[发明专利]一种基于MQTT协议的船舶监控数据传输方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于MQTT协议的船舶监控数据传输方法及系统，该方法先采集船端监控数据，按照数据类型进行分类，然后将相同类型的数据分为一组，并将同组的数据合并为一个数据报文，再按报文格式将同组数据报文中的各个报文单元进行拼接，并加上固定报文头形成完整数据报文，最后将数据报文通过MQTT协议发送至岸端，岸端接收发送的数据报文，根据报文头解析报文的类型，并对报文进行拆解，还原相应的数值或字符串，完成数据的接收，本发明通过重新设计数据报文的格式，去除冗余信息，实现了数据的高效传输，且基于MQTT协议进行传输，保证了船端数据上传的可靠性和数据传输的安全性。

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MQTT协议的船舶监控数据传输方法及系统。

背景技术

消息队列遥测传输MQTT(Message Queuing Telemetry Transport，简称MQTT)协议是一种基于传输控制协议(Transmission Control Protocol，TCP)的为硬件性能低下的远程设备以及网络状况糟糕的情况而设计的发布/订阅型消息协议，基于其可在有限带宽条件下提供稳定可靠消息通信服务的特点，MQTT协议已被广泛应用于工业物联网相关领域。

MQTT协议使用发布/订阅模式来确保数据传输的完整性，此外，通过采用传输层安全协议(Transport Layer Security，TLS)对数据进行加密，可以保证数据的安全。但是，MQTT协议并没有对数据压缩提供原生支持，报文的压缩和还原需要由通信双方自行实现。而基于通用压缩算法(如GZIP、LZ4等)虽然能实现文本的压缩，但压缩/解压的速度受CPU性能的影响较大。

传统物联网通讯报文采用JSON(JavaScript Object Notation，JS对象表示法)数据交换格式，其报文中存在大量的“属性名称”字段，其与“属性值”基本成对出现，这导致了即使对报文进行了压缩，仍然需要使用约一半的报文载荷传输几乎无用的信息。在船岸数据通信过程中，基于卫星通讯的数据链路稳定性受天气、地理位置等的影响较大，且通讯成本较高，这就要求数据报文需要尽可能小。

发明内容

为了解决现有技术中存在的报文体积过大、传输效率低等问题，本发明提供了一种基于MQTT协议的船舶监控数据传输方法，通过重新设计数据报文的格式，去除冗余信息，实现了数据的高效传输，并通过直接对报文字节进行读写，不进行传统的压缩/解压缩处理，提高了数据的处理速度。本发明还涉及一种基于MQTT协议的船舶监控数据传输系统。

本发明的技术方案如下：

一种基于MQTT协议的船舶监控数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

数据采集和分类步骤：采集船端监控数据，并将采集的监控数据按照数据类型进行分类；

数据分组步骤：将相同类型的数据分为一组，并将同组的数据合并为一个数据报文；

报文组织步骤：将各数据报文中的每条数据均作为独立的报文单元，并按报文格式将同组数据报文中的各个报文单元进行拼接，并加上固定报文头形成完整数据报文；

报文发送及接收步骤：将数据报文通过MQTT协议发送至岸端，岸端接收发送的数据报文，根据报文头解析报文的类型，并对报文进行拆解，还原相应的数值或字符串，写入数据库中，完成数据的接收。

优选地，所述数据采集和分类步骤中，所述数据类型包括数值型数据和字符串型数据，所述数据报文包括数值型数据报文和字符串型数据报文。

优选地，所述数据分组步骤中，相同类型的数据在分组时，通过设置数据容量阈值以对相同类型的数据进行分包处理。

优选地，所述报文组织步骤中，所述报文格式包括报文头格式、数值型数据报文单元格式和字符串型数据报文单元格式。