一种基于MQTT协议的自动配置的物联网系统

本发明涉及物联网系统，具体为一种基于mqtt协议的自动配置的物联网系统。

背景技术：

1、随着物联网技术的快速发展，越来越多的设备被连接到互联网上，形成了一个庞大的物联网系统。然而，由于不同厂商生产的设备之间存在差异，导致这些设备之间难以实现互操作性。此外，由于物联网系统中存在大量的设备，手动配置这些设备会耗费大量的人力和时间；

2、为此我们提出一种基于mqtt协议的自动配置的物联网系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于mqtt协议的自动配置的物联网系统，具备自动配置的优点，解决了背景技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于mqtt协议的自动配置的物联网系统，系统包括物联网终端、物联网网关、mqtt服务器和应用云端，其中：

3、物联网终端通过第一网络通信协议与物联网网关连接，并向物联网网关发送设备信息，所述设备信息包括设备类型、设备标识、设备功能和设备状态；

4、物联网网关通过第二网络通信协议与mqtt服务器连接，并根据设备信息生成mqtt主题，所述mqtt主题由设备类型、设备标识和设备功能组成，并向mqtt服务器发布或订阅mqtt消息，所述mqtt消息包括消息类型、消息标识、消息质量和消息内容；

5、mqtt服务器转发mqtt消息，并根据mqtt主题将mqtt消息分发给相应的订阅者；

6、应用云端通过第三网络通信协议与mqtt服务器连接，并订阅或发布mqtt消息，并根据业务需求，向物联网网关发送指令或数据；

7、物联网网关根据设备控制指令或数据共享指令，从应用云端获取设备控制文件，并根据第一网络通信协议对物联网终端进行控制或数据共享，所述设备控制文件包括文件类型、文件标识、文件版本和文件内容。

8、优选的，所述第一网络通讯协议为zigbee、bluetooth、wi-fi或lorawan协议之一；所述设备控制文件包括设备配置文件、物联网网关的维护文件以及加密数字证书的更新；其中，所述设备配置文件用于实现对工业设备的自动配置，所述物联网网关的维护文件用于实现对物联网网关的自动维护，所述加密数字证书用于实现对mqtt通讯数据的加密和认证。

9、优选的，所述物联网网关通过第一网络通讯协议获取接入其的工业设备的设备id或者状态数据，并根据网络变量映射表将其映射为mqtt主题；其中；

10、所述物联网网关通过gprs发布mqtt消息，所述mqtt服务端向所述应用云端转发所述物联网网关发布的消息，所述应用云端通过订阅接收所述物联网网关发布的消息；其中，所述物联网网关发布的mqtt消息的负载部分包括该工业设备的设备id以及相应的配置文件加载请求，所述加载请求用于请求加载该设备id对应的设备配置文件；

11、所述应用云端接收所述mqtt服务端转发的mqtt消息，根据该mqtt消息的负载内容，通过查询对应的设备配置表，发布mqtt消息，所述mqtt服务端转发该mqtt消息，将该设备id对应的设备配置文件转发至订阅该mqtt主题的所述物联网网关；

12、所述物联网网关由所述mqtt服务端接收到该mqtt消息，加载该mqtt消息负载部分的设备配置文件，实现对工业设备的配置。

13、优选的，所述在工业设备接入时，若该工业设备已经存在于网络变量映射表中，则不需要再次发送接入请求；若该工业设备不存在于网络变量映射表中，则需要发送接入请求，并将该工业设备添加到网络变量映射表中。

14、优选的，所述物联网网关从所述云端服务器获取物联网网关维护文件和加密数字证书包括以下步骤：

15、s1、物联网网关发布mqtt消息：

16、所述物联网网关通过gprs发布mqtt消息，所述mqtt服务端向所述应用云端转发所述物联网网关发布的消息，所述应用云端通过订阅接收所述物联网网关发布的消息；其中，所述物联网网关发布的mqtt消息的负载部分包括该物联网网关的设备id以及相应的维护文件和加密数字证书加载请求，所述加载请求用于请求加载该设备id对应的维护文件和加密数字证书；

17、s2、物联网网关发布mqtt消息：

18、所述应用云端接收所述mqtt服务端转发的mqtt消息，根据该mqtt消息的负载内容，通过查询对应的维护文件和加密数字证书表，发布mqtt消息，所述mqtt服务端转发该mqtt消息，将该设备id对应的维护文件和加密数字证书转发至订阅该mqtt主题的所述物联网网关；

19、s3、物联网网关加载维护文件和加密数字证书：

20、所述物联网网关由所述mqtt服务端接收到该mqtt消息，加载该mqtt消息负载部分的维护文件和加密数字证书，并根据第一网络通信协议对工业设备进行控制或数据共享。

21、优选的，所述第二网络通信协议和第三网络通信协议为tcp/ip协议；所述物联网网关通过ssl或者tls加密mqtt通讯数据，再经过tcp网络协议传输。

22、优选的，所述应用云端根据设备信息和业务需求，向物联网网关发送数据共享指令包括以下步骤：

23、m1、应用云端发布数据共享指令：

24、所述应用云端通过gprs发布mqtt消息，所述mqtt服务端向所述物联网网关转发所述应用云端发布的消息，所述物联网网关通过订阅接收所述应用云端发布的消息；其中，所述应用云端发布的mqtt消息的负载部分包括数据共享指令，所述数据共享指令用于指示所述物联网网关将工业设备的数据共享给其他设备；

25、m2、物联网网关获取工业设备数据：

26、所述物联网网关接收所述mqtt服务端转发的mqtt消息，根据该mqtt消息的负载内容，通过第一网络通信协议获取工业设备的数据，并将该数据封装为mqtt消息；

27、m3、物联网网关发布工业设备数据：

28、所述物联网网关通过gprs发布mqtt消息，所述mqtt服务端向其他设备转发所述物联网网关发布的消息，其他设备通过订阅接收所述物联网网关发布的消息；其中，所述物联网网关发布的mqtt消息的负载部分包括工业设备的数据，当网络连接异常时，所述物联网网关将mqtt消息缓存至本地存储器中，并在网络连接恢复后重新发布。

29、优选的，所述应用云端根据设备信息和业务需求，向物联网网关发送设备控制指令包括以下步骤：

30、k1、发布设备控制指令：

31、所述应用云端通过gprs发布mqtt消息，所述mqtt服务端向所述物联网网关转发所述应用云端发布的消息，所述物联网网关通过订阅接收所述应用云端发布的消息；其中，所述应用云端发布的mqtt消息的负载部分包括设备控制指令，所述设备控制指令用于指示所述物联网网关对工业设备进行控制；

32、k2、控制工业设备：

33、所述物联网网关接收所述mqtt服务端转发的mqtt消息，根据该mqtt消息的负载内容，从应用云端获取设备控制文件，并根据第一网络通信协议对工业设备进行控制。

34、优选的，所述还包括一个用户终端，用户终端通过第四网络通信协议与mqtt服务器连接，并订阅或发布mqtt消息，并根据设备信息和业务需求，向应用云端发送查询指令或控制指令。

35、优选的，所述物联网网关根据不同的应用场景和业务需求，动态调整与所述mqtt服务器之间的心跳时间间隔，以平衡连接可靠性和功耗节省；所述物联网设备在没有数据传输时，进入睡眠模式，以降低空闲时的功耗；所述物联网网关通过第一网络通信协议唤醒所述物联网设备，并与其进行数据交换或控制。

36、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

37、1、本发明能够实现对物联网终端的自动配置，提高了配置效率。这意味着用户无需手动配置每个设备，节省了大量的人力和时间成本；

38、2、本发明采用了mqtt协议作为通信协议，能够实现不同厂商生产的设备之间的互操作性。这意味着用户可以在不同厂商生产的设备之间实现数据共享和设备控制，提高了物联网系统的可用性。

39、3、本发明提供了一种基于网络变量映射表的方法，能够实现对工业设备的自动配置。这意味着用户无需手动配置每个工业设备，节省了大量的人力和时间成本；

40、4、本发明提供了一种基于ssl或者tls加密技术的方法，能够保证mqtt通讯数据的安全性。这意味着用户可以放心地在物联网系统中传输敏感数据，降低了数据泄露的风险；

41、5、本发明提供了一种基于gprs技术的方法，能够实现对物联网网关和应用云端之间的通信。这意味着用户可以在任何地方通过gprs网络实现对物联网系统的远程控制和监控；

42、6、本发明还包括一个用户终端，用户终端可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑或其他可连接网络并具有交互界面的设备。这意味着用户可以使用各种终端设备实现对物联网系统的控制和监控。