摘 要

温度和湿度与我们的生产活动和日常生活都有着紧密的联系，温湿度监测系统在工农业生产、环境保护、国防安全、科学研究等许多领域都起着重要的作用。而在与温湿度研究有关的各行各业，他们所采取的温湿度监测系统对其精确度、适用环境、运作简易水平的要求也愈加严格。

本文介绍了MQTT协议、Android开发等移动端开发的技术基础，从需求分析、系统设计及最终的实现和测试这几个阶段，详细阐述了设计和实现一个基于MQTT协议的温湿度监测系统的过程。使用MQTT协议有效的提高了移动端的开发效率、增强了程序的可维护性和可扩展性，这种推送机制可以实现很低的功能耗损和较高的效率，在Android开发过程中通常可以高效应用。本次毕业设计基于MQTT通信协议，运用Android开发及监测平台、温湿度传感器网络，旨在构建一个低成本且适用一定范围的温湿度监测系统。

本文完成了温湿度监测系统的开发工作，采用Apollo Apache和Eclipse Paho搭建MQTT消息推送平台，采取Genymotion模拟器构建Android平台，选用DHT11复合型数字传感器来收集监测区域内的实时数据。系统运行稳定，用户体验较好。

关键词：MQTT协议；Android开发；温湿度监测

Abstract

Temperature and humidity are closely related to human's life and work.Temperature and humidity monitoring system is also widely used in many fields of industry , trade of agricultural production, meteorology, environmental protection, environmental protection, national defense, and scientific research.Industry related to temperature and humidity are required higher and higher for the precision of monitoring system and simple degree of operation.

In this paper,MQTT protocol and some mobile terminal development technology base like Android development has been introduced. .

From requirements analysis, system design, to the final implementation and testing of these stages, we describe and implement a temperature and humidity monitoring system based on MQTT protocol. Using MQTT protocol effectively improves the efficiency of the mobile terminal development.The push mechanism has high efficiency and low power consumption, and it can be steadily used in the Android platform.enhances the maintainability and extensibility of the program. This graduation design based on MQTT communication protocol, utilized Android development and monitoring platform, temperature and humidity sensor network, aimed at building a low-cost temperature and humidity monitoring system which is suitable for a certain range.

This paper has completed the development work of temperature and humidity monitoring system,use Apollo Apache and Eclipse Paho to built a message push platform, use the simulator to build a platform and select the DHT11 digital sensor to collect temperature and humidity data .The system runs stably ,and the user experience is good.

Key Words：MQTT protocol；Android development；temperature and humidity monitoring

目 录

第1章 绪论 1

1.1课题研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3本文的研究内容及组织结构 2

第2章 系统技术基础 3

2.1 温湿度传感器 3

2.2 Android开发 3

2.3 M2M通信 5

2.4 MQTT 7

2.4.1 MQTT协议 7

2.4.2 MQTT消息体 7

2.4.3 MQTT Broker 9

第3章 系统的设计 11

3.1系统需求分析 11

3.2系统目标 11

3.3系统功能结构 11

3.4系统技术框架 12

3.5系统功能模块的设计 13

3.5.1温湿度传感网络的设计 13

3.5.2 Android平台的设计 15

3.5.3 MQTT推送平台的设计 16

第4章 系统的实现 19

4.1系统实现方案 19

4.2温湿度传感网络的实现 19

4.3Android平台的实现 21

4.4 MQTT推送平台的实现 23

4.4.1 Apollo服务器的搭建 24

4.4.2 Eclipse Paho客户端的实现及交互 27

4.5 基于MQTT的温湿度监控系统的实现 30

第5章 总结与展望 34

5.1本文工作总结 34

5.2下一步的工作展望 34

参考文献 35

致谢 36

第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

在现代化城市的进程中，温度和湿度与我们的生产活动和日常生活都有着紧密的联系，温湿度监测系统在工农业生产、环境保护、国防安全、科学研究等许多领域都起着重要的作用。而在与温湿度研究有关的各行各业，他们所采取的温湿度监测系统对其精确度、适用环境、运作简易水平的要求也愈加严格。温度和湿度和我们的生产工作亦是联系紧密的，对温度和湿度有一定标准的工作场所相当之多，囊括了许多行业：生物、医学、化学、工业、机械和饮食等等，另外在工厂、土木工程、林木测绘、环境保护、气象预测和河流防控中也需要对温度和湿度进行一定的监测和评估。

其实，各种温湿度监控系统都可以在环境监测的基础上接入其他相关的智能传感器或电子传感器来进行扩展，温湿度监测系统中采集到的信息可以保存在上位机和云端里，用户能够在其中中处理信息、评估过往信息、连接外部设备导出信息等。现如今实行的温湿度监测系统大部分是把单片机作为核心部分，而单片机不仅仅要管理传感器数据，还要实现数据计算、数据显示等等功能，而这样往往容易出现硬件部分很难构造、软件部分程序冗余、应用设计难以满足需求等等难题。