基于MQTT的温湿度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,即message queuing telemetry transport，消息队列遥测传输，是一个物联网传输协议。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。它被设计用于轻量级的发布/订阅式消息传输，旨在为低带宽和不稳定的网络环境中的物联网设备提供可靠的网络服务。mqtt是专门针对物联网开发的轻量级传输协议。mqtt协议针对低带宽网络，低计算能力的设备，做了特殊的优化，使得其能适应各种物联网应用场景。目前mqtt拥有各种平台和设备上的客户端，已经形成了初步的生态系统。物联网中的数据传输会面临很多问题，比如在网络不稳定的情况下，如果保证数据的传输没有问题，如何保证数据不被重复发送，连接断开后如何进行重连。

android平台的迅速崛起对消息推送技术提出了更严峻的挑战。传统的推送通知方式主要有polling、sms push、ip push三种，但对android平台上的应用来说，这些推送方式都有各自的短板。针对该情况，首先对android平台上几种推送机制进行了分析，之后着重对基于mqtt协议的推送机制进行研究，最后借助ibm提供的开源工具mosquitto通过编码加以实现。经实验测试，证明基于mqtt协议的推送机制效率高、功耗低，可以稳定的用于android平台上的应用。

android是一种基于linux的自由及开放源代码的操作系统，主要使用于便携设备，如智能手机和平板电脑。目前尚未有统一中文名称，中国大陆地区较多人使用“安卓”或“安致”。android操作系统最初由andy rubin开发，主要支持手机。2005年由google收购注资，并组建开放手机联盟开发改良随后，逐渐扩展到平板电脑及其它领域上。2008年10月第一部android智能手机发布。2011年第一季度，android在全球的市场份额首次超过塞班系统，跃居全球第一。2012年11月数据显示，android占据全球智能手机操作系统市场76%的份额，中国市场占有率为90%。

2. 研究的基本内容与方案

本次毕业设计基于mqtt通信协议，采用android开发板与温湿度传感器来进行温湿度监测系统的设计与实现。基于mqtt的温湿度监测系统设计及实现的工作原理如下：运用传感器在固定位置收取不同时段的温湿度数据，传感器将感应到的数据传送到android开发板,开发板把采集到的参数传送到mqtt服务器，让服务器来对这些参数进行处理。再向开发板发送指令，从而完成对温湿度的测量、显示、处理。

本系统分三个模块：android监测平台及处理模块，温湿度传感器模块，mqtt服务器模块，通过这三个模块实现固定范围内区域温湿度监测，用户通过计算机进行温湿度数据显示和反馈。

数字温湿度传感器am2301是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合型传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个ntc测温元件和一个电容式感湿元件，并与一个高性能八位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个am2301传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。

3. 研究计划与安排

第1周：查阅文献，分析题目研究现状，学习基本理论。

第2-3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4-5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]许金喜，张新有.android平台基于mqtt协议的推送机制.计算机系统应用.2015