CN111818129B - 一种基于mqtt协议的设备监控方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于MQTT协议的设备监控方法，执行MQTT协议的模块包括设备侧客户端、中介服务器和软件侧客户端，具体包括以下步骤：步骤S1：设备侧和软件侧分别向中介服务器订阅闭环下行消息与闭环上行消息；步骤S2：软件侧向中介服务器发布闭环下行消息，并发送至设备侧；步骤S3：设备侧对接收到的闭环下行消息进行处理，向中介服务器发布闭环上行消息，并发送至软件侧；步骤S4：软件侧接收闭环上行消息，记录发送闭环下行消息与接收闭环上行消息之间的闭环时间间隔，若大于门限值，或者差值大于门限值，则产生相应告警信息，并上报。与现有技术相比，本发明具有提高设备监控的判定结果的稳定性与准确性、扩大设备监控的适用范围等优点。

Description

一种基于MQTT协议的设备监控方法与装置
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，尤其是涉及一种基于MQTT协议的设备监控方法与装置。
背景技术
在物联网IoT的设备层与软件层接口上，HTTP与MQTT是两大主流接口协议。HTTP是网页的事实标准，但是软件与机器之间的接口往往并不适用请求/回答模式，而是需要采用基于发布/订阅模式的MQTT协议。
MQTT是基于二进制消息的发布/订阅编程模式的消息协议，与HTTP、CoAP、XMPP等协议相比，MQTT协议在物联网应用中具有以下优势：
一、MQTT基于TCP，相比CoAP基于UDP，对设备的下行控制更可靠；
二、MQTT基于异步Pub/Sub实现，相比HTTP、CoAP的同步模式，通信时延更小；
三、MQTT拥有针对物联网的QoS机制与Will机制。
但是，与HTTP协议一样，MQTT仍只是物联网的设备层与软件层的接口协议，并不是一种能从软件监控到设备传感与执行层的端到端协议。因此，在MQTT的基础上，需要一种基于MQTT协议的设备监控方法与装置，支持软件层对设备传感与执行层进行端到端监控。
现有技术中公开了一种基于端-边-云架构的社区火灾监测系统，在数据上行中将所述社区火灾监测数据转换为MQTT协议数据格式后汇聚到云网关，在数据下行中由云网关中的阈值预警模块判断是否出现异常。但仅根据火灾监测数据的数值大小来对异常情况进行判断，数据来源较为单一，判断结果容易出现较大误差，同时该方法不是对设备传感与执行层进行端到端通信质量监控的通用性方法。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺少端到端协议、缺乏通用性的缺陷而提供一种基于MQTT协议的设备监控方法与装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于MQTT协议的设备监控方法，执行所述MQTT协议的模块包括设备侧客户端、中介服务器和软件侧客户端，所述设备监控方法具体包括以下步骤：
步骤S1：设备侧客户端向中介服务器订阅协议闭环下行消息与控制闭环下行消息，软件侧客户端向中介服务器订阅协议闭环上行消息与控制闭环上行消息；
步骤S2：软件侧客户端向中介服务器发布所述协议闭环下行消息与控制闭环下行消息，所述中介服务器将协议闭环下行消息与控制闭环下行消息发送至设备侧客户端；
步骤S3：设备侧客户端对接收到的所述协议闭环下行消息与控制闭环下行消息进行处理，向中介服务器发布协议闭环上行消息和控制闭环上行消息，所述中介服务器将协议闭环上行消息和控制闭环上行消息发送至软件侧客户端；
步骤S4：软件侧客户端接收所述协议闭环上行消息与控制闭环上行消息，记录发送协议闭环下行消息与接收协议闭环上行消息之间的协议闭环时间间隔，以及发送控制闭环下行消息与接收控制闭环上行消息之间的控制闭环时间间隔，若协议闭环时间间隔大于第一门限，或者控制闭环时间间隔大于第二门限，或者协议闭环时间间隔和控制闭环时间间隔的差值大于第三门限，则软件侧客户端产生相应告警信息，并上报应用层软件。
所述设备侧客户端接收到所述协议闭环下行消息后，立即生成协议闭环上行消息。
所述设备侧客户端接收到控制闭环下行消息后，根据控制闭环下行消息中包含的控制指令信息，向设备层的相应执行器发出相应的控制指令，并生成控制闭环上行消息。
所述第一门限、第二门限和第三门限的取值，根据设备情况与网络情况，通过仿真确定。
所述协议闭环时间间隔和控制闭环时间间隔的差值的计算方式为控制闭环时间间隔的数值减去协议闭环时间间隔的数值。
进一步地，所述控制闭环上行消息包括所述设备层的相应执行器的设备状态改变信息。
进一步地，所述步骤S4中软件侧客户端产生相应告警信息的判定条件还包括判断控制闭环上行消息中的设备状态改变信息与控制闭环下行消息中的控制指令是否符合，若不符合则软件侧客户端产生相应告警信息。
一种使用基于MQTT协议的设备监控方法的装置，包括存储器和处理器，所述存储器包括设备侧客户端和软件侧客户端，所述处理器包括中介服务器，所述方法以计算机程序的形式存储于存储器中，由处理器执行，执行时实现以下步骤：
步骤S1：设备侧客户端向中介服务器订阅协议闭环下行消息与控制闭环下行消息，软件侧客户端向中介服务器订阅协议闭环上行消息与控制闭环上行消息；
步骤S2：软件侧客户端向中介服务器发布所述协议闭环下行消息与控制闭环下行消息，所述中介服务器将协议闭环下行消息与控制闭环下行消息发送至设备侧客户端；
步骤S3：设备侧客户端对接收到的所述协议闭环下行消息与控制闭环下行消息进行处理，向中介服务器发布协议闭环上行消息和控制闭环上行消息，所述中介服务器将协议闭环上行消息和控制闭环上行消息发送至软件侧客户端；
步骤S4：软件侧客户端接收所述协议闭环上行消息与控制闭环上行消息，记录发送协议闭环下行消息与接收协议闭环上行消息之间的协议闭环时间间隔，以及发送控制闭环下行消息与接收控制闭环上行消息之间的控制闭环时间间隔，若协议闭环时间间隔大于第一门限，或者控制闭环时间间隔大于第二门限，或者协议闭环时间间隔和控制闭环时间间隔的差值大于第三门限，则软件侧客户端产生相应告警信息，并上报应用层软件。
与现有技术相比，本发明通过中介服务器发送协议闭环上下行消息和控制闭环上下行消息，使软件监控可以监控设备传感与执行层，增强了系统的端到端监控能力。同时设置协议时间间隔、控制时间间隔和两者之间的差值，以及控制闭环上行消息中的设备状态改变信息与控制闭环下行消息中的控制指令是否符合，通过多重判断条件对设备层的异常情况进行判定，对于MQTT接口通信质量与设备传感与执行层的功能进行了监控。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图；
图2为本发明装置的结构示意图。
附图标记：
201-中介服务器；202-设备侧客户端；203-软件侧客户端。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，一种基于MQTT协议的设备监控方法，实现软件监控到设备传感与执行层的端到端协议，执行MQTT协议的模块包括设备侧客户端202、中介服务器201和软件侧客户端203，设备监控方法具体包括以下步骤：
步骤S1：设备侧客户端202向中介服务器201订阅协议闭环下行消息与控制闭环下行消息，软件侧客户端203向中介服务器201订阅协议闭环上行消息与控制闭环上行消息；
步骤S2：软件侧客户端203向中介服务器201发布协议闭环下行消息与控制闭环下行消息，中介服务器201将协议闭环下行消息与控制闭环下行消息发送至设备侧客户端202；
步骤S3：设备侧客户端202对接收到的协议闭环下行消息与控制闭环下行消息进行处理，向中介服务器201发布协议闭环上行消息和控制闭环上行消息，中介服务器201将协议闭环上行消息和控制闭环上行消息发送至软件侧客户端203；
步骤S4：软件侧客户端203接收协议闭环上行消息与控制闭环上行消息，记录发送协议闭环下行消息与接收协议闭环上行消息之间的协议闭环时间间隔，以及发送控制闭环下行消息与接收控制闭环上行消息之间的控制闭环时间间隔，若协议闭环时间间隔大于第一门限，或者控制闭环时间间隔大于第二门限，或者协议闭环时间间隔和控制闭环时间间隔的差值大于第三门限，则软件侧客户端203产生相应告警信息，并上报应用层软件。
设备侧客户端202设置有协议闭环模式对协议闭环下行消息和协议闭环下行消息进行处理，设置有控制闭环模式对控制闭环下行消息和控制闭环下行消息进行处理。
设备侧客户端202接收到协议闭环下行消息后，立即生成协议闭环上行消息。
第一门限、第二门限和第三门限的取值，根据设备情况与网络情况，通过仿真确定。
协议闭环时间间隔和控制闭环时间间隔的差值的计算方式为控制闭环时间间隔的数值减去协议闭环时间间隔的数值。
设备侧客户端202接收到控制闭环下行消息后，根据控制闭环下行消息中包含的控制指令信息，向设备层的相应执行器发出相应的控制指令，并生成控制闭环上行消息。
控制闭环上行消息包括设备层的相应执行器的设备状态改变信息。
步骤S4中软件侧客户端203产生相应告警信息的判定条件还包括判断控制闭环上行消息中的设备状态改变信息与控制闭环下行消息中的控制指令是否符合，若不符合则软件侧客户端203产生相应告警信息。
如图2所示，一种使用基于MQTT协议的设备监控方法的装置，包括存储器和处理器，存储器包括设备侧客户端202和软件侧客户端203，处理器包括中介服务器201，方法以计算机程序的形式存储于存储器中，由处理器执行，执行时实现以下步骤：
步骤S1：设备侧客户端202向中介服务器201订阅协议闭环下行消息与控制闭环下行消息，软件侧客户端203向中介服务器201订阅协议闭环上行消息与控制闭环上行消息；
步骤S2：软件侧客户端203向中介服务器201发布协议闭环下行消息与控制闭环下行消息，中介服务器201将协议闭环下行消息与控制闭环下行消息发送至设备侧客户端202；
步骤S3：设备侧客户端202对接收到的协议闭环下行消息与控制闭环下行消息进行处理，向中介服务器201发布协议闭环上行消息和控制闭环上行消息，中介服务器201将协议闭环上行消息和控制闭环上行消息发送至软件侧客户端203；
步骤S4：软件侧客户端203接收协议闭环上行消息与控制闭环上行消息，记录发送协议闭环下行消息与接收协议闭环上行消息之间的协议闭环时间间隔，以及发送控制闭环下行消息与接收控制闭环上行消息之间的控制闭环时间间隔，若协议闭环时间间隔大于第一门限，或者控制闭环时间间隔大于第二门限，或者协议闭环时间间隔和控制闭环时间间隔的差值大于第三门限，则软件侧客户端203产生相应告警信息，并上报应用层软件。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，所取名称可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例说明。凡依据本发明构思的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做各种各样的修改或补充或采用类似的方法，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于MQTT协议的设备监控方法，其特征在于，执行所述MQTT协议的模块包括设备侧客户端(202)、中介服务器(201)和软件侧客户端(203)，所述设备监控方法具体包括以下步骤：
步骤S1：设备侧客户端(202)向中介服务器(201)订阅协议闭环下行消息与控制闭环下行消息，软件侧客户端(203)向中介服务器(201)订阅协议闭环上行消息与控制闭环上行消息；
步骤S2：软件侧客户端(203)向中介服务器(201)发布所述协议闭环下行消息与控制闭环下行消息，所述中介服务器(201)将协议闭环下行消息与控制闭环下行消息发送至设备侧客户端(202)；
步骤S3：设备侧客户端(202)对接收到的所述协议闭环下行消息与控制闭环下行消息进行处理，向中介服务器(201)发布协议闭环上行消息和控制闭环上行消息，所述中介服务器(201)将协议闭环上行消息和控制闭环上行消息发送至软件侧客户端(203)；
步骤S4：软件侧客户端(203)接收所述协议闭环上行消息与控制闭环上行消息，记录发送协议闭环下行消息与接收协议闭环上行消息之间的协议闭环时间间隔，以及发送控制闭环下行消息与接收控制闭环上行消息之间的控制闭环时间间隔，若协议闭环时间间隔大于第一门限，或者控制闭环时间间隔大于第二门限，或者协议闭环时间间隔和控制闭环时间间隔的差值大于第三门限，则软件侧客户端(203)产生相应告警信息，并上报应用层软件；
所述协议闭环时间间隔和控制闭环时间间隔的差值的计算方式为控制闭环时间间隔的数值减去协议闭环时间间隔的数值。
2.根据权利要求1所述的一种基于MQTT协议的设备监控方法，其特征在于，所述设备侧客户端(202)接收到所述协议闭环下行消息后，立即生成协议闭环上行消息。
3.根据权利要求1所述的一种基于MQTT协议的设备监控方法，其特征在于，所述设备侧客户端(202)接收到控制闭环下行消息后，根据控制闭环下行消息中包含的控制指令信息，向设备层的相应执行器发出相应的控制指令，并生成控制闭环上行消息。
4.根据权利要求3所述的一种基于MQTT协议的设备监控方法，其特征在于，所述控制闭环上行消息包括所述设备层的相应执行器的设备状态改变信息。
5.根据权利要求4所述的一种基于MQTT协议的设备监控方法，其特征在于，所述步骤S4中软件侧客户端(203)产生相应告警信息的判定条件还包括判断控制闭环上行消息中的设备状态改变信息与控制闭环下行消息中的控制指令是否符合，若不符合则软件侧客户端(203)产生相应告警信息。
6.一种使用基于MQTT协议的设备监控方法的装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器包括设备侧客户端(202)和软件侧客户端(203)，所述处理器包括中介服务器(201)，所述方法以计算机程序的形式存储于存储器中，由处理器执行，执行时实现以下步骤：
步骤S1：设备侧客户端(202)向中介服务器(201)订阅协议闭环下行消息与控制闭环下行消息，软件侧客户端(203)向中介服务器(201)订阅协议闭环上行消息与控制闭环上行消息；
步骤S2：软件侧客户端(203)向中介服务器(201)发布所述协议闭环下行消息与控制闭环下行消息，所述中介服务器(201)将协议闭环下行消息与控制闭环下行消息发送至设备侧客户端(202)；
步骤S3：设备侧客户端(202)对接收到的所述协议闭环下行消息与控制闭环下行消息进行处理，向中介服务器(201)发布协议闭环上行消息和控制闭环上行消息，所述中介服务器(201)将协议闭环上行消息和控制闭环上行消息发送至软件侧客户端(203)；
步骤S4：软件侧客户端(203)接收所述协议闭环上行消息与控制闭环上行消息，记录发送协议闭环下行消息与接收协议闭环上行消息之间的协议闭环时间间隔，以及发送控制闭环下行消息与接收控制闭环上行消息之间的控制闭环时间间隔，若协议闭环时间间隔大于第一门限，或者控制闭环时间间隔大于第二门限，或者协议闭环时间间隔和控制闭环时间间隔的差值大于第三门限，则软件侧客户端(203)产生相应告警信息，并上报应用层软件。
7.根据权利要求6所述的一种使用基于MQTT协议的设备监控方法的装置，其特征在于，所述设备侧客户端(202)接收到所述协议闭环下行消息后，立即生成协议闭环上行消息。
8.根据权利要求6所述的一种使用基于MQTT协议的设备监控方法的装置，其特征在于，所述设备侧客户端(202)接收到控制闭环下行消息后，根据控制闭环下行消息中包含的控制指令信息，向设备层的相应执行器发出相应的控制指令。
9.根据权利要求8所述的一种使用基于MQTT协议的设备监控方法的装置，其特征在于，所述控制闭环上行消息包括所述设备层的相应执行器的设备状态改变信息。
10.根据权利要求9所述的一种使用基于MQTT协议的设备监控方法的装置，其特征在于，所述步骤S4中软件侧客户端(203)产生相应告警信息的判定条件还包括判断控制闭环上行消息中的设备状态改变信息与控制闭环下行消息中的控制指令是否符合，若不符合则软件侧客户端(203)产生相应告警信息。
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