CN112422372A - 一种基于反射机制的mqtt协议工业设备数据模拟的方法 - Google Patents

一种基于反射机制的mqtt协议工业设备数据模拟的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于反射机制的MQTT协议工业设备数据模拟的方法，包括：建立多种需要进行调试的设备对应的模拟设备；将模拟设备通过MQTT协议接入物联网平台；对模拟设备进行配置；通过物联网平台向模拟设备发送数据；基于模拟设备的反馈显示响应结果。本发明使得用户能够在无实物设备的情况下，测试设备与物联网平台之间的连接情况，测试平台数据在用户特定的转发规则条件下数据转发的成功性和数据的正确性，提前保障物联网平台数据收发情况。可极大的提前调试时间，尽早的发现问题，进而提升了实际运行时工业设备与物联网平台之间的连接效率。无需用到实体设备，可以根据用户的需要实现物联网平台与各种工业设备之间的调试，降低了调试成本。

Description

一种基于反射机制的MQTT协议工业设备数据模拟的方法
技术领域
本发明涉及工业物联网技术领域，具体涉及一种基于反射机制的MQTT协议工业设备数据模拟的方法。
背景技术
物联网是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网以物联网平台作为信息承载体，它让所有能够被独立寻址的设备形成互联互通的网络。为了保证物联网的正常运行，物联网平台及设备的调试就显得尤为重要。
目前物联网平台与设备的调试，需要将物联网平台与工业设备通过MQTT协议进行实际连接后才能完成，物联网平台与工业设备之间需要通过一定的通信手段连接，才能实现数据收发联调。这使得问题的发现非常滞后。并且，由于工业领域中，工业设备类型众多，每种设备都需要实际连接后才能进行调试，这使得难以在运行初期完成物联网平台与多种工业设备之间的调试。
因此，如何在运行之初完成物联网平台与多种工业设备之间的调试成为了本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明实际解决的问题包括：如何在运行之初完成物联网平台与多种工业设备之间的调试。
本发明采用了如下的技术方案：
一种基于反射机制的MQTT协议工业设备数据模拟的方法，包括如下步骤：
S1、建立多种需要进行调试的设备对应的模拟设备；
S2、将模拟设备通过MQTT协议接入物联网平台；
S3、对模拟设备进行配置；
S4、通过物联网平台向模拟设备发送数据；
S5、基于模拟设备的反馈显示响应结果。
优选地，建立多种需要进行调试的设备对应的模拟设备包括配置模拟设备的合格性验证方式，合格性验证方式为密钥认证或证书认证。
优选地，当合格性验证方式为密钥认证时，配置模拟设备的合格性验证方式包括分配初始秘钥；模拟设备接入物联网平台时，模拟设备向物联网平台发送初始密钥，物联网平台基于初始秘钥验证模拟设备接入合格性。
优选地，当合格性验证方式为证书认证时，配置模拟设备的合格性验证方式包括分配MQTT协议工业设备证书和私钥；模拟设备接入物联网平台时，模拟设备向物联网平台发送MQTT协议工业设备证书和私钥，物联网平台基于MQTT协议工业设备证书和私钥验证模拟设备接入合格性。
优选地，物联网平台向模拟设备发送的数据格式为时间+设备名+请求数据+请求ID+请求topic；模拟设备反馈的数据格式为状态码+响应数据+响应状态。
综上所述，本发明与现有技术相比，具有以下区别技术特征：
由于物联网平台与工业设备之间的调试，其主要目的是测试物联网平台本身的功能是否能够正常运行。因此，本发明通过建立模拟设备并使其与物联网平台之间通过MQTT协议通信，实现对物联网平台的调试。使得用户能够在无实物设备的情况下，测试设备与物联网平台之间的连接情况，测试平台数据在用户特定的转发规则条件下数据转发的成功性和数据的正确性，提前保障物联网平台数据收发情况。由于无需完成实物设备的连接，因此可极大的提前调试时间，尽早的发现问题，进而提升了实际运行时工业设备与物联网平台之间的连接效率。此外，由于无需用到实体设备，因此可以根据用户的需要实现物联网平台与各种工业设备之间的调试，极大地降低了调试成本。
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是本发明公开的一种基于反射机制的MQTT协议工业设备数据模拟的方法的流程图；
图2是本发明公开的一种基于反射机制的MQTT协议工业设备数据模拟的方法的架构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1及图2所示，为本发明公开的一种基于反射机制的MQTT协议工业设备数据模拟的方法，包括如下步骤：
S1、建立多种需要进行调试的设备对应的模拟设备；
S2、将模拟设备通过MQTT协议接入物联网平台；
S3、对模拟设备进行配置；
对模拟设备进行合格性验证成功使模拟设备接入物联网平台后，需要进行模拟设备属性配置，包括模拟设备的数据基础属性、控制属性和数据源，根据模拟设备的实际运行业务需求，配置模拟设备的基础参数。
S4、通过物联网平台向模拟设备发送数据；
S5、基于模拟设备的反馈显示响应结果。
由于物联网平台与工业设备之间的调试，其主要目的是测试物联网平台本身的功能是否能够正常运行。因此，本发明通过建立模拟设备并使其与物联网平台之间通过MQTT协议通信，实现对物联网平台的调试。使得用户能够在无实物设备的情况下，测试设备与物联网平台之间的连接情况，测试平台数据在用户特定的转发规则条件下数据转发的成功性和数据的正确性，提前保障物联网平台数据收发情况。由于无需完成实物设备的连接，因此可极大的提前调试时间，尽早的发现问题，进而提升了实际运行时工业设备与物联网平台之间的连接效率。此外，由于无需用到实体设备，因此可以根据用户的需要实现物联网平台与各种工业设备之间的调试，极大地降低了调试成本。
具体实施时，建立多种需要进行调试的设备对应的模拟设备包括配置模拟设备的合格性验证方式，合格性验证方式为密钥认证或证书认证。
在实际生产过程，部分设备不支持证书文件烧录，仅支持设备协议+密钥字符串方式烧录至设备。所以物联网平台在模拟设备接入时，提供两种设备认证方式，这样可以确保对物联网平台进行全面的调试。
具体实施时，当合格性验证方式为密钥认证时，配置模拟设备的合格性验证方式包括分配初始秘钥；模拟设备接入物联网平台时，模拟设备向物联网平台发送初始密钥，物联网平台基于初始秘钥验证模拟设备接入合格性。
密钥认证可采用RSA算法生成公钥和私钥，通过物联网平台认证服务的方式，校验模拟设备接入物联网平台合格性。初始密码由物联网平台生成，并分配给模拟设备。
具体实施时，当合格性验证方式为证书认证时，配置模拟设备的合格性验证方式包括分配MQTT协议工业设备证书和私钥；模拟设备接入物联网平台时，模拟设备向物联网平台发送MQTT协议工业设备证书和私钥，物联网平台基于MQTT协议工业设备证书和私钥验证模拟设备接入合格性。
具体可采用X.509证书强认证方式，通过公开密钥密码技术让物联网平台与模拟设备双方共享密钥，利用公钥密码系统数字签名实现模拟设备与物联网平台的双向认证，保障模拟设备接入物联网平台的合格性校验。
具体实施时，物联网平台向模拟设备发送的数据格式为时间+设备名+请求数据+请求ID+请求topic；模拟设备反馈的数据格式为状态码+响应数据+响应状态。
模拟设备接入验证合格以及模拟设备基础属性配置完成后，下发数据至设备，下发数据格式为Json格式。根据模拟设备的实际情况，发送数据请求，后台初始化请求语句，并将数据请求转发至模拟设备，在请求控制台Request Console持续等待请求过程数据。其请求过程数据格式为“时间+设备名+请求数据+请求ID+请求topic”
模拟设备根据接收到的数据指令，并根据请求参数，提取相应的数据，在ResponseConsole响应请求结果。其响应数据格式为“状态码+响应数据+响应状态”。
在具体实施过程中，本发明可用于调试获取检测参数值，如模拟温湿度传感器数据，通过密钥认证方式，模拟温湿度传感器接入，配置其基础属性，包括设备名称dev_name：sensor1、设备数据dev_data_tem（温度）、dev_data_hum（湿度），设备数据源 SELECT dev_data_tem, dev_data_hum FROM '$(productid)/$(dev_name)/data'。传感器基础属性配置完成，下发获取数据指令，其格式为Json数据格式，Request请求控制台显示数据请求详情，包括请求时间：“2020-10-20 11:06:30 ”，请求设备ID:“1318021748068544513”，请求数据:“{ "dev_name":sensor1,"dev_data_tem":25℃,"dev_data_hum":25%rh}”，请求ID：“requestId:797155468099387393”，请求的TOPIC：“topic:1318021748068544513”， 请求结果：“request success”；Response响应控制台反馈数据结果{"code":"200, {"dev_name":sensor1,"dev_data_tem":25℃,"dev_data_hum":25%rh},"success":true}”；通过以上数据交互调试，数据请求成功，设备响应成功，则完成平台与设备之间的数据交互调试。
在具体实施过程中，本发明还可用于调试设备连接控制情况，如模拟指令控制发动机开关，通过证书认证方式，模拟发动机设备接入，上传设备认证证书motor_cert.crt和密钥motor_private.key，设备模拟连接认证成功，配置其基础属性，包括设备名称dev_name:motor、设备开关switch：on、off。设备基础属性配置完成，下发数据控制指令{"switch":on}，Request请求控制台显示数据请求详情，包括请求时间：“2020-10-20 12:00:30 ”，请求设备ID:“1318021748068544514”，请求数据:“{ "switch":on }”，请求ID：“requestId:797155468099387333”，请求的TOPIC：“topic:1318021748068544533”，请求结果：“request success”；Response响应控制台反馈数据结果{"code":"200, {"switch":on },"success":true}”；通过以上数据控制指令调试，完成设备开关控制调试，同理可用作其他开关控制类设备进行数据模拟调试。
在具体实施过程中，本发明还可用于调试平台数据转发数据规则调试校验，例如模拟数据转发至设备的规则校验，在数据模拟规则栏填写规则SQL：select dev_data FROM'$(productid)/$(devicename)/data'
where Dev_ID=1318，Dev_addr=127.0.0.1，Dev_auth=XU7M8PU35J/1318/1318019490，数据规则配置完成，配置MQTT协议工业设备模拟接入方式，通过密钥认证方式接入，设备模拟接入完成，下发数据请求{"data1":dev_data.data1 }，Request请求控制台显示数据请求详情，包括请求时间：“2020-10-20 16:00:40”，请求设备ID：“1318”，请求的数据来源dev_data，Response响应控制台反馈数据结果为{"code":"200, {" data1":[res1, res2,res3……] },"success":true},其中请求的数据来源数据规则中已提取的数据，通过数据模拟，校验设备数据规则的有效性，同理，可用作其他数据规则限制条件模拟，限制无关数据提取导致内存资源占用情况，限制无关数据转发导致设备存储脏数据，保障数据提取、数据转发的有效性。
最后说明的是，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。

Claims (5)

1.一种基于反射机制的MQTT协议工业设备数据模拟的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、建立多种需要进行调试的设备对应的模拟设备；
S2、将模拟设备通过MQTT协议接入物联网平台；
S3、对模拟设备进行配置；
S4、通过物联网平台向模拟设备发送数据；
S5、基于模拟设备的反馈显示响应结果。
2.如权利要求1所述的基于反射机制的MQTT协议工业设备数据模拟的方法，其特征在于，建立多种需要进行调试的设备对应的模拟设备包括配置模拟设备的合格性验证方式，合格性验证方式为密钥认证或证书认证。
3.如权利要求2所述的基于反射机制的MQTT协议工业设备数据模拟的方法，其特征在于，当合格性验证方式为密钥认证时，配置模拟设备的合格性验证方式包括分配初始秘钥；模拟设备接入物联网平台时，模拟设备向物联网平台发送初始密钥，物联网平台基于初始秘钥验证模拟设备接入合格性。
4.如权利要求2所述的基于反射机制的MQTT协议工业设备数据模拟的方法，其特征在于，当合格性验证方式为证书认证时，配置模拟设备的合格性验证方式包括分配MQTT协议工业设备证书和私钥；模拟设备接入物联网平台时，模拟设备向物联网平台发送MQTT协议工业设备证书和私钥，物联网平台基于MQTT协议工业设备证书和私钥验证模拟设备接入合格性。
5.如权利要求1至4任一项所述的基于反射机制的MQTT协议工业设备数据模拟的方法，其特征在于，物联网平台向模拟设备发送的数据格式为时间+设备名+请求数据+请求ID+请求topic；模拟设备反馈的数据格式为状态码+响应数据+响应状态。
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