Implementation of Machine-to-Machine Solutions Using MQTT Protocol in Internet of Things (IoT) Environment to Improve Automation Process for Electrical Distribution Substations in Colombia

In order to incorporate smart elements into distribution networks at ITELCA laboratories in Bogotá-Colombia, a Machine-to-Machine-based solution has been developed. This solution aids in the process of low-cost electrical fault location, which contributes to improving quality of service, particularly by shortening interruption time spans in mid-voltage grids. The implementation makes use of MQTT protocol with an intensive use of Internet of things (IoT) environment which guarantees the following properties within the automation process: Advanced reports and statistics, remote command execution on one or more units (groups of units), detailed monitoring of remote units and custom alarm mechanism and firmware upgrade on one or more units (groups of units). This kind of implementation is the first one in Colombia and it is able to automatically recover from an N-1 fault.

基于MQTT协议的轻量化文本信息分发技术研究

随着卫星通信网络的发展,基于卫星通信网络实现手机、平板电脑等移动通信设备之间的通信成为研究的热点。由于其采用无线电波进行信号传输,且需要经过多个中继站进行信号的转发和处理,导致存在网络延时大、丢包率高以及信道狭窄等问题。针对文本信息在卫星通信网络下的分发过程存在效率低下、可靠性不高的问题,设计一种基于MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)协议的轻量化文本信息分发技术。该技术使用MQTT协议作为消息传输协议,在文本信息分发前对MQTT协议进行主题设计、发布订阅机制设计、设备连接设计以及设备心跳设计,确保设备之间的连通性;在文本信息的分发过程中,设计数据校验加密算法、文本信息轻量化处理方法和离线消息存储机制,保证文本信息分发的安全性、可靠性。实验结果表明:相较于传统的基于JSON数据的文本信息分发技术,该技术在提高文本信息分发效率的同时,可确保信息分发的安全性、完整性和稳定性。

基于国密算法的MQTT安全机制研究与实现

针对现有MQTT协议缺乏有效身份认证以及数据以明文形式传输的问题,提出了一种基于国密算法SM2,SM3,SM4的MQTT安全保护方案。通过SM2算法实现客户端与MQTT Broker之间的双向身份认证;通过SM4算法加密MQTT协议中用户名、密码、主题的消息内容等数据;通过SM3算法保证MQTT协议传输数据的完整性。将自主可控的国产密码技术应用到MQTT协议中,可有效提升该协议的安全防护能力。安全性分析和实验结果表明,所提方案在解决了MQTT协议安全问题的同时,也可以满足实际的应用需求。

基于MQTT协议的智能家居模块化拓展系统

为增强智能家居系统的便捷性,不破坏原有智能家居系统的结构便可增加新用户、新终端设备,设计了一种基于MQTT协议的智能家居模块化拓展系统。系统选用MQTT协议统一管理网关和用户,网关选用STM32F103RCT6作为微处理器统一管理终端设备。同时,云平台、微信小程序、网关通信选用MQTT协议实现远程传输,实现应用端微信小程序对家居设备状态可视化展示和控制管理的功能。实验结果表明,增加新用户、新终端设备操作简单,经济高效,为用户节省了大量资金。

基于MQTT协议的城轨车辆智能设备IoT平台设计与开发

为提升城轨车辆调试车间对新型数字化智能设备的管理与应用,解决使用智能设备记录数据不完整、技术人员无法实时监控设备工作状态的问题,设计开发了一种基于MQTT协议的城轨车辆智能设备IoT平台。该平台采用前后端分离开发模式,后端使用SpringBoot+Mybatis-Plus框架,前端使用Vue+Element-UI技术,使用MQTT轻量化协议与车间智能设备建立通信连接,采用Mysql和Redis非关系型数据库完成对设备数据的快速存取,实现对智能设备现场工作状态全过程可追踪的信息化管理。该平台设计提高了现场车间对智能设备管理的效率和安全性,有助于进一步建设数字化调试产线。

基于树莓派与MQTT的智能网关设计

针对物联网环境终端节点数据传输协议多样化、网络服务中心化的问题,设计了一种基于MQTT协议的协处理网关。网关选取树莓派作硬件平台,以嵌入式可移动设备为基础,基于MQTT协议事件发布订阅的消息传输模型,构建了集成服务代理、数据管理、协议转换、状态监测等功能的系统结构,建立了由感知层、服务层、应用层的通信链路,并完成了网关系统整体配置与消息发布订阅模型的设计,实现了网关、感知设备和用户的双向通信。实验测试显示:智能网关能建立稳定的通信连接,准确完成数据的接收与发送,实现多点间的数据通信,数据传输过程稳定,在测试过程中未出现信息丢失。MQTT协议结构的智能网关实现了消息双方在时间、空间及同步的解耦。网关缓解了中心化网络服务带来的堵塞,提高了数据的通用处理能力,提升了数据传输效率。

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。

MQTT协议在移动互联网即时通信中的应用

移动互联网下的即时通信应用现今已经成为人们日常沟通必不可少的工具,然而作为其开发基础的即时通信协议却始终没有一个统一的标准,已有的即时通信协议都不能够很好的适应移动互联网网络环境不稳定,低带宽高延迟,设备计算能力差等特点.MQTT协议作为一种基于发布/订阅模型的轻量级消息传输协议,在移动平台具有节省流量和能耗,可扩展性强的优点.本文首先介绍了当前一些主流的即时通信协议,指出了它们在移动互联网环境下存在哪些缺陷;之后研究了MQTT协议的消息格式与使用方式,并与已有的即时通信协议进行了对比;最后基于MQTT协议,对即时通信应用的两项核心功能IM和Presence进行了设计和实现,并经过测试表明使用MQTT协议能够在移动互联网环境下提供比传统即时通信协议更少的带宽耗费和更良好的用户体验.

Android平台基于MQTT协议的推送机制

Android平台的迅速崛起对消息推送技术提出了更严峻的挑战.传统的推送通知方式主要有Polling,SMS Push,IP Push三种,但对Android平台上的应用来说,这些推送方式都有各自的短板.针对该情况,首先对Android平台上几种推送机制进行了分析,之后着重对基于MQTT协议的推送机制进行研究,最后借助IBM提供的开源工具Mosquitto通过编码加以实现.经实验测试,证明基于MQTT协议的推送机制效率高,功耗低,可以稳定地用于Android平台上的应用.

基于MQTT的物联网网关双向通信系统设计

针对物联网(IoT)自身复杂的网络体系以及物联网通信协议不标准化问题,设计一种基于消息队列遥测传输(MQTT)协议的物联网网关双向通信系统。该系统以Node.JS为运行平台,采用MongoDB与Redis非关系型数据库完成对数据的快速存取,通过分别对物联网平台和网关进行模块划分,实现网关与平台之间的设备认证、网关模型建立、数据上传与下发以及设备心跳。对系统进行功能和性能测试,结果表明:MQTT协议可实现网关与平台的双向通信,可同时接收500个设备的连接请求。

面向移动互联网的“SIP over MQTT”优化传输机制研究

SIP协议作为多媒体应用中的主要文本通信协议,其传统的传输机制已经难以适应移动互联网低带宽,不稳定的网络环境.针对上述问题,研究和设计了一种面向移动互联网的SIP节流传输机制:一方面运用MQTT协议将原始双通道传输改进为单通道传输,另一方面对SIP协议的保活及信令压缩进行优化.移动终端发出的SIP消息将通过MQTT协议的传输通道进行网络传输,由MQTT代理完成对消息体的解析和转发,最后由SIP服务器进行处理.通过上述优化设计,大大节省了SIP数据传输过程中的流量消耗,降低了移动设备对网络带宽、计算资源以及功耗的要求,提高了SIP终端应用的性能体验.

基于MQTT物联网消息推送系统

随着物联网技术的发展和移动终端的普及,人们更加希望能够随时随地方便地获取信息和服务。本文旨在研究一种物联网消息推送系统,选用适合物联网的消息协议——MQTT,通过消息中间件,采用发布/订阅机制实现消息推送。相比于传统拉取方式,基于MQTT的物联网消息推送系统更加及时、高效、省流量、省资源。

基于MQTT协议的移动冷库智能监控系统设计

随着人们对生鲜果蔬需求的增加,我国冷链物流得到快速发展。移动冷库由于其综合成本低,使用方便灵活的优势得到广泛的应用。针对移动冷库分布式、全方位监控的需求,设计了基于MQTT协议的智能移动冷库监控系统。该系统将物联网技术、传感器技术和无线通信技术等诸多技术相结合,采用MQTT协议实现冷库与用户之间消息传递,可实时监测冷库的运行参数,并能远程控制冷库工作模式,设定目标温度,极大提高冷库的智能化水平,具有较大的应用价值。

基于MQTT的企业消息推送系统

消息推送系统在实现企业办公自动化方面有着重要的作用,通信协议和系统架构的设计是企业消息推送系统性能优化的关键因素.传统的标准化协议方案在移动互联网领域的应用存在着实现复杂和流量消耗大等缺点.针对这一问题,结合企业消息推送系统的特点,采用物联网领域的轻量级协议MQTT来设计企业消息推送系统的通信协议,通过设计MQTT话题区分社交通知、即时消息和状态呈现等功能,在满足了应用需求的同时保证了协议的简单易实现和流量消耗小等适用于移动互联网的优势.另一方面,在传统的对称和非对称设计的服务器架构之上,提出了信息上非对称和功能上对称的系统架构,为企业消息推送系统的构建提供了一个详细的解决方案.该方案在满足系统设计需求的同时提高了系统的可扩展性.

基于MQTT协议的物联网岸电监控系统

目前港口岸电系统地域分布较广且供电运行数据无法及时掌握。针对这一问题,设计并开发一种基于MQTT协议的物联网岸电监控系统,利用前端数据采集装置对供电系统的供电运行参数、用户信息、电力信息、设备状态等数据进行实时采集,经过数据处理和封装打包后,采用移动4G模块将封装好的数据通过MQTT协议上传至云端服务器,数据传输采用MD5数据加密算法,实现前端数据采集设备和监控系统之间的可靠数据通信,实时监控岸电系统运行状态,同时利用手机App对岸电系统参数进行实时监控与参数修改,增强物联网岸电监控系统的灵活性和便捷性。

基于MQTT协议的智能网关设计

为了解决远程设备与云平台之间的数据交互及远程监控的问题,文中设计一种基于MQTT协议的智能网关。该智能网关以单片机STM32F407和4G模块EC20为核心,使用网关的RS 485接口获取设备端的ModBus数据;通过MQTT协议将数据经4G模块上传到云平台,并能够将云平台下发的控制指令转发给设备端,实现远程设备与云平台之间的数据交互;同时用户可以通过PC网页监测设备的运行信息。采用MQTT协议作为网关与云平台之间的通信,ModBus协议作为设备与网关之间的通信,通过两种协议的结合能够提高数据传输的效率,节省网络流量,并且为低带宽以及不稳定网络环境中的远程设备提供稳定的网络服务。经测试,基于MQTT协议的智能网关网络通信稳定可靠,具有很好的应用前景。

基于MQTT的物联网系统消息发布/订阅方法研究

针对MQTT协议在物联网系统发布/订阅方法中会造成很多无用消息的推送,增加服务器的负载和通信带宽的问题,结合基于内容的发布订阅中根据事件内容来指定订阅条件的思想,将基于内容进行发布的消息给予特定的主题,将基于内容的订阅作为约束条件,而订阅方去订阅约束条件所对应主题的消息。消息过滤器接收到发布方消息后通过约束条件进行消息过滤,过滤后的消息根据其对应的主题进行消息发布。订阅方可以根据自己的需求表达订阅信息,避免无用消息的推送,使通信更加灵活高效。

基于MQTT的DALI照明扩展系统的设计与实现

基于数字可寻址接口(DALI)的照明系统以其专业、灵活等特点在智能照明领域取得了广泛的应用,但由于DALI系统受灯具容量的限制,制约了它的应用范围。利用MQTT协议在物联网系统中的应用优势,提出了一种基于MQTT协议的DALI照明扩展系统,将MQTT协议与DALI系统结合起来,在现有的DALI系统中接入DALI网关,各网关通过发布、订阅的方式实现了多个DALI系统的组网以及APP端对DALI扩展系统的远程监控。

基于MQTT+IOT Hub的农业信息采集平台设计

采用MQTT协议,借助百度云的物接入服务IOT Hub,设计了一种农业信息采集平台.经过多次测试验证:用户只要在有网络连接的条件下登录该平台,利用农场里布控的各种传感设备,就可通过Web网站和Android客户端随时随地监测农场环境的实时数据,并可灵活控制农场的各种输出设备,实现对农场的远程管理.