工业企业设备管理论文提纲

2022-11-15

论文题目：基于MQTT的工业物联网接入平台研究与设计

摘要：随着我国社会与经济的快速发展,工业发展水平不断提高,在物联网技术的高速发展下,物联网进入与传统产业深度融合发展的崭新阶段。工业制造领域的转型升级成为工业物联网发展的重要驱动力。尽管如此,当前大多数传统工业企业信息化水平较低,工业控制系统通常都是封闭运行,系统间难以互联互通,数据采集无法大规模并网存储。企业在工业物联网技术的使用中,发展不均衡。大型企业可以凭借人才储备和资金优势,通过大规模升级改造或更新现有生产设备,将工业物联网技术应用到实际生产中。而对于中小型企业,由于物联网设备技术改造及新技术学习成本较高,难以凭借自身力量在现有设备基础上完成改造。当前传统总线设备仍然占据近半数市场份额,这些设备不支持新的物联网协议。大多数企业对数据的安全传输不够重视,现有MQTT协议中对资源受限型设备的数据加密传输支持不友好。当前物联网平台对设备的连接管理和数据高速处理的流程复杂且维护成本高,无法满足不同规模的企业对物联网平台性能的差异性需求。本文通过对当前物联网平台及现场总线的研究,针对企业在传统现场总线设备升级时遇到的困难,设计并完成了基于MQTT的工业物联网接入平台。接入平台可以帮助企业在进行物联网升级改造时快速完成对原有设备的联网管理、数据的高速处理及存储、降低设备接入成本,使企业可以专注于数据应用方面的工作。本文所做的主要工作及创新点如下:（1）设计并完成自适应网关,通过制定统一的通信帧格式,使传统的现场总线设备可通过MQTT协议接入中间件;（2）为了增强MQTT协议对资源受限型设备的加密支持,设计了基于MQTT的轻量级负载加密传输方案;（3）为了满足大规模设备并发接入,降低系统耦合性,帮助企业完成设备连接管理,设计并完成了中间件,由中间件提供标准化WEB API供企业业务应用系统调用;中间件采用分布式数据库系统,并对数据存储的优先级以数据间隔时间点及数据重要程度进行加权运算,并增加Redis数据库作为高速缓存,可以快速高效处理海量数据;中间件为开发者提供了接入代码的自动生成功能。本文所设计的工业物联网接入平台,不仅在实验室环境下完成了测试,并且有实际应用案例。工业物联网接入平台的运行稳定,中间件在耗费较小资源的情况下,可满足企业数万台以上的设备接入。本文在平台的编码实现上,采用模块化编码,易于企业对特殊需求进行二次开发,具有较高的拓展性,接入平台框架可帮助中小型企业降低设备接入及管理难度,完成设备数据高速处理,使企业可专注于业务应用系统开发。

关键词：工业物联网接入平台;MQTT;PROFIBUS;Modbus;中间件

学科专业：软件工程

摘要

abstract

第1章绪论

1.1 引言

1.2 现有技术发展现状

1.2.1 工业物联网协议发展现状

1.2.2 工业物联网平台发展现状

1.3 课题研究目的与意义

1.4 本论文主要工作

第2章当前工业物联网面临的问题