CN113965399B - 基于mqtt协议的物联网设备数据传输方法 - Google Patents

基于mqtt协议的物联网设备数据传输方法 Download PDF

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Abstract

本发明具体涉及基于MQTT协议的物联网设备数据传输方法，包括：对需接入的物联网设备进行注册，并基于MQTT协议生成对应的数据传输权限；基于物联网设备的业务属性配置对应的数据传输权限和关联设备，以生成对应的数据传输规则引擎；基于物联网设备的数据传输权限获取对应的样例数据；基于样例数据对物联网设备的数据传输规则引擎进行逻辑校验，并基于逻辑校验结果优化对应的数据传输规则引擎；校验通过后，基于各个物联网设备的数据传输规则引擎生成对应的数据传输关系图。本发明中多物联网设备数据传输方法能够保证设备间数据传输规则引擎的有效性和数据传输逻辑的准确性。

Description

基于MQTT协议的物联网设备数据传输方法
技术领域
本发明涉及工业物联网技术领域，具体涉及基于MQTT协议的物联网设备数据传输方法。
背景技术
随着物联网技术的不断发展，越来越多的物联网设备需要接入网络并进行云端控制。在物联网通信协议方面，出现了MQTT (Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输)协议。由于MQTT协议具有简单、轻量、易于实现及其基于发布/接收的消息转发模型等优点，使其逐渐成为物联网设备之间的标准通信协议。
其中，公开号为CN110855774A的中国专利就公开了一种《基于MQTT协议的自动配置的物联网***》，其包括云端服务器、物联网网关以及工业设备，其中工业设备支持第一网络通讯协议，所述物联网网关能够实现第一网络通讯协议与MQTT协议之间的转换，实现与工业设备之间通过第一网络通讯协议传输数据，而通过加密的MQTT协议实现与云端服务器之间的数据传输，即通过物联网网关实现了工业设备的设备信息和MQTT协议话题之间的自动配置。
上述现有方案中的自动配置的物联网***基于MQTT协议实现物联网设备与MQTT协议话题之间的自动配置。但是，基于MQTT协议通信时，除了物联网设备与MQTT协议话题之间的配置，物联网设备之间数据传输规则引擎（数据传输权限和关联设备）的配置同样重要。现有技术中对于物联网设备之间数据传输规则引擎的配置通常采用客户“自定义”的方式实现。然而，由于客户对于物联网设备业务属性的了解有限，使得配置得到的数据传输规则引擎容易存在逻辑错误或者循环逻辑等问题，进而导致物联网设备间的数据传输规则引擎有效性差和数据传输逻辑混乱。因此，如何设计一种能够保证设备间数据传输规则引擎的有效性和数据传输逻辑的准确性的多物联网设备数据传输方法是继续解决的技术问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种基于MQTT协议的物联网设备数据传输方法，从而保证设备间数据传输规则引擎的有效性和数据传输逻辑的准确性。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
基于MQTT协议的物联网设备数据传输方法，包括以下步骤：
S1：对需接入的物联网设备进行注册，并基于MQTT协议生成对应的数据传输权限；
S2：基于物联网设备的业务属性配置对应的数据传输权限和关联设备，以生成对应的数据传输规则引擎；
S3：基于物联网设备的数据传输权限获取对应的样例数据；
S4：基于样例数据对物联网设备的数据传输规则引擎进行逻辑校验，并基于逻辑校验结果优化对应的数据传输规则引擎；
S5：校验通过后，基于各个物联网设备的数据传输规则引擎生成对应的数据传输关系图。
优选的，步骤S1中，物联网设备注册时，配置物联网设备的设备信息，并通过设备密钥或者认证证书对物联网设备进行安全校验。
优选的，设备信息包括设备名称、设备UUID和设备类型中的任意一个或多个。
优选的，步骤S1中，数据传输权限包括发布权限、接收权限和接收和发布权限。
优选的，步骤S2中：物联网设备的数据传输权限为发布权限时，其关联设备为下游设备；物联网设备的数据传输权限为接收权限时，其关联设备为上游设备；物联网设备的数据传输权限为接收和发布权限时，其关联设备为上游设备和上游设备。
优选的，步骤S3中：物联网设备的数据传输权限为发布权限时，样例数据为自身发布的Json样例数据；物联网设备的数据传输权限为接收权限时，样例数据为上游设备发布的Json样例数据；物联网设备的数据传输权限为接收和发布权限时，样例数据为自身发布的Json样例数据和上游设备发布的Json样例数据。
优选的，步骤S3中，若物联网设备对应有多个数据传输规则引擎，则基于对应物联网设备的业务属性对多个数据传输规则引擎的优先级进行排序。
优选的，步骤S4中，逻辑校验包括数据传输顺序校验和循环性数据传输逻辑性校验。
优选的，步骤S5中，在数据传输关系图中，对存在逻辑错误的数据传输规则引擎对应的物联网设备和关联线路进行高亮显示。
优选的，步骤S5中，在数据传输关系图中，选中某一条数据传输路径时，对其对应的物联网设备和关联线路进行高亮显示。
本发明中的多物联网设备数据传输方法与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明通过物联网设备的业务属性配置数据传输权限和关联设备并生成数据传输规则引擎的方式，能够降低因不熟悉设备业务属性而导致数据规则引擎配置错误的概率，进而能够保证设备间数据传输规则引擎的有效性和数据传输逻辑的准确性。
本发明通过对数据传输规则引擎进行逻辑校验的方式，进一步保证数据传输规则引擎的有效性和逻辑准确性。最后，本发明通过生成数据传输关系图的方式，能够直观的展示物联网设备在数据传输配置过程中的逻辑关系，有利于用户获取设备间数据传输规则引擎的数据传输逻辑以完成相应操作或调整，从而能够辅助提升物联网设备数据传输的效果。
本发明在物联网设备存在多个数据传输规则引擎时，通过物联网设备的业务属性对数据传输规则引擎的优先级进行排序，以进一步保证数据传输规则引擎的有效性和逻辑准确性。同时，通过数据传输顺序校验和循环性数据传输逻辑性校验的方式，能够更好的识别数据传输规则引擎存在的逻辑错误，从而进一步提升物联网设备数据传输的效果。
附图说明
为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为物联网设备数据传输方法的逻辑框图；
图2为实例中第一次生成的数据传输关系图；
图3为实例中第二次生成的数据传输关系图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
实施例：
本实施例中公开了一种基于MQTT协议的物联网设备数据传输方法。
如图1所示，基于MQTT协议的物联网设备数据传输方法，包括以下步骤：
S1：对需接入的物联网设备进行注册，并基于MQTT协议生成对应的数据传输权限；
S2：基于物联网设备的业务属性配置对应的数据传输权限和关联设备，以生成对应的数据传输规则引擎；
S3：基于物联网设备的数据传输权限获取对应的样例数据；
S4：基于样例数据对物联网设备的数据传输规则引擎进行逻辑校验，并基于逻辑校验结果优化对应的数据传输规则引擎；
S5：校验通过后，基于各个物联网设备的数据传输规则引擎生成对应的数据传输关系图。
在本发明中，通过物联网设备的业务属性配置数据传输权限和关联设备并生成数据传输规则引擎的方式，能够降低因不熟悉设备业务属性而导致数据规则引擎配置错误的概率，进而能够保证设备间数据传输规则引擎的有效性和数据传输逻辑的准确性。同时，本发明通过对数据传输规则引擎进行逻辑校验的方式，进一步保证数据传输规则引擎的有效性和逻辑准确性。最后，本发明通过生成数据传输关系图的方式，能够直观的展示物联网设备在数据传输配置过程中的逻辑关系，有利于用户获取设备间数据传输规则引擎的数据传输逻辑以完成相应操作或调整，从而能够辅助提升物联网设备数据传输的效果。
具体实施过程中，物联网设备注册时，配置物联网设备的设备信息，并通过设备密钥或者认证证书对物联网设备进行安全校验。具体的，设备信息包括设备名称、设备UUID和设备类型。
在本发明中，通过安全校验的方式进一步保证物联网设备的安全性，从而能够辅助提升保证物联网设备数据传输的效果。
具体实施过程中，数据传输权限包括发布权限、接收权限和接收和发布权限。
具体的，物联网设备的数据传输权限为发布权限时，其关联设备为下游设备；
物联网设备的数据传输权限为接收权限时，其关联设备为上游设备；
物联网设备的数据传输权限为接收和发布权限时，其关联设备为上游设备和上游设备。
物联网设备的数据传输权限为发布权限时，样例数据为自身发布的Json样例数据；
物联网设备的数据传输权限为接收权限时，样例数据为上游设备发布的Json样例数据；
物联网设备的数据传输权限为接收和发布权限时，样例数据为自身发布的Json样例数据和上游设备发布的Json样例数据。
具体实施过程中，若物联网设备对应有多个数据传输规则引擎，则基于对应物联网设备的业务属性对多个数据传输规则引擎的优先级进行排序。
具体实施过程中，逻辑校验包括数据传输顺序校验和循环性数据传输逻辑性校验。具体的，对于存在逻辑错误的数据传输规则引擎，可通过手动调整的方式修改。
实际通信过程中，当一个物联网设备配置多个数据传输规则引擎时，数据传输规则引擎的优先级无法判断，导致数据传输时存阻塞、规则重复、部分规则不生效等问题。
为此，本发明在物联网设备存在多个数据传输规则引擎时，通过物联网设备的业务属性对数据传输规则引擎的优先级进行排序，以进一步保证数据传输规则引擎的有效性和逻辑准确性。同时，通过数据传输顺序校验和循环性数据传输逻辑性校验的方式，能够更好的识别数据传输规则引擎存在的逻辑错误，从而进一步提升物联网设备数据传输的效果。
具体实施过程中，在数据传输关系图中，对存在逻辑错误的数据传输规则引擎对应的物联网设备和关联线路进行高亮显示。在数据传输关系图中，选中某一条数据传输路径时，对其对应的物联网设备和关联线路进行高亮显示。
在本发明，通过高亮显示的方式直观的展示存在逻辑错误的数据传输规则引擎，以及物联网设备在数据传输配置过程中的逻辑关系，有利于用户获取设备间数据传输规则引擎的数据传输逻辑以完成相应操作或调整，从而能够辅助提升物联网设备数据传输的效果。
为了更好的说明本发明中物联网设备数据传输方法的可行性，公开了如下实例。
一、设备注册
配置需接入的物联网设备信息：
温度传感设备Dev_Temp：设备UUID=131808544513，设备密钥：TKTe****iZmA；
湿度传感设备Dev_Humi：设备UUID=174806854459，设备密钥：XU7M****duKU；
工业空调设备Dev_IAC：设备UUID=131748068425，设备证书：Dev_IAC_cert.crt；
总控设备Dev_MC；设备UUID=748064856254，设备证书：Dev_MC_cert.crt；
烟雾监控设备Dev_Moni：设备UUID=236564856254，设备证书：Dev_Moni_cert.crt；
烟雾传感设备Dev_Mq：设备UUID=174806852654，设备密钥：XUOO****duMM；
报警设备Dev_Ala：设备UUID=748064856254，设备证书：Dev_ Ala _cert.crt；
基于已注册的物联网设备，采用MQTT协议通讯方式，自动生成数据传输权限以及MQTT_ Username连接名及MQTT_ Password密码。数据传输权限包括发布权限、接收权限、接收和发布权限，为后续物联网设备间数据传输权限鉴定。
为物联网设备分配MQTT用户名及MQTT密码和数据传输权限：
温度传感设备Dev_Temp：MQTT_Username=JTt***28; MQTT_ Password=hm***26；
湿度传感设备Dev_Humi：MQTT_Username=JED***68; MQTT_ Password=hm***56；
工业空调设备Dev_IAC：MQTT_Username=JSM***11; MQTT_ Password=hm***33；
总控设备Dev_MC：MQTT_Username=JCC***23; MQTT_ Password=hX***64；
烟雾监控设备Dev_Moni：MQTT_Username=CED***08; MQTT_ Password=hm***56；
烟雾传感设备Dev_Mq：MQTT_Username=OPH***81; MQTT_ Password=hm***33；
报警设备Dev_Ala：MQTT_Username=ZGV***34; MQTT_ Password=hX***64；
其中，数据传输权限的格式为：
接收和发布：/${deviceName}/${ MQTT_Username }/data；
发布权限：/${deviceName}/${ MQTT_Username }/enven；
接收权限：/${deviceName}/${ MQTT_Username }/control；
二、数据传输规则引擎
根据设备的业务属性，配置物联网设备的数据传输规则引擎（数据传输权限和关联设备）：
温度传感设备Dev_Temp：发布权限，下游设备：工业空调设备Dev_IAC；
湿度传感设备Dev_Humi：发布权限，下游设备：工业空调设备Dev_IAC；
工业空调设备Dev_IAC：发布和接收，下游设备：总控设备Dev_MC；
总控设备Dev_MC：发布和接收，下游设备：报警设备Dev_Ala；
烟雾监控设备Dev_Moni：发布和接收，下游设备：报警设备Dev_Ala；
烟雾传感设备Dev_Mq：发布权限，下游设备：烟雾监控设备Dev_Moni；
报警设备Dev_Ala：接收权限，上游设备：总控设备Dev_MC；
当物联网设备的数据传输规则引擎配置完成后，获取每个设备的所关联样例数据，通过配置的数据传输规则引擎逻辑，以数据传输关系图的形式“第一次”展示物联网设备之间数据传输关系，如图2所示，数据传输关系图中具有多条数据传输路径。
对图2中的数据传输关系图进行初次逻辑判断，发现具有接收和发布权限的设备存在缺少数据流的问题，如总控设备的发布权限与工业空调设备和烟雾监控设备接收权限缺失。因此，对物联网设备的数据传输规则引擎进行对修正。
根据设备的业务属性，再次配置物联网设备的数据传输规则引擎：
温度传感设备Dev_Temp：发布权限，下游设备：工业空调设备Dev_IAC；
湿度传感设备Dev_Humi：发布权限，下游设备：工业空调设备Dev_IAC；
工业空调设备Dev_IAC：发布和接收，下游设备：总控设备Dev_MC、报警设备Dev_Ala；
总控设备Dev_MC：发布和接收，下游设备：报警设备Dev_Ala、工业空调设备Dev_IAC、烟雾监控设备Dev_Moni；
烟雾监控设备Dev_Moni：发布和接收，下游设备：报警设备Dev_Ala、报警设备Dev_Ala；
烟雾传感设备Dev_Mq：发布权限，下游设备：烟雾监控设备Dev_Moni；
报警设备Dev_Ala：接收权限，上游设备：总控设备Dev_MC、工业空调设备Dev_IAC、烟雾监控设备Dev_Moni；
基于上述配置，以数据传输关系图的形式“第二次”展示物联网设备之间数据传输关系，如图3所示。
三、优先级排序
逻辑判断后，发现具有接收权限的物联网设备存在多个数据传输规则引擎，因此需要对接收的数据传输规则引擎进行优先级排序或删除重复数据流。其中，报警设备的接收权限有三个数据传输规则引擎，且总控设备与空调设备、烟雾监控设备之间存在循环数据流。
因此，需要对物联网设备的数据传输规则引擎进行优先级进行排序，且每个物联网设备中数据传输规则引擎的优先级是相对的。对于报警设备，设置接收的权限烟雾监控设备，接收的烟雾监控设备对应的数据传输规则引擎优先级为1、总控设备对应的数据传输规则引擎优先级为2、工业空调设备对应的数据传输规则引擎优先级为3。
选中对应的数据传输路径，与之关联的物联网设备及关联路线高亮。
四、逻辑校验
对图3中数据传输关系图的数据传输规则引擎进行数据传输顺序校验和循环性数据传输逻辑性校验，以完成设备间数据传输校验。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。同时，实施例中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。最后，本发明要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.基于MQTT协议的物联网设备数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对需接入的物联网设备进行注册，并基于MQTT协议生成对应的数据传输权限；
S2：基于物联网设备的业务属性配置对应的数据传输权限和关联设备，以生成对应的数据传输规则引擎；
S3：基于物联网设备的数据传输权限获取对应的样例数据；
S4：基于样例数据对物联网设备的数据传输规则引擎进行逻辑校验，并基于逻辑校验结果优化对应的数据传输规则引擎；
通过物联网设备的业务属性对数据传输规则引擎的优先级进行排序；
通过数据传输顺序校验和循环性数据传输逻辑性校验的方式识别数据传输规则引擎存在的逻辑错误；
S5：校验通过后，基于各个物联网设备的数据传输规则引擎生成对应的数据传输关系图。
2.如权利要求1所述的基于MQTT协议的物联网设备数据传输方法，其特征在于：步骤S1中，物联网设备注册时，配置物联网设备的设备信息，并通过设备密钥或者认证证书对物联网设备进行安全校验。
3.如权利要求2所述的基于MQTT协议的物联网设备数据传输方法，其特征在于：设备信息包括设备名称、设备UUID和设备类型中的任意一个或多个。
4.如权利要求1所述的基于MQTT协议的物联网设备数据传输方法，其特征在于：步骤S1中，数据传输权限包括发布权限、接收权限和接收和发布权限。
5.如权利要求4所述的基于MQTT协议的物联网设备数据传输方法，其特征在于，步骤S2中：
物联网设备的数据传输权限为发布权限时，其关联设备为下游设备；
物联网设备的数据传输权限为接收权限时，其关联设备为上游设备；
物联网设备的数据传输权限为接收和发布权限时，其关联设备为上游设备和上游设备。
6.如权利要求5所述的基于MQTT协议的物联网设备数据传输方法，其特征在于，步骤S3中：
物联网设备的数据传输权限为发布权限时，样例数据为自身发布的Json样例数据；
物联网设备的数据传输权限为接收权限时，样例数据为上游设备发布的Json样例数据；
物联网设备的数据传输权限为接收和发布权限时，样例数据为自身发布的Json样例数据和上游设备发布的Json样例数据。
7.如权利要求6所述的基于MQTT协议的物联网设备数据传输方法，其特征在于：步骤S3中，若物联网设备对应有多个数据传输规则引擎，则基于对应物联网设备的业务属性对多个数据传输规则引擎的优先级进行排序。
8.如权利要求7所述的基于MQTT协议的物联网设备数据传输方法，其特征在于：步骤S4中，逻辑校验包括数据传输顺序校验和循环性数据传输逻辑性校验。
9.如权利要求8所述的基于MQTT协议的物联网设备数据传输方法，其特征在于：步骤S5中，在数据传输关系图中，对存在逻辑错误的数据传输规则引擎对应的物联网设备和关联线路进行高亮显示。
10.如权利要求9所述的基于MQTT协议的物联网设备数据传输方法，其特征在于：步骤S5中，在数据传输关系图中，选中某一条数据传输路径时，对其对应的物联网设备和关联线路进行高亮显示。
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