基于消息队列遥测传输协议的通信终端设计与实现

遵循易用、安全和低功耗的设计理念,基于消息队列遥测传输协议(message queuing telemetry transport, MQTT)设计一个智能语音可交互也可独立运行的通信系统。该系统实现终端设备的一键拨号、常用号码存储、定位和循迹等功能,也可通过智能语音交互拨号。系统的功能实现主要依托于云原生分布式物联网接入平台(erlang/enterprise/elastic MQTT broker, EMQ X)、微信小程序的应用程序,硬件设备开发主要基于树莓派、音频编解码芯片WM8960和A9G通信模块。实践证明:该系统有较好的可靠性和稳定性,基本满足通信的需求,系统的开发对于解决老年人数字鸿沟问题有一定的帮助。

基于消息队列遥测传输的智能书包设计

为适应社会的智能信息化发展,提高学生学习效率,增强学生安全防护,进行了智能书包的设计。设计以STM32为主控模块,集成SIM通信及定位模块、无线射频模块、多传感器融合模块、显示模块,通过电路设计以及软件编程实现书本检测、位置及健康信息监测、实时定位和紧急呼救功能。基于消息队列遥测传输协议,实现书包的超长距离通信传输,并搭建与设计应用层管理平台,进一步实现服务器消息的存储转发以及应用层可视化功能。对本设计实现的原理机进行测试,表明本设计可使书包实现书本检测、学生健康情况上报等智能化功能,同时具有易于集成、系统稳定、操作简单等特点。

基于消息队列遥测传输的推送系统

现有消息推送系统存在安全漏洞、个性化智能推送不足等问题。为此,基于消息队列遥测传输(MQTT)技术,提出一种消息推送系统,采用轻量的MQTT协议实现消息推送,包括安全认证和多样化智能推送设计,既能保证系统安全,又能根据用户个性化需求和消息传递性能要求,智能选择合理的消息发送方式和消息通信模式。测试结果表明该系统推送成功率高,消息发送和接收时间短。

基于消息队列遥测传输和椭圆曲线加密的物联网身份验证方案

为了研究物联网(IoT)资源受限环境下的身份验证,提出一种分布式轻量级IoT身份验证和授权框架.主要在IoT中利用消息队列遥测传输(MQTT)的概念来进行基于广播的数据传输,采用基于使用控制(UCON)的访问控制进行设备认证,并利用椭圆曲线加密(ECC)的轻量级性质,将其与访问控制机制相结合.实验采用应用自动化验证(AVISPA)和访问控制策略测试(ACPT)工具,形式化与非形式化的分析验证了所提方案的有效性.结果表明该方案可以抵御多种不同攻击,且在计算成本方面也具有优势,未涉及模运算和异或运算,适用于资源受限设备.

基于代理重加密的消息队列遥测传输协议端到端安全解决方案

针对消息队列遥测传输(MQTT)协议缺乏保护物联网(Io T)设备间通信信息的内置安全机制,以及MQTT代理在新的零信任安全理念下的可信性受到质疑的问题,提出了一种基于代理重加密实现MQTT通信中发布者与订阅者间端到端数据安全传输的解决方案。首先,使用高级加密标准(AES)对传输数据进行对称加密,以确保数据在整个传输过程中的机密性;然后,采用将MQTT代理定义为半诚实参与方的代理重加密算法来加密传输AES对称加密使用的会话密钥,从而消除对MQTT代理的隐式信任;其次,将重加密密钥生成的计算工作从客户端转移到可信第三方,使得所提方案适用于资源受限的Io T设备;最后,使用Schnorr签名算法对消息进行数字签名,以提供数据来源的真实性、完整性和不可否认性。与现有MQTT安全方案相比,所提方案用和不提供端到端安全性的轻量级方案相当的计算和通信开销获取了MQTT通信的端到端安全特性。

基于消息队列遥测传输协议的灌溉系统

现有物联网应用领域存在性能差、安全性低、个性化智能推送不足等问题,为此,基于消息队列遥测传输(message queuing telemetry transport,MQTT)协议、NodeMCU开发板、阿里钉钉APP,提出一种自动灌溉系统。采用高级加密标准(advanced encryption standard,AES)与MD5信息摘要算法改进MQTT数据传输协议,实现数据的安全推送与交互、作物的远程智能灌溉与数据的实时监测,既保证了数据安全稳定高速地传输,用户又能根据个性化需求和消息传递性能要求,满足农业生产中的规模化的自动灌溉作业。测试结果表明,该系统安全性强、推送成功率高,消息发送和接收时间短,系统的可扩展性强,此外开发成本方面也具有较大的优势,可以满足目前物联网发展的需求。

基于消息队列遥测传输协议的智能家居消息中间件设计

针对智能家居系统中不同设备间没有统一的通信和消息传递标准,导致对这些异构设备进行管理和控制困难的问题,设计了基于消息队列遥测传输(MQTT)协议的智能家居消息中间件(MOM),采用基于主题的发布/订阅机制实现消息的推送,为智能家居中各设备提供轻量级的实时可靠的消息传递。首先建立了智能家居消息中间件的架构,包括设备端、监控端及代理服务器;其次设计了消息代理服务器为客户端提供服务的工作流程;最后针对分层级的消息主题设计了基于树结构和树遍历算法的订阅关系管理。实现时充分考虑跨平台、可移植及对多编程语言的支持。测试结果表明该消息中间件能很好满足智能家居系统中消息有效传递的需求。

基于MQTT的遥测数据无线传输

针对目前遥测数据处理系统存在的单节点管道测试数据的采集、传输和管理在多节点、动态移动化测试下会存在数据包丢失和不适用的问题,提出了基于消息队列遥测传输(MQTT)协议的遥测数据无线传输方法。该方法通过采用服务质量等级1(QoS1)解决了传统遥测传输中使用用户数据报协议(UDP)在传输过程中存在的丢包问题,通过设置标志位去重的算法解决了数据包可能出现的重复问题。仿真测试结果表明,该方法在数据传输压力测试过程中,没有出现数据丢失的情况;通过在客户端标志位判定的方法不会对数据包传输过程造成影响,满足传输效率要求,达到设计的预期效果。

利用MQTT通信实现图像广播功能

图像广播功能不仅可以降低项目建设成本,而且能够提高图像采集设备的利用效率。为有效解除应用程序耦合及简化代码复杂度,本文提出一种基于MQTT通信的图像广播功能的方案。该系统采用EMQX软件搭建MQTT服务端,使用paho-mqtt客户端库创建客户端应用程序,并采用BASE64对图像进行编解码。测试结果表明,该图像广播系统基本达到了设计要求。

基于物联网的浮标锚链闭环全生命周期管理辅助决策系统

为提高浮标锚链全链条信息协作能力,设计一种基于消息队列遥测传输(Message Queuing Telemetry Transport,MQTT)的浮标锚链闭环全生命周期管理辅助决策系统。该系统采用前后端分离技术(Nginx消息代理、Redis会话缓存)实现了系统Web应用框架,大幅提升系统的敏捷性、复用性和可维护性。通过在北海航海保障中心营口航标处部署实施,可实时识别记录新型锚链全生命周期信息,实现锚链堆场分布、航道分布、制造商分布等辅助决策支持,提高浮标锚链的智能监管能力与使用效率。

基于物联网技术的设施农业环境监控系统设计

通过使用消息队列遥测传输(MQTT)协议,将前端硬件、云服务器端及移动终端连接在一起,完成对设施农业环境的远程实时监控。在一个生态仿真箱里实现了智慧农业中的恒温恒湿系统,系统的前端硬件以ESP32为控制核心,由传感器模块、设备控制模块组成,实现数据的采集和传输;云服务器端采用阿里云服务器,有数据接收、存储、分析的能力,并担任MQTT协议中信息生产者和信息管理者的角色;手机移动终端安装阿里云APP,可实时查看环境情况,发送设备控制指令。经测试,整个系统运行稳定、使用简单、实时性高,用户能有效地对设施农业环境进行远程实时监控。

油库多源设备数据采集和处理系统设计研究

为解决大规模成品油库异构设备的数据采集和实时处理问题,创新性地设计了一种针对成品油库的通用化、高可用性的工业实时数据采集和处理系统,以定义异构数据采集的四层架构,并规范油库设备设计的四层级编码和数据格式化处理规则。按照开放平台通信统一架构(OPC UA)标准协议,对油库多源异构设备进行数据采集和协议转换。利用消息队列遥测传输(MQTT)协议与云平台进行数据转发和传输,同步提出采集的高可用性策略,实现多源异构设备设施与平台端大规模数据的实时采集和交互。云平台端利用Kafka、Storm、MySQL和Redis实现大规模实时数据的高速处理。该系统在多座大型成品油库试点应用,实现对油库安全生产的实时数据采集、处理和预警推送,采集监控点超过5000个,测试数据采集和处理最大时延低于1.5 s。应用结果证实了该系统的有效性。

一种压力机远程信息化解决方案

本文论述了一种针对压力机运行状态信息的采集、远程传输、远程监控和数据信息分析的远程信息化解决方案。利用工业物联网关和物联网编程开发工具Node-RED软件,以及通过基于客户端、服务器的消息发布/订阅传输协议MQTT互联网通讯,实现压力机的远程信息化管理。

基于MQTT协议的电力物联网络边缘网关通信架构优化设计研究

针对现有方法应用效果不佳的问题,文章提出一种基于消息队列遥测传输(Message Queuing Telemetry Transport,MQTT)协议的电力物联网络边缘网关通信架构。首先,部署电力物联网络边缘网关通信场景,便于通信数据传输和任务收集。其次,基于MQTT协议构建物联网络边缘网关通信框架,以避免资源消耗的问题。最后,采用分层结构协议与MQTT协议结合的方式优化物联网边缘网关跨层通信拥塞机制。实验结果表明,该架构优化效果更佳,不仅可以提升电力物联网的整体性能,而且可以为智能电网的智能化、自动化管理提供有力支持。

MQTT协议在机舱监测报警系统中的应用

为了探究消息队列遥测传输(Message Queuing Telemetry Transport, MQTT)协议在机舱监测报警系统中应用的可行性,基于机舱监测报警系统的发展现状,结合MQTT协议的工作流程及使用特点,对MQTT协议在机舱监测报警系统中实船应用的案例进行分析。结果表明:采用MQTT协议传输信息到监测报警系统,所需要的通信电缆较少,能够传输的信号量明显增加,可显著降低船舶建造和后期运营维护成本。研究成果可为未来机舱监测报警系统的应用发展提供一定参考。

基于MQTT的智能家居控制系统

物联网技术的发展,深刻影响着人们的日常生活。为了提高居家的安全性、便利性,对物联网通信和智能家居进行了研究,设计了一套基于消息队列遥测传输协议(Message Queuing Telemetry Transport,MQTT)的智能家居控制系统。设计思路是以STM32微控制器为核心,控制多种传感器获取环境中的温湿度、烟雾等环境信息数据;以ESP8266为网关,通过MQTT协议将相关数据发送到云平台;借助微信小程序实时显示室内环境信息,并控制室内灯及窗户等家具设备。测试结果表明,该设计可以预防危险情况的发生,满足智能家居控制的基本需求。

基于广域信息分析的电力调度信息可视化通信系统设计

设计并提出一种基于广域信息分析的电力调度信息可视化通信系统,该系统通过实时数据采集与门控循环单元(Gated Recurrent Unit,GRU)神经网络模型,结合灰狼优化算法(Grey Wolf Optimizer,GWO),预测电力调度信息。系统采用消息队列遥测传输(Message Queuing Telemetry Transport,MQTT)协议保障数据传输的安全性与实时性,并提供一个3维可视化用户界面,提高信息的可访问性和决策效率。

Mosquitto大文件传输方式的研究与改进

针对Mosquitto当前传输方式在消息推送时占用内存随消息订阅者个数的增加而上升的问题,设计并实现了一种适用于大文件类型消息传输并降低服务器内存消耗的传输方式。实验结果显示,当存在100个消息订阅者、消息长度为25 MB左右时,与Mosquitto的传输方式相比,新的传输方式的内存消耗仅为前者的6%左右。这表明该传输方式有效控制了消息订阅者增加对内存消耗造成的影响。

MQTT发布/订阅消息机制在Arduino传感节点的实现

本文介绍一种全新的物联网通信协议——基于发布/订阅范式的消息队列遥测传输协议的原理、组成和实现。研究在计算和通信能力受限的基于单片机的物联网节点上,实现基于MQTT的数据传递。

采用区块链的物联网数据共享方案

针对物联网(IoT)数据共享过程中存在的安全漏洞和隐私泄露风险,提出一种基于区块链的物联网数据共享方案.采用数据的不可篡改、分布式存储、隐私保护、可追溯及访问控制,将消息队列遥测传输(MQTT)作为通信协议和中间件,并为其提供身份认证和主题权限管理.结合国产加密算法实现密钥交换、数据摘要和加密传输,通过区块链记录设备的行为,在提高可信度的同时提供追溯的能力,采用智能合约对数据和主题进行共享和管理,实现链上链下数据协同保障数据的一致性.通过系统原型实现与测试,结果表明:该方案能够确保物联网设备之间共享数据时的安全性和隐私性,满足物联网应用性能需求,具有可行性.