type": "auth", "name": "esp01", "password": "1234" }
-
Периодически отправляют телеметрию:
json{ "type": "telemetry", "status": "работает", "servo1": 90, "servo2": 90, "button1": "released", "button2": "pressed" }{ "type": "telemetry", "status": "работает", "servo1": 90, "servo2": 90, "button1": "released", "button2": "pressed" }
Сервер:
-
Отвечает командами по запросу пользователя или другого сервиса:
json{ "command": "servo1", "value": "90" }{ "command": "servo1", "value": "90" }
Преимущества архитектуры
-
📱 Временный веб-интерфейс — идеален для настройки, тестирования и отладки.
-
🔌 WebSocket + JSON — обеспечивает лёгкую интеграцию с микроконтроллерами и внешними системами.
-
🧩 Гибкая архитектура — легко адаптируется под будущее масштабирование и внешнее API.
⏭️ Что дальше
Следующим этапом будет реализация производственного варианта, где этот сервер станет низкоуровневым компонентом, а управление устройствами будет происходить через центральный управляющий сервер, без участия пользователя напрямую.
Код программы
from flask import Flask, render_template, request, redirect, url_for, flash, jsonify from flask_login import LoginManager, login_user, login_required, logout_user, current_user, UserMixin import bcrypt import asyncio import threading import json import websockets import eventlet import eventlet.wsgi app = Flask(__name__) app.secret_key = 'supersecretkey123' last_telemetry = {} login_manager = LoginManager() login_manager.init_app(app) login_manager.login_view = 'login' DATA_FILE = 'data.json' # Чтение и запись данных def load_data(): with open(DATA_FILE, 'r', encoding='utf-8') as f: return json.load(f) def save_data(data): with open(DATA_FILE, 'w', encoding='utf-8') as f: json.dump(data, f, indent=2, ensure_ascii=False) # Пользователь для Flask-Login class User(UserMixin): def __init__(self, id_, username): self.id = id_ self.username = username @login_manager.user_loader def load_user(user_id): data = load_data() for u in data['users']: if str(u['id']) == user_id: return User(u['id'], u['username']) return None @app.route('/login', methods=['GET', 'POST']) def login(): if request.method == 'POST': username = request.form['username'] password = request.form['password'].encode('utf-8') data = load_data() for u in data['users']: if u['username'] == username and bcrypt.checkpw(password, u['password_hash'].encode('utf-8')): user = User(u['id'], username) login_user(user) return redirect(url_for('index')) flash("Неверный логин или пароль") return redirect(url_for('login')) return render_template('login.html') @app.route('/logout') @login_required def logout(): logout_user() return redirect(url_for('login')) @app.route('/') @login_required def index(): data = load_data() devices = [(d['name'], d['status']) for d in data['devices']] return render_template('index.html', devices=devices, username=current_user.username) authenticated_clients = {} async def ws_handler(websocket): name = None try: message = await websocket.recv() print(f"message {message}") data = json.loads(message) if data.get('type') != 'auth': await websocket.send(json.dumps({"error": "auth_required"})) return name = data.get('name') password = data.get('password') all_data = load_data() device = next((d for d in all_data['devices'] if d['name'] == name), None) if not device or device['password'] != password: await websocket.send(json.dumps({"error": "unauthorized"})) return print(f"✅ Устройство {name} подключилось") authenticated_clients[name] = websocket # Обновим статус в JSON device['status'] = 'online' save_data(all_data) async for message in websocket: data = json.loads(message) if data.get('type') == 'telemetry': status = data.get('status', 'unknown') print(f"📡 Телеметрия от {name}: {status}") device['status'] = status last_telemetry[name] = data save_data(all_data) except websockets.exceptions.ConnectionClosed: print(f"❌ {name} отключился") finally: if name: authenticated_clients.pop(name, None) all_data = load_data() device = next((d for d in all_data['devices'] if d['name'] == name), None) if device: device['status'] = 'offline' save_data(all_data) # Новый маршрут для получения телеметрии @app.route('/get_telemetry') @login_required def get_telemetry(): device_name = request.args.get('device') if device_name in last_telemetry: return jsonify(last_telemetry[device_name]) return jsonify({"error": "no data"}) async def send_command_to(name, command, value=None): # Делаем value необязательным ws = authenticated_clients.get(name) if not ws: return False # Формируем команду в зависимости от наличия value if value is not None: cmd_json = json.dumps({ "command": command, "value": str(value) }) else: cmd_json = json.dumps({ "command": command }) await ws.send(cmd_json) return True @app.route('/send_command', methods=['POST']) @login_required def send_command(): name = request.form.get('device_name') command = request.form.get('command') value = request.form.get('value', None) # Безопасное получение value if not name or not command: flash("Заполните обязательные поля") return redirect(url_for('index')) try: loop = asyncio.new_event_loop() asyncio.set_event_loop(loop) success = loop.run_until_complete(send_command_to(name, command, value)) loop.close() if success: flash(f"Команда {command} отправлена") else: flash("Устройство offline") except Exception as e: flash(f"Ошибка: {str(e)}") return redirect(url_for('index')) def start_websocket_server(): loop = asyncio.new_event_loop() asyncio.set_event_loop(loop) async def server(): async with websockets.serve(ws_handler, '0.0.0.0', 8765): await asyncio.Future() # run forever loop.run_until_complete(server()) if __name__ == '__main__': # Запуск WebSocket сервера в отдельном потоке t = threading.Thread(target=start_websocket_server, daemon=True) t.start() # Запуск Flask сервера eventlet.wsgi.server(eventlet.listen(('', 5000)), app)
ссылка на оригинал статьи https://habr.com/ru/articles/923820/
Добавить комментарий