[發(fā)明專利]基于MQTT協(xié)議的微波燒結(jié)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910330530.5
• 申請(qǐng)日: 2019-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN110138842B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王琳;胡健;周建
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L29/08
• 分類號(hào): H04L29/08;H04W4/38;H04W4/70;G05B19/048
• 代理公司: 武漢天力專利事務(wù)所 42208
• 代理人: 吳曉穎

1.基于MQTT協(xié)議的微波燒結(jié)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是：包括監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集傳感器、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、MQTT消息服務(wù)器、流式傳感器數(shù)據(jù)處理平臺(tái)、監(jiān)測(cè)客戶端；所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集傳感器用于采集微波燒結(jié)過程中的狀態(tài)信息，包括功率和溫度，此外使用數(shù)字電位器實(shí)現(xiàn)燒結(jié)功率的遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)；所述物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)用于實(shí)現(xiàn)傳感器的物聯(lián)網(wǎng)接入，通過MQTT客戶端使用移動(dòng)通信網(wǎng)發(fā)布傳感器數(shù)據(jù)；所述MQTT消息服務(wù)器為MQTT消息的發(fā)布、訂閱提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，同時(shí)完成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的持久化；所述流式傳感器數(shù)據(jù)處理平臺(tái)用于實(shí)時(shí)檢測(cè)傳感器數(shù)據(jù)中的異常點(diǎn)，并對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記；所述監(jiān)測(cè)客戶端用于向用戶可視化展示微波燒結(jié)設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，包括Android客戶端和網(wǎng)頁(yè)版的JavaScript客戶端；其中，所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集傳感器包括紅外測(cè)溫儀、電流表，溫度信息采集使用紅外測(cè)溫儀，紅外測(cè)溫儀的位置為燒結(jié)腔體觀察窗的正上方，該紅外測(cè)溫儀將輻射功率轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該信號(hào)在補(bǔ)償環(huán)境溫度之后進(jìn)行模擬輸出，使用Arduino微控制的模擬輸入IO口捕獲該信號(hào)后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到溫度的數(shù)字信號(hào)值；功率信息采集使用電流表采集微波發(fā)生器的陰極電流，電流表使用RS485總線輸出電流值，通過RS485轉(zhuǎn)TTL接入Arduino微控制器，完成電流值的讀取；使用數(shù)字電位器實(shí)現(xiàn)Arduino微控制器對(duì)微波發(fā)生器功率的控制功能，數(shù)字電位器采用型號(hào)的X9C103S；所述流式傳感器數(shù)據(jù)處理平臺(tái)使用Spark Streaming流式大數(shù)據(jù)處理框架，SparkStreaming從MQTT中獲取數(shù)據(jù)，使用Mllib中的流式K-means聚類算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理后的數(shù)據(jù)推送到實(shí)時(shí)儀表板；異常檢測(cè)算法采用自下向上策略的層次聚類算法，它首先將數(shù)據(jù)集中的每個(gè)樣本視為初始聚類簇，然后將距離最近的兩個(gè)聚類簇合并，如此往復(fù)，直至達(dá)到預(yù)設(shè)數(shù)目的聚類簇?cái)?shù)量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MQTT協(xié)議的微波燒結(jié)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是：所述物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)硬件由Raspberry Pi Model 3 B+構(gòu)成，Raspberry Pi 使用USB接口對(duì)接Arduino微控制器獲取其發(fā)送的傳感器數(shù)據(jù)；使用eclipse/paho.mqtt.python庫(kù)在Raspberry Pi中實(shí)現(xiàn)MQTT客戶端，完成MQTT消息的發(fā)布和訂閱；每臺(tái)微波燒結(jié)設(shè)備使用一Arduino微控制器與Raspberry Pi物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)通信，網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的接入控制，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)保存一張節(jié)點(diǎn)接入控制表，包含節(jié)點(diǎn)ID和驗(yàn)證結(jié)果，當(dāng)節(jié)點(diǎn)第一次接入網(wǎng)關(guān)時(shí)，其驗(yàn)證結(jié)果為未驗(yàn)證，當(dāng)該節(jié)點(diǎn)ID被管理平臺(tái)驗(yàn)證通過后，驗(yàn)證結(jié)果修改為允許接入，若該節(jié)點(diǎn)ID被管理平臺(tái)驗(yàn)證失敗后，驗(yàn)證結(jié)果修改為禁止接入，若是黑名單，則驗(yàn)證結(jié)果修改為黑名單，對(duì)于禁止接入和黑名單，網(wǎng)關(guān)收到該節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包后，對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行丟棄處理。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MQTT協(xié)議的微波燒結(jié)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是：所述MQTT消息服務(wù)器由EMQ構(gòu)成，EMQ服務(wù)器配置關(guān)閉匿名登錄并開啟emqx_auth_mysql插件，使用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)中的表mqtt_user進(jìn)行用戶驗(yàn)證和表mqtt_acl進(jìn)行訪問控制驗(yàn)證；MQTT消息采用JSON數(shù)據(jù)交換格式；使用QoS0發(fā)布描述燒結(jié)裝置狀態(tài)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，使用QoS2發(fā)布功率遠(yuǎn)程調(diào)整命令；采用訂閱通配符主題方案訂閱EMQ服務(wù)器上的所有MQTT主題，將收到的消息實(shí)時(shí)存儲(chǔ)到MongoDB數(shù)據(jù)庫(kù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MQTT協(xié)議的微波燒結(jié)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是：所述Android客戶端通過在Service組件中基于eclipse/paho.mqtt.java庫(kù)實(shí)現(xiàn)MQTT客戶端訂閱MQTT消息，然后通過BroadCast將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到前端Layout，完成數(shù)據(jù)的可視化顯示；所述JavaScript客戶端通過eclipse/paho.mqtt.javascript庫(kù)在Web頁(yè)面中實(shí)現(xiàn)MQTT客戶端訂閱MQTT消息，然后將接收到的數(shù)據(jù)通過Web儀表盤組件展示，完成數(shù)據(jù)的可視化展示。