基于MQTT的环境噪声监测系统设计与实现开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究对象

mqtt(message queuing telemetry transport, 消息队列遥测传输)是一种轻量级基于代理的发布/订阅的消息传输协议, 其设计思想是开放、简单、轻量、易于实现, 适合在带宽、计算和处理能力受限的环境下工作，由于mqtt还具有开放源代码，耗电量小、数据传输可靠等特点，在物联网领域的传感器与服务器的通信、信息的收集等方面，mqtt都是一个很好的备选方案。mqtt 可以分为两部分: mqtt 客户端, mqtt消息代理。mqtt客户端直接使用mqtt协议与mqtt 消息代理相连接。

嵌入式系统属于片上系统的一种。是将计算机直接嵌入到系统当中,是信息的终端产品。嵌入式系统式软、硬件的结合体,与应用紧密相连,具有很强的专用性。包括嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及应用程序四部分。嵌入式操作系统负责嵌入式系统全部的软、硬件资源进行分配和调度。嵌入式操作系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,对可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。

2. 研究的基本内容与方案

本毕业设计将使用ARM开发板加载声电传感器模块作为噪声监测的前端设备，它是MQTT协议中的发布者，负责采集并发送噪声数据。客户端设备作为协议中的订阅者，负责接收数据并以图标形式显示。开发板操作系统采用Andriod系统，根据数字传感器芯片单总线的特点,芯片的数据线与开发板的GPIO引脚相连,并以程序驱动，可实现数据的双向传输。

本客户端在Android平台上进行开发。使用MQTT协议为通信协议，通过MQTT消息完成客户端与服务器端的通信。因此客户端需要相应的数据解析模块来完成MQTT数据的解析。同时本客户端包含了即时监测模块。由于即时监测实时性的特点，需要使用多线程技术来解决通信方面的问题。再者客户端需要一定的数据存储能力，用来保存用户的基本信息、即时监测数据，这就需要有数据存储模块。另外客户端还包含主界面模块、登录/注册模块。客户端与服务器之间的通知及用户之间的即时通信消息均使用MQTT协议来完成。客户端使用IBM提供的mqttv3.jar包，它是IBM对MQTT V3.1协议的一个实现，客户端只需要调用包中的API接口，就可以建立MQTT客户端与MQTT服务器保持连接，进行消息的接收和发布操作。

3. 研究计划与安排

第1-2周：查阅文献，分析题目研究现状，学习基本理论。

第3-4周：利用图书馆的网络及书面资源，搜集大量相关课题资料，并根据自己的学习及研究能力完成开题报告，在老师指导下修改开题报告，确定最终的研究方向和技术路线。

第5周：根据任务书和开题报告，确定研究框架，将系统每一部分的研究任务和具体内容细化，找出并攻克技术难点。完成论文的提纲，并通过中期检查。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] hyun-chul jo; hyun-wook jin. adaptive periodic communication over mqtt for large-scale cyber-physical systems [c]. cyber-physical systems, networks, and applications (cpsna), 2015 ieee 3rd international conference on，aug 2015：66-69.

[2] singh, m. etl，secure mqtt for internet of things (iot) [c]. communication systems and network technologies (csnt), 2015 fifth international conference on. april 2015：746-751

[3] 关庆余. 基于mqtt协议的移动社交网络客户端的设计与实现[d]. 中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所）. 2014年