基于MQTT的物联网控制系统的设计与实现开题报告

1. 研究目的与意义

随着我国经济的高速发展，智能家具、车联网、工业物联网等场景的出现。设备接入是物联网的一个基础，互联网巨头们都拥有自己的物联网平台，提供设备认证接入而MQTT协议被所有的这些平台都支持。智能家居的功能越来越多，而人机互动与即时信号反馈变成了关键。因此，目前需要一种能够在智能家居间实现快速高效通信，帮助用户即时与智能家居交互的控制系统，并且协助其精确反馈达到其功能的控制系统。我们有必要对MQTT协议的物联网控制系统进行研究。

本课题拟完成基于MQTT的物联网控制系统设计与实现设计与实现，以实现基于MQTT协议的物联网控制系统。该控制系统通过MQTT双向通信机制、数据库的数据模型定义以及物联网网关数据交互模块化设计完成物联网网关实时双向通信系统的实现。

2. 课题关键问题和重难点

基于mqtt的物联网控制系统设计与实现分为几个大模块：基于mqtt协议的通信模块实现、iot设备的交互模块、客户端模块、通信模块、服务器模块、设备连接模块、管理中心模块、物联网控制系统模块 。本课题拟完成基于mqtt的物联网控制系统设计与实现的设计与实现 。

本课题的关键问题：

1. 物联网端到端的系统的搭建，设备的接入。

3. 国内外研究现状（文献综述）

物联网(internet of things, iot)即为基于互联网、传统电信网等信息承载体，用来实现物物相连的网络^[]。我国加快优化物联网连接环境，推动第六代互联网协议(internet protocol version 6 , ipv6)、窄带物联网(narrow band internet of things,nb-iot)和5g等网络建设，使得物联网得到快速发展。通过物联网系统架构，可实现底层传感设备数据的传输和平台对于设备的操作，完成网关与平台之间的数据交互。

mqtt是ibm于1999年发布的标准化发布/订阅推送协议。mqtt计划在长网络延迟和低带宽网络条件下准确发送数据^[]。

在关于物联网应用平台的研究中，实现了物联网系统的数据釆集及实时传输，并实现底层传感设备数据的接入、管理、存储、处理和应用。但网关与平台之间采用的超文本传输协议(hypertext transport protocol, http)无法实现数据的实时双向传输，造成因为数据量大而导致网络宽带资源受限的问题区。基于受限应用(the constrained application protocol, coap)协议完成 nb-iot物联网的实际部署应用，利用双层处理方式支持异步通信，实现高效率、低成本的物联网通信。但由于coap协议传输层釆用基于用户数据报协议(user datagram protocol,udp)来实现，存在不可靠和在反控设备的应用中不稳定的问题^[]。

4. 研究方案

四、方案

1. 系统结构设计

mqtt协议最早由ibm公司在1999年提出，是iso标准(iso/iecprf20922)下基于发布/订阅范式的消息协议。该协议工作在tcp/ip协议族上，属于为硬件性能低下的远程设备以及网络状况糟糕的情况设计的发布/订阅型消息协议。同coap、http等其他协议相比，具有以下优势：

5. 工作计划

五、工作计划

2022-2023-1学期：

第15-16周：完成选题，查阅相关中英文资料，进行相关技术的学习；