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。

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协议的远程可控直流稳压电源设计

针对原有直流稳压电源只能线性调节、线下使用的缺点,设计了可远程控制的直流稳压电源。基于物联网和嵌入式技术,通过MQTT协议对电源进行实时控制,由STM32高性能处理器和运算放大器TLV1805等器件组成控制电路,实现输出电压的步进调节。测试结果表明,该电源精度高、纹波小、操作简单,能够满足线上线下实验教学的需求,提高仪器设备的智能化水平。

基于Tamarin的MQTT协议安全性分析方法

MQTT是物联网中被广泛应用的消息传输协议,其安全性问题备受关注。当前MQTT协议安全性分析主要面向协议实现平台,缺少面向协议标准的安全性测试,导致协议标准本身存在的安全缺陷难以发现。针对该问题,采用协议形式化分析技术,提出了一种基于Tamarin的MQTT协议安全性分析方法。该方法首先面向MQTT协议3.1.1标准,构建了协议状态机,并依据Tamarin语法规则,完成了形式化描述;然后针对保密属性和认证属性,给出了MQTT协议需要满足的安全属性引理描述;最后,基于Dolev-Yao威胁模型在Tamarin中完成了对47种协议安全属性的验证。结果显示有9种保密属性违反和29种认证属性违反,对结果进行攻击测试,验证了该方法对MQTT协议安全性分析的有效性,并提出了一种基于身份重认证的优化改进方案。

基于MQTT协议的电力营销数据远程共享方法

针对电力营销用户数据逐渐增加、数据传输能力无法满足共享需求、数据丢包率较高与完整度较差的问题,设计基于MQTT协议的电力营销数据远程共享方法。通过电力营销数据清洗获取有效电力营销数据,剔除无用数据。将MQTT协议作为数据共享平台支撑层,优化数据远程共享平台结构。使用对称加密算法对处理后的数据进行加密,将处理后的数据导入数据远程共享平台中,由此平台完成数据的共享。实验结果表明,该方法使用后,数据丢包率与完整度问题均得到改善,同时提升了数据共享安全性。

基于MQTT的通用传感器传输系统设计

阐述数据在物联网传输、显示过程中的问题,采用MQTT网络传输的协议,结合VUE前端技术和百度Echart图表显示技术,实现传感器数据的快速采集、上传和显示。

Netty的MQTT协议消息系统的设计与实现

MQTT协议体积较小,耗电量通常较低,因此,可以用极少的代码、带宽为连接远程物联网设备提供可靠的实时消息服务,支持大多数平台,适用于硬件资源受限设备、带宽有限、不可靠网络环境使用。因而,MQTT协议支持QoS、轻量、节省带宽、易于实现等特性已经成为IoT通信标准。该文基于Netty技术,分析IoT MQTT协议消息系统的设计与实现过程,对MQTT协议消息系统的设计上的功能性和非功能性需求做出全面分析,做出总体架构设计,从服务器终端实现、消息代理服务器实现方面研究MQTT协议消息系统的模块功能,最终,对MQTT协议消息系统进行功能与性能测试。

基于MQTT协议的数据中心动环系统数据采集器设计

本文针对数据中心动环系统设备类型多、数据接口形式多样等特点,设计了一种数据中心动环系统设备前端数据采集的采集器,给出了模拟量采集接口、开关量输出接口、RS422接口、LVDS接口等典型硬件接口设计,以及数据采集器的软件系统架构。该数据采集器能够实现与配电、精密空调、温湿度、漏水等动环系统设备的数据采集功能,并通过MQTT协议实现与云平台的数据双向通信。

基于MQTT的分布式多任务星载应用消息交互方案

随着互联网+低轨卫星的到来,传统卫星由于在轨处理弱、通信机制单一、载荷及应用数据交互复杂等不能满足未来卫星的功能需求,因此,实现数据快速交互共享、数据实时处理、载荷及应用通信服务接口统一等已成为新的挑战。文章提出了基于MQTT通信协议的数据交互系统方案,实现了多个任务应用及各类载荷的通信和消息共享;应用交互功能服务开发简便、灵活,可快速将并发载荷及应用接入平台。该方案提供了统一通信交互接口,不仅可以实现消息的可靠传输,而且降低了应用程序及载荷的耦合程度,易于后续功能的开发、迭代升级、应用部署。

船舶机舱边缘计算系统通信技术的研究及开发

本文针对边缘设备与云平台之间的数据交互,从当前智能机舱相关系统的数据通信需求出发,提出一种基于物联网边缘计算系统框架的智能机舱边缘计算系统内设备通信方案,设计一种面向该边缘系统中运用于边缘设备的双向数据通信系统软件并进行测试,证明智能机舱边缘系统方案的可行性。

基于在线机器学习平台的嵌入式智能控制系统

基于在线机器学习平台和嵌入式开发板,设计了一种具备实时监控环境信息能力的智能控制系统。借助MQTT传输协议所构建出的智能系统,可通过虚拟开关及语音方式控制办公和家庭场景下的各类电子设备,并通过对颜色卡片的感应识别一键切换系统场景。该系统可应用在配置了红外、蓝牙和无线控制模块的智能家居或机器人控制领域里,用于在软硬件资源受限的场景下提升系统的智能化程度。测试结果表明该智能控制系统能根据用户需求控制智能化设备,具有一定的实用性和可扩展性,可应用于物联网和机器人研究领域。

基于物联网远程监控的太阳能定向跟踪系统设计

设计了一种基于物联网远程监控的太阳能定向跟踪系统,分别对太阳能定向跟踪系统本体和远程监控系统进行了设计与开发,采用离线和实时控制两种方式,通过监控数据计算当前的太阳高度角和方位角,调整光伏板的倾角,从而提高太阳能光伏板的发电率。对该装置设备层的太阳能定向跟踪系统本体采用框架式结构设计,并通过模糊PID算法对跟踪装置电机进行调控;对应用层的远程监控系统采用B/S架构设计,使用MQTT协议与云平台进行数据交互,用户可直接通过浏览器访问监控系统,实现太阳能定向跟踪系统的远程状态检测、实时控制、数据管理等功能。经测试,用户能通过该监控系统控制和监控太阳能定向跟踪系统的运行,满足太阳能定向跟踪系统远程监控的要求,系统具有较高的实用性。

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.