[发明专利]一种基于协同过滤和MQTT的智能工厂数据自动订阅方法

权利要求书

1.一种基于协同过滤和MQTT的智能工厂数据自动订阅方法，其特征在于，包括搭建数据自动订阅架构，包括以下步骤：

步骤1、在边缘网关上建立OPC UA信息模型，并且部署MQTT发布者、MQTT订阅者，在云端部署MQTT代理；

步骤2、传感器将采集到的原始数据传输给所述边缘网关；

步骤3、所述边缘网关对原始数据进行处理并放入所述OPC UA信息模型；

步骤4、所述MQTT发布者从所述OPC UA信息模型中获取数据及其相关信息，并以主题的方式发布到所述MQTT代理；

步骤5、将所述MQTT代理上的历史订阅关系保存到数据库中；

步骤6、使用数据库中的历史订阅关系生成数据集，若订阅者开启了自动订阅功能，则自动订阅方法根据所述数据集生成自动订阅规则，所述MQTT代理根据所述自动订阅规则修改配置文件；

所述步骤6包括：

步骤6.1、从数据库获取所述数据集；所述数据集包括订阅者ID、主题ID、是否订阅、订阅频率、精度、QoS、是否开启自动订阅功能；

步骤6.2、建立订阅者-主题矩阵模型；所述订阅者-主题矩阵模型使用所述数据集中的所述订阅者ID、所述主题ID、所述是否订阅建立，即一个m*n的订阅关系矩阵Matrix；其中，m是订阅者数，n是主题数，Matrix[ij]表示第i个订阅者是否订阅第j个主题，若订阅则为1，否则为0；

步骤6.3、计算相似度矩阵；所述相似度矩阵用于计算开启了自动订阅功能的目标订阅者与其他订阅者的相似度；

步骤6.4、产生订阅关系；

步骤6.5、配置订阅频率、精度、QoS；

步骤6.6、所述MQTT代理根据生成的所述自动订阅规则调整配置文件；

步骤7、所述MQTT代理根据修改后的配置文件将数据以主题的形式发送给指定的所述MQTT订阅者；

步骤8、所述MQTT订阅者解析接收到的数据，并传送给需要的应用。

2.如权利要求1所述的基于协同过滤和MQTT的智能工厂数据自动订阅方法，其特征在于，所述相似度矩阵采用相似度余弦进行计算：

式中，N(u)为目标订阅者u所有订阅主题的集合，N(v)为订阅者v所有订阅主题的集合，W_uv为u和v的相似度矩阵。

3.如权利要求2所述的基于协同过滤和MQTT的智能工厂数据自动订阅方法，其特征在于，所述步骤6.4还包括以下步骤：

步骤6.4.1、从所述相似度矩阵中找到与目标订阅者u最相似的K个订阅者，用集合S(u,K)表示；

步骤6.4.2、将S(u,K)中K个订阅者所订阅的主题全部提取出来，并除去目标订阅者u已经订阅过的主题，得到候选主题；

步骤6.4.3、计算每个候选主题i对目标订阅者u的有用程度p；

步骤6.4.4、根据得分p对所有候选主题进行排序，并取所有得分大于阈值的主题作为目标订阅者u的自动订阅集合T(u)，设置目标订阅者u与自动订阅集合T(u)中所有主题的订阅关系为订阅。

4.如权利要求3所述的基于协同过滤和MQTT的智能工厂数据自动订阅方法，其特征在于，所述步骤6.4.3中有用程度p通过以下公式进行计算：

p(u,i)＝∑_{S(u,K)∩N(i)}W_uv*R_vi

式中，R_vi表示订阅者v对主题i的评分，若订阅者v订阅了主题i，则R_vi为1，若没有订阅，则R_vi为0。

5.如权利要求4所述的基于协同过滤和MQTT的智能工厂数据自动订阅方法，其特征在于，若订阅者v订阅了主题，根据数据集中的订阅频率、精度、QoS来设置R_vi，使其与上述值成正比。