安科瑞 鮑靜君

　　摘要：MQTT是一個基于客戶端-服務(wù)器的消息發(fā)布/訂閱傳輸協(xié)議,， 優(yōu)點(diǎn)是輕量，簡單,，開放和易于實現(xiàn)的,，這樣的特點(diǎn)在于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中就十分適用，這也是它在物聯(lián)網(wǎng)中被廣泛應(yīng)用的原因之一,。而物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的電表-adw300就可以基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),，通過mqtt服務(wù)器，實時向客戶平臺推送所監(jiān)測的設(shè)備的工作狀態(tài),。保障用電設(shè)備能夠安全,、可靠的運(yùn)行。

　　關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng),；mqtt服務(wù)器,；可靠；

　　引言

　　物聯(lián)網(wǎng)（Internent of things）,，網(wǎng)上熱詞稱為,，“物品與物品之間都存在網(wǎng)絡(luò)",，它是基于互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上去延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò),，形成新的概念——物聯(lián)網(wǎng)。其物品與物品之間進(jìn)行信息交互和通信,，又被稱為,，物物相息。物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知,，識別技術(shù)與普適計算等通信感知技術(shù),，被廣泛的應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)融合中。

　　一,、MQTT協(xié)議

　　1.MQTT通訊協(xié)議的概念

　　MQTT協(xié)議（Message Queuing Telemtry Transport）,，又稱消息隊列遙測傳輸協(xié)議,，是一種基于發(fā)布/訂閱模式的“輕量級"通訊協(xié)議，它是構(gòu)建與Tcp/IP協(xié)議上,，1999年發(fā)布的通訊協(xié)議,。MQTT的優(yōu)點(diǎn)在于，可以以很少的代碼和有限的帶寬,，為連接遠(yuǎn)程設(shè)備提供實時可靠的消息服務(wù),。作為一種低能耗、低帶寬占用的實時通訊協(xié)議,，使其在物聯(lián)網(wǎng),、小型設(shè)備、移動應(yīng)用等方面有較廣泛的應(yīng)用,。

　　MQTT服務(wù)器（消息代理）,，常見的mqtt服務(wù)器并不是宏觀的機(jī)房里一堆柜子，而是基于Erlang/OTP平臺開發(fā)的一個軟件,，然后有電腦等等設(shè)備運(yùn)行這個軟件,。直觀的理解成運(yùn)行了 MQTT 消息服務(wù)器軟件的一臺服務(wù)器或一個服務(wù)器集群。

　　主要的功能是：如下圖1-1所示,。

　?。?）接受來自客戶端的網(wǎng)絡(luò)連接

　　（2）接受客戶端發(fā)布的信息

　?。?）處理來自客戶端的訂閱和退訂的請求

　?。?）向訂閱的客戶轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用程序的消息。

圖1-1

　　二,、MQTT協(xié)議網(wǎng)絡(luò)傳輸

　　MQTT會構(gòu)建底層網(wǎng)絡(luò)傳輸,，它將建立的客戶端和服務(wù)器連接，,，提供應(yīng)該有序的,，無損的，基于字節(jié)流的雙向傳輸發(fā)送數(shù)據(jù)的時候,，MQTT會把與之相關(guān)的服務(wù)質(zhì)量（Qos）和主題名（Topic）關(guān)聯(lián),。

　　（1）協(xié)議原理

　　MQTT協(xié)議通訊過程,，需要客戶端和服務(wù)器共同完成,，一共有三個身份，發(fā)布者（Publish）,，代理（Broker）,、訂閱者（Subscribe），其中消息發(fā)發(fā)布者和訂閱者都可以是客戶端，消息代理是mqtt服務(wù)器,。

　?、費(fèi)QTT的實現(xiàn)方式

　　Topic：主題，可以理解為消息的類型,；

　　Payload：消息內(nèi)容,，可以理解為具體要使用的數(shù)據(jù)內(nèi)容

　　②MQTT客戶端

　　一個使用mqtt協(xié)議的運(yùn)用程序或設(shè)備,，它是基于mqtt服務(wù)器端的網(wǎng)絡(luò)連接,，常用于發(fā)布信息，訂閱發(fā)布信息,，退訂或刪掉應(yīng)用程序的消息,，斷開與服務(wù)器連接。

　?。?） MQTT協(xié)議特性

　　協(xié)議是工作在低帶寬,、不可靠的網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程傳感器和控制設(shè)備通訊而設(shè)計的協(xié)議，它具備以下主要的幾項特性：

　?、偈褂冒l(fā)布/訂閱消息模式,，提供一對多的消息發(fā)布，解除應(yīng)用程序耦合,。

　?、趯ω?fù)載內(nèi)容屏蔽的消息傳輸。

　?、凼褂肨cp/IP提供網(wǎng)絡(luò)連接,。

　　④有三種消息發(fā)布服務(wù)質(zhì)量,，消息發(fā)布（Qos：0至多一次,，1至少一次，2只有一次）

　?、菪⌒蛡鬏?、流量需求小。

圖2-1

　　三,、MQTT服務(wù)器與終端監(jiān)測設(shè)備通訊交流

　　很多的電表都是通過接網(wǎng)關(guān)的方式,，是設(shè)備與mqtt服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，而ADW系列中,，幾款電表中的一款——ADW300電表,，本身具備上網(wǎng)的功能有4G和wifi兩種,，它們通過物聯(lián)網(wǎng)卡或局域網(wǎng)的方式,，使設(shè)備具備了聯(lián)網(wǎng)的功能，減少設(shè)備連接網(wǎng)關(guān)再上服務(wù)器瑣碎的過程，實現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng),。

　?。?） ADW300無線計量儀表

　　ADW300無線計量儀表主要用于計量低壓網(wǎng)絡(luò)的三相有功電能，具有體積小,、精度高,、功能豐富等優(yōu)點(diǎn)，并且可選通訊方式多,，可支持RS485通訊和Lora,、NB、4G,、wifi等無線通訊方式,，增加了外置互感器的電流采樣模式，從而方便用戶在不同場合進(jìn)行安裝使用,?？伸`活安裝于配電箱內(nèi)，實現(xiàn)對不同區(qū)域和不同負(fù)荷的分項電能計量,、運(yùn)維監(jiān)管或電力監(jiān)控等需求,。

     （2）標(biāo)準(zhǔn)化MQTT協(xié)議

　　①訂閱（subscription）

　　訂閱包含主題篩選器（Topic Filter）和服務(wù)質(zhì)量（QoS）,。訂閱會與一個會話（Session）關(guān)聯(lián),。一個會話可以包含多個訂閱。每一個會話中的每個訂閱都有一個不同的主題篩選器,。

　?、跁挘╯ession）

　　每個客戶端與服務(wù)器建立連接后就是應(yīng)該會話客戶端和服務(wù)器之間有狀態(tài)交互，會話存在與一個網(wǎng)絡(luò)之間,，也可能在客戶端和服務(wù)器之間跨越多個連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)連接,。

　　③主題名（Topic name）

　　連接到一個應(yīng)用程序消息的標(biāo)簽,，該標(biāo)簽與服務(wù)器的訂閱相匹配服務(wù)器會將消息發(fā)送給訂閱所匹配標(biāo)簽的每一個客戶端

　?、軘?shù)據(jù)上傳（Data upload）

　　電表無線傳輸做到了小型傳輸、流量需求小,，這款電表的數(shù)據(jù)上傳流程簡潔,，（詳細(xì)見附錄）將多余的數(shù)據(jù)上傳步驟優(yōu)化，促使定制化數(shù)據(jù)上傳,，其中包含了常用的電參量數(shù)據(jù),、信號強(qiáng)度、有功需量,、電壓電流變比,、溫度,、DI狀態(tài)、電壓電流諧波畸變率,、尖峰平谷電能等等,。

　　四.總結(jié)

　　 綜上所述，在現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大環(huán)境下,，MQTT服務(wù)器的已經(jīng)陸續(xù)被各個商家企業(yè)采用,，因為MQTT服務(wù)器與mqtt協(xié)議能夠滿足他們智能化管理需求。很多企業(yè)的一些生產(chǎn)車間配電柜都需要使用無線設(shè)備監(jiān)測用電設(shè)備的工作狀態(tài),，而企業(yè)的生產(chǎn)車間大多是分散獨(dú)立的用電設(shè)備,，若每個設(shè)備都安裝網(wǎng)關(guān)，那改造的成本是很大的資金,。所以大部分企業(yè)為了節(jié)約成本常常會安裝一批用于無線監(jiān)控用電設(shè)備的電表——ADW300,，通過傳感器對電纜以及生產(chǎn)線的各種設(shè)備參數(shù)進(jìn)行采集，主要包含電流,、電壓等電參量數(shù)據(jù),，并且將獲得的數(shù)據(jù)實時上傳到MQTT服務(wù)器云端，然后通過物聯(lián)網(wǎng)平臺和數(shù)據(jù)庫訂閱mqtt服務(wù)器端主題,，來獲取終端監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù),，實現(xiàn)終端和云端的雙向通信，搭建強(qiáng)大的數(shù)據(jù)通道,，獲得的數(shù)據(jù)被存儲到MQTT服務(wù)器的云數(shù)據(jù)庫中,，能夠保證數(shù)據(jù)的安全性,搭建用電管理和顯示系統(tǒng)，通過云技術(shù),、大數(shù)據(jù),、互聯(lián)網(wǎng)將獲得的數(shù)據(jù)顯示到前臺，用戶可以通過登錄手機(jī)APP,、電腦頁面等實時監(jiān)控設(shè)備和電纜的電力數(shù)據(jù)情況,。

　　附錄：

　　ADW300-4G的數(shù)據(jù)上傳流程圖

　　參考文獻(xiàn)

　　［1］企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版