嵌入式C++、Qt/QML和MQTT：智能工厂设备监控系统的全流程介绍（附代码示例）

1. 项目概述

本项目旨在开发一套先进的智能工厂设备监控系统，集成嵌入式技术、工业通信协议和人机界面等多项技术，实现对工厂设备的全方位实时监控、高精度数据采集和智能化分析。该系统将显著提升工厂设备的运行效率，大幅降低维护成本，并为管理层决策提供可靠的数据支持。

主要功能包括：

  • 实时监控多种工业设备的运行状态
  • 高精度采集和智能处理设备运行数据
  • 通过标准工业协议与各类设备进行可靠通信
  • 提供直观、友好的人机交互界面
  • 智能异常检测、报警和处理机制

2. 系统设计

2.1 硬件设计

硬件系统主要包括以下组件：

  1. ARM Cortex-M4微控制器：选用STM32F407VGT6，主频168MHz，1MB Flash，192KB RAM，作为系统的核心处理单元。
  2. 16位ADC/DAC模块：利用STM32内置的12位ADC，外接16位ADC扩展芯片AD7606，实现高精度数据采集。
  3. 7寸电容触摸屏：分辨率800x480，提供清晰直观的人机交互界面。
  4. Modbus-RTU/Profibus-DP接口：集成MAX485芯片实现Modbus-RTU通信，使用Profibus-DP控制器芯片VPC3+C实现Profibus-DP通信。
  5. 传感器系统：包括PT100温度传感器、压力变送器和三轴加速度传感器，用于全面采集设备运行数据。

2.2 软件设计

软件系统主要包括以下模块：

  1. 数据采集模块：负责配置和控制ADC，实现高速数据采集，包括传感器数据的预处理和缓存。支持多通道并行采集，采样率可达1MSPS。

  2. 通信模块：实现Modbus-RTU和Profibus-DP协议，与各种工业设备进行数据交换。支持多设备并发通信，确保实时性和可靠性。

  3. 人机界面模块：基于Qt/C++开发，使用QML实现流畅的触摸屏交互和数据可视化。提供实时数据展示、历史趋势查询、报警管理等功能。

  4. 数据处理模块：实现数字滤波、FFT频谱分析、异常检测等算法。使用卡尔曼滤波器进行数据平滑，快速傅里叶变换进行频域分析，基于机器学习的异常检测算法实现设备故障预警。

  5. 系统管理模块：负责系统配置、用户权限管理、日志记录等功能。支持远程配置和固件升级。

  6. 数据存储模块：使用轻量级数据库SQLite存储历史数据和配置信息，支持数据导出和备份恢复。

  7. 网络通信模块：实现与上位机或云平台的数据交互，支持MQTT协议，实现远程监控和数据上报。

3. 代码实现

3.1 数据采集模块

// adc_driver.h
#ifndef ADC_DRIVER_H
#define ADC_DRIVER_H#include <stdint.h>#define ADC_CHANNELS 8
#define ADC_RESOLUTION 65536 // 16-bit ADCtypedef struct {uint16_t raw_data[ADC_CHANNELS];float voltage[ADC_CHANNELS];
} ADC_Data;void ADC_Init(void);
void ADC_StartConversion(void);
ADC_Data ADC_GetData(void);#endif// adc_driver.c
#include "adc_driver.h"
#include "stm32f4xx_hal.h"static ADC_HandleTypeDef hadc1;
static DMA_HandleTypeDef hdma_adc1;
static uint16_t adc_raw_buffer[ADC_CHANNELS];void ADC_Init(void) {// ADC GPIO配置__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3|GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);// ADC1配置hadc1.Instance = ADC1;hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;hadc1.Init.ScanConvMode = ENABLE;hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;hadc1.Init.NbrOfConversion = ADC_CHANNELS;hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;hadc1.Init.NbrOfDiscConversion = 0;hadc1.Init.DMAContinuousRequests = ENABLE;hadc1.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SEQ_CONV;HAL_ADC_Init(&hadc1);// 配置ADC通道ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};for (int i = 0; i < ADC_CHANNELS; i++) {sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0 + i;sConfig.Rank = i + 1;sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_480CYCLES;HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig);}// 配置DMA__HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE();hdma_adc1.Instance = DMA2_Stream0;hdma_adc1.Init.Channel = DMA_CHANNEL_0;hdma_adc1.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;hdma_adc1.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;hdma_adc1.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;hdma_adc1.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD;hdma_adc1.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD;hdma_adc1.Init.Mode = DMA_CIRCULAR;hdma_adc1.Init.Priority = DMA_PRIORITY_HIGH;hdma_adc1.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE;HAL_DMA_Init(&hdma_adc1);__HAL_LINKDMA(&hadc1, DMA_Handle, hdma_adc1);
}void ADC_StartConversion(void) {HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)adc_raw_buffer, ADC_CHANNELS);
}ADC_Data ADC_GetData(void) {ADC_Data data;for (int i = 0; i < ADC_CHANNELS; i++) {data.raw_data[i] = adc_raw_buffer[i];data.voltage[i] = (float)adc_raw_buffer[i] * 3.3f / ADC_RESOLUTION;}return data;
}

说明：

  1. ADC_Init() 函数初始化ADC和DMA。它配置GPIO引脚为模拟输入，设置ADC参数（如时钟、分辨率、扫描模式等），并配置DMA以自动传输ADC转换结果。

  2. ADC_StartConversion() 函数启动ADC转换，使用DMA模式连续采集数据。

  3. ADC_GetData() 函数返回最新的ADC数据，包括原始数字值和转换后的电压值。

3.2 通信模块

// modbus_rtu.h
#ifndef MODBUS_RTU_H
#define MODBUS_RTU_H#include <stdint.h>#define MAX_MODBUS_FRAME_SIZE 256typedef struct {uint8_t slave_address;uint8_t function_code;uint8_t data[MAX_MODBUS_FRAME_SIZE];uint16_t data_length;
} ModbusFrame;void Modbus_Init(void);
int Modbus_SendFrame(ModbusFrame *frame);
int Modbus_ReceiveFrame(ModbusFrame *frame);#endif// modbus_rtu.c
#include "modbus_rtu.h"
#include "stm32f4xx_hal.h"static UART_HandleTypeDef huart2;
static uint8_t rx_buffer[MAX_MODBUS_FRAME_SIZE];
static uint16_t rx_index = 0;void Modbus_Init(void) {// UART2 初始化huart2.Instance = USART2;huart2.Init.BaudRate = 9600;huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;huart2.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;huart2.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;HAL_UART_Init(&huart2);// 启动接收中断HAL_UART_Receive_IT(&huart2, rx_buffer, 1);
}uint16_t Modbus_CRC16(uint8_t *buffer, uint16_t length) {uint16_t crc = 0xFFFF;for (uint16_t i = 0; i < length; i++) {crc ^= buffer[i];for (int j = 0; j < 8; j++) {if (crc & 0x0001) {crc = (crc >> 1) ^ 0xA001;} else {crc >>= 1;}}}return crc;
}int Modbus_SendFrame(ModbusFrame *frame) {uint8_t tx_buffer[MAX_MODBUS_FRAME_SIZE + 4];uint16_t tx_length = 0;tx_buffer[tx_length++] = frame->slave_address;tx_buffer[tx_length++] = frame->function_code;memcpy(&tx_buffer[tx_length], frame->data, frame->data_length);tx_length += frame->data_length;uint16_t crc = Modbus_CRC16(tx_buffer, tx_length);tx_buffer[tx_length++] = crc & 0xFF;tx_buffer[tx_length++] = (crc >> 8) & 0xFF;return HAL_UART_Transmit(&huart2, tx_buffer, tx_length, 100);
}int Modbus_ReceiveFrame(ModbusFrame *frame) {if (rx_index < 4) {return -1; // 帧不完整}uint16_t received_crc = (rx_buffer[rx_index - 1] << 8) | rx_buffer[rx_index - 2];uint16_t calculated_crc = Modbus_CRC16(rx_buffer, rx_index - 2);if (received_crc != calculated_crc) {rx_index = 0;return -2; // CRC错误}frame->slave_address = rx_buffer[0];frame->function_code = rx_buffer[1];frame->data_length = rx_index - 4;memcpy(frame->data, &rx_buffer[2], frame->data_length);rx_index = 0;return 0; // 成功接收帧
}void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {if (huart->Instance == USART2) {if (rx_index < MAX_MODBUS_FRAME_SIZE) {rx_index++;HAL_UART_Receive_IT(&huart2, &rx_buffer[rx_index], 1);} else {rx_index = 0; // 缓冲区溢出，重置接收}}
}

说明：

  1. Modbus_Init() 函数初始化UART2用于Modbus-RTU通信，并启动接收中断。

  2. Modbus_CRC16() 函数计算Modbus帧的CRC校验码。

  3. Modbus_SendFrame() 函数发送Modbus帧，包括添加CRC校验码。

  4. Modbus_ReceiveFrame() 函数处理接收到的Modbus帧，验证CRC校验码并解析帧内容。

  5. HAL_UART_RxCpltCallback() 函数是UART接收中断回调，用于连续接收Modbus帧数据。

3.3 人机界面模块

由于人机界面模块使用Qt/QML开发，这里提供一个简化的QML示例：

// MainScreen.qml
import QtQuick 2.12
import QtQuick.Controls 2.12
import QtCharts 2.3Rectangle {width: 800height: 480ChartView {id: temperatureCharttitle: "温度趋势"anchors.left: parent.leftanchors.top: parent.topwidth: parent.width / 2height: parent.height / 2LineSeries {name: "温度"// 数据点将通过C++后端更新}}ChartView {id: pressureCharttitle: "压力趋势"anchors.right: parent.rightanchors.top: parent.topwidth: parent.width / 2height: parent.height / 2LineSeries {name: "压力"// 数据点将通过C++后端更新}}ListView {id: alarmListanchors.left: parent.leftanchors.bottom: parent.bottomwidth: parent.widthheight: parent.height / 2model: AlarmModel {} // 假设有一个C++实现的AlarmModeldelegate: Text {text: model.timestamp + ": " + model.messagecolor: model.severity === "High" ? "red" : "yellow"}}
}

说明：

  1. 这个QML文件定义了一个简单的用户界面，包含两个图表（用于显示温度和压力趋势）和一个报警列表。
  2. 实际应用中，数据会通过C++后端与QML前端进行交互，动态更新图表和报警列表。

3.4 数据处理模块

// data_processing.h
#ifndef DATA_PROCESSING_H
#define DATA_PROCESSING_H#include <vector>
#include <complex>class DataProcessing {
public:static std::vector<float> applyKalmanFilter(const std::vector<float>& input, float processNoise, float measurementNoise);static std::vector<std::complex<float>> performFFT(const std::vector<float>& input);static bool detectAnomaly(const std::vector<float>& data, float threshold);private:static void fft(std::vector<std::complex<float>>& x);
};#endif// data_processing.cpp
#include "data_processing.h"
#include <cmath>std::vector<float> DataProcessing::applyKalmanFilter(const std::vector<float>& input, float processNoise, float measurementNoise) {std::vector<float> filtered(input.size());float estimate = input[0];float errorEstimate = 1.0f;for (size_t i = 0; i < input.size(); ++i) {// 预测步骤float predictedEstimate = estimate;float predictedErrorEstimate = errorEstimate + processNoise;// 更新步骤float kalmanGain = predictedErrorEstimate / (predictedErrorEstimate + measurementNoise);estimate = predictedEstimate + kalmanGain * (input[i] - predictedEstimate);errorEstimate = (1 - kalmanGain) * predictedErrorEstimate;filtered[i] = estimate;}return filtered;
}std::vector<std::complex<float>> DataProcessing::performFFT(const std::vector<float>& input) {size_t n = input.size();std::vector<std::complex<float>> data(n);for (size_t i = 0; i < n; ++i) {data[i] = std::complex<float>(input[i], 0);}fft(data);return data;
}void DataProcessing::fft(std::vector<std::complex<float>>& x) {size_t n = x.size();if (n <= 1) return;std::vector<std::complex<float>> even(n/2), odd(n/2);for (size_t i = 0; i < n/2; ++i) {even[i] = x[2*i];odd[i] = x[2*i+1];}fft(even);fft(odd);for (size_t k = 0; k < n/2; ++k) {std::complex<float> t = std::polar(1.0f, -2 * M_PI * k / n) * odd[k];x[k] = even[k] + t;x[k+n/2] = even[k] - t;}
}bool DataProcessing::detectAnomaly(const std::vector<float>& data, float threshold) {float mean = 0.0f;for (float value : data) {mean += value;}mean /= data.size();float variance = 0.0f;for (float value : data) {variance += (value - mean) * (value - mean);}variance /= data.size();float stdDev = std::sqrt(variance);for (float value : data) {if (std::abs(value - mean) > threshold * stdDev) {return true; // 检测到异常}}return false; // 未检测到异常
}

说明：

  1. applyKalmanFilter() 函数实现了一维卡尔曼滤波器，用于平滑传感器数据。它接受原始数据、过程噪声和测量噪声作为输入，返回滤波后的数据。卡尔曼滤波器通过预测和更新两个步骤，有效地减少了数据中的噪声。

  2. performFFT() 函数实现了快速傅里叶变换（FFT），用于将时域信号转换为频域。这对于分析设备振动等周期性信号非常有用。该函数使用了递归的 Cooley-Tukey FFT 算法。

  3. fft() 是一个私有辅助函数，实现了实际的 FFT 算法。它使用分治法递归地计算 FFT。

  4. detectAnomaly() 函数实现了一个简单的异常检测算法。它计算数据的均值和标准差，然后检查是否有数据点偏离均值超过指定的阈值（以标准差为单位）。如果发现异常数据点，函数返回 true。

这个数据处理模块提供了基本的信号处理和异常检测功能。在实际应用中，您可能需要根据具体需求进行调整和扩展。例如，可以添加更复杂的异常检测算法，如基于机器学习的方法，或者实现更多的信号处理功能，如数字滤波器等。

3.5 系统管理模块

// system_manager.h
#ifndef SYSTEM_MANAGER_H
#define SYSTEM_MANAGER_H#include <string>
#include <vector>class SystemManager {
public:static bool initialize();static bool loadConfiguration(const std::string& configFile);static bool saveConfiguration(const std::string& configFile);static bool updateFirmware(const std::string& firmwareFile);static void logEvent(const std::string& event);static std::vector<std::string> getLogEntries(int count);private:static std::vector<std::string> logEntries;
};#endif// system_manager.cpp
#include "system_manager.h"
#include <fstream>
#include <ctime>std::vector<std::string> SystemManager::logEntries;bool SystemManager::initialize() {// 初始化系统组件// ...logEvent("System initialized");return true;
}bool SystemManager::loadConfiguration(const std::string& configFile) {std::ifstream file(configFile);if (!file.is_open()) {logEvent("Failed to load configuration: " + configFile);return false;}// 读取和解析配置文件// ...logEvent("Configuration loaded: " + configFile);return true;
}bool SystemManager::saveConfiguration(const std::string& configFile) {std::ofstream file(configFile);if (!file.is_open()) {logEvent("Failed to save configuration: " + configFile);return false;}// 保存配置到文件// ...logEvent("Configuration saved: " + configFile);return true;
}bool SystemManager::updateFirmware(const std::string& firmwareFile) {// 实现固件更新逻辑// ...logEvent("Firmware updated: " + firmwareFile);return true;
}void SystemManager::logEvent(const std::string& event) {time_t now = time(0);char* dt = ctime(&now);std::string timestamp(dt);timestamp.pop_back(); // 移除换行符std::string logEntry = timestamp + " - " + event;logEntries.push_back(logEntry);// 如果日志条目过多，删除旧条目if (logEntries.size() > 1000) {logEntries.erase(logEntries.begin());}// 在实际应用中，可能还需要将日志写入文件或数据库
}std::vector<std::string> SystemManager::getLogEntries(int count) {if (count <= 0 || count > logEntries.size()) {return logEntries;}return std::vector<std::string>(logEntries.end() - count, logEntries.end());
}

说明：

  1. initialize() 函数用于初始化系统组件，可以在这里添加各个模块的初始化代码。

  2. loadConfiguration() 和 saveConfiguration() 函数分别用于加载和保存系统配置。在实际应用中，您需要实现配置文件的解析和生成逻辑。

  3. updateFirmware() 函数用于更新系统固件。在实际应用中，您需要实现固件验证、写入和重启等逻辑。

  4. logEvent() 函数用于记录系统事件。它将事件信息与时间戳一起存储在内存中，并限制了最大日志条目数量。

  5. getLogEntries() 函数允许获取最近的日志条目，方便查看系统状态和故障诊断。

3.6 数据存储模块

为了实现数据的持久化存储，我们使用SQLite数据库。以下是一个简化的数据存储模块实现：

// data_storage.h
#ifndef DATA_STORAGE_H
#define DATA_STORAGE_H#include <string>
#include <vector>
#include <sqlite3.h>struct SensorData {int64_t timestamp;int sensor_id;float value;
};class DataStorage {
public:DataStorage();~DataStorage();bool initialize(const std::string& dbFile);bool storeSensorData(const SensorData& data);std::vector<SensorData> retrieveSensorData(int sensor_id, int64_t start_time, int64_t end_time);bool backupDatabase(const std::string& backupFile);private:sqlite3* db;
};#endif// data_storage.cpp
#include "data_storage.h"
#include <iostream>DataStorage::DataStorage() : db(nullptr) {}DataStorage::~DataStorage() {if (db) {sqlite3_close(db);}
}bool DataStorage::initialize(const std::string& dbFile) {int rc = sqlite3_open(dbFile.c_str(), &db);if (rc) {std::cerr << "Can't open database: " << sqlite3_errmsg(db) << std::endl;return false;}const char* sql = "CREATE TABLE IF NOT EXISTS sensor_data (""timestamp INTEGER NOT NULL,""sensor_id INTEGER NOT NULL,""value REAL NOT NULL);";char* errMsg = nullptr;rc = sqlite3_exec(db, sql, nullptr, nullptr, &errMsg);if (rc != SQLITE_OK) {std::cerr << "SQL error: " << errMsg << std::endl;sqlite3_free(errMsg);return false;}return true;
}
bool DataStorage::storeSensorData(const SensorData& data) {const char* sql = "INSERT INTO sensor_data (timestamp, sensor_id, value) VALUES (?, ?, ?);";sqlite3_stmt* stmt;int rc = sqlite3_prepare_v2(db, sql, -1, &stmt, nullptr);if (rc != SQLITE_OK) {std::cerr << "Failed to prepare statement: " << sqlite3_errmsg(db) << std::endl;return false;}sqlite3_bind_int64(stmt, 1, data.timestamp);sqlite3_bind_int(stmt, 2, data.sensor_id);sqlite3_bind_double(stmt, 3, data.value);rc = sqlite3_step(stmt);if (rc != SQLITE_DONE) {std::cerr << "Failed to insert data: " << sqlite3_errmsg(db) << std::endl;sqlite3_finalize(stmt);return false;}sqlite3_finalize(stmt);return true;
}std::vector<SensorData> DataStorage::retrieveSensorData(int sensor_id, int64_t start_time, int64_t end_time) {std::vector<SensorData> result;const char* sql = "SELECT timestamp, sensor_id, value FROM sensor_data ""WHERE sensor_id = ? AND timestamp BETWEEN ? AND ? ""ORDER BY timestamp;";sqlite3_stmt* stmt;int rc = sqlite3_prepare_v2(db, sql, -1, &stmt, nullptr);if (rc != SQLITE_OK) {std::cerr << "Failed to prepare statement: " << sqlite3_errmsg(db) << std::endl;return result;}sqlite3_bind_int(stmt, 1, sensor_id);sqlite3_bind_int64(stmt, 2, start_time);sqlite3_bind_int64(stmt, 3, end_time);while ((rc = sqlite3_step(stmt)) == SQLITE_ROW) {SensorData data;data.timestamp = sqlite3_column_int64(stmt, 0);data.sensor_id = sqlite3_column_int(stmt, 1);data.value = sqlite3_column_double(stmt, 2);result.push_back(data);}if (rc != SQLITE_DONE) {std::cerr << "Error retrieving data: " << sqlite3_errmsg(db) << std::endl;}sqlite3_finalize(stmt);return result;
}bool DataStorage::backupDatabase(const std::string& backupFile) {sqlite3* pBackupDB;int rc = sqlite3_open(backupFile.c_str(), &pBackupDB);if (rc != SQLITE_OK) {std::cerr << "Cannot open backup database: " << sqlite3_errmsg(pBackupDB) << std::endl;sqlite3_close(pBackupDB);return false;}sqlite3_backup* pBackup = sqlite3_backup_init(pBackupDB, "main", db, "main");if (pBackup) {sqlite3_backup_step(pBackup, -1);sqlite3_backup_finish(pBackup);}rc = sqlite3_errcode(pBackupDB);sqlite3_close(pBackupDB);return rc == SQLITE_OK;
}

说明：

  1. retrieveSensorData() 函数从数据库中检索指定时间范围内特定传感器的数据。它同样使用预处理语句，并返回一个包含查询结果的向量。

  2. backupDatabase() 函数创建数据库的备份副本。它使用SQLite的内置备份API来确保数据的一致性。

这个数据存储模块提供了基本的数据持久化功能，包括数据的存储、检索和备份。在实际应用中，您可能需要根据具体需求进行优化和扩展，例如：

  • 添加索引以提高查询性能
  • 实现数据压缩或归档功能以节省存储空间
  • 添加数据完整性检查和错误恢复机制
  • 实现数据加密以提高安全性

3.7 网络通信模块

为了实现与上位机或云平台的数据交互，我们可以使用MQTT协议。以下是一个简化的网络通信模块实现，使用Paho MQTT C++客户端库：

// mqtt_client.h
#ifndef MQTT_CLIENT_H
#define MQTT_CLIENT_H#include <string>
#include <mqtt/async_client.h>class MqttClient {
public:MqttClient(const std::string& serverAddress, const std::string& clientId);~MqttClient();bool connect();bool disconnect();bool publish(const std::string& topic, const std::string& payload);bool subscribe(const std::string& topic);private:mqtt::async_client client;mqtt::connect_options connOpts;
};#endif// mqtt_client.cpp
#include "mqtt_client.h"
#include <iostream>MqttClient::MqttClient(const std::string& serverAddress, const std::string& clientId): client(serverAddress, clientId) {connOpts.set_keep_alive_interval(20);connOpts.set_clean_session(true);
}MqttClient::~MqttClient() {disconnect();
}bool MqttClient::connect() {try {mqtt::token_ptr conntok = client.connect(connOpts);conntok->wait();return true;}catch (const mqtt::exception& exc) {std::cerr << "Error: " << exc.what() << std::endl;return false;}
}bool MqttClient::disconnect() {try {client.disconnect()->wait();return true;}catch (const mqtt::exception& exc) {std::cerr << "Error: " << exc.what() << std::endl;return false;}
}bool MqttClient::publish(const std::string& topic, const std::string& payload) {try {client.publish(topic, payload, 1, false)->wait();return true;}catch (const mqtt::exception& exc) {std::cerr << "Error: " << exc.what() << std::endl;return false;}
}bool MqttClient::subscribe(const std::string& topic) {try {client.subscribe(topic, 1)->wait();return true;}catch (const mqtt::exception& exc) {std::cerr << "Error: " << exc.what() << std::endl;return false;}
}

这个网络通信模块提供了基本的MQTT客户端功能，包括连接、断开、发布和订阅。在实际应用中，您需要根据具体需求进行扩展，例如：

  • 实现消息回调处理
  • 添加重连机制
  • 实现 QoS 级别的控制
  • 添加 SSL/TLS 支持以增强安全性
  • 实现消息持久化，以处理网络中断情况
  • 添加消息过滤和优先级处理

4. 项目总结

本智能工厂设备监控系统项目整合了多种先进技术，包括嵌入式系统、工业通信协议、数据采集与处理、人机界面设计、数据存储和网络通信等。通过这些模块的协同工作，系统能够实现对工厂设备的全面监控、数据分析和远程管理。

主要特点和优势：

  1. 高性能数据采集：利用 ARM Cortex-M4 微控制器和高精度 ADC，实现快速、准确的数据采集。
  2. 可靠的工业通信：支持 Modbus-RTU 和 Profibus-DP 协议，确保与各种工业设备的兼容性。
  3. 智能数据处理：应用卡尔曼滤波、FFT 分析和异常检测算法，提供深入的数据洞察。
  4. 直观的人机界面：基于 Qt/QML 的触摸屏界面，提供友好的用户体验。
  5. 灵活的数据存储：使用 SQLite 数据库，支持本地数据存储和查询。
  6. 远程监控能力：通过 MQTT 协议实现与云平台的数据交互，支持远程监控和控制。

5. 参考文献

  1. ARM. (2021). Cortex-M4 Processor. Cortex-M4
  2. Modbus Organization. (2021). Modbus Application Protocol Specification V1.1b3. http://www.modbus.org/docs/Modbus_Application_Protocol_V1_1b3.pdf
  3. The Qt Company. (2021). Qt Documentation. Qt Documentation | Home
  4. SQLite. (2021). SQLite Documentation. SQLite Documentation
  5. Eclipse Foundation. (2021). Paho MQTT C++ Client Library. Eclipse Paho | The Eclipse Foundation

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演示：【Avalonia-Controls】Avalonia皮肤，主题，自定义控件，数据库，系统模块资源库

一、目的&#xff1a;分享一个Avalonia皮肤&#xff0c;主题&#xff0c;自定义控件&#xff0c;数据库&#xff0c;系统模块资源库 开源地址&#xff1a; GitHub - HeBianGu/Avalonia-Controls: Avalonia控件库 Nuget包地址&#xff1a; NuGet Gallery | Packages matchin…
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02MFC画笔/画刷/画椭圆/圆/（延时）文字

02MFC画笔/画刷/画椭圆/圆/（延时）文字

文章目录 画实心矩形自定义画布设计及使用连续画线及自定义定义变量扇形画椭圆/圆输出颜色文本定时器与定时事件 画实心矩形 自定义画布设计及使用 连续画线及自定义定义变量 扇形 画椭圆/圆 输出颜色文本 定时器与定时事件
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大模型时代的目标检测

大模型时代的目标检测

https://zhuanlan.zhihu.com/p/663703934https://zhuanlan.zhihu.com/p/6637039341.open set/open word/ood 这个任务是指在实际应用上可以检测任何前景物体&#xff0c;但是有些不需要预测类别&#xff0c;只要检测出框就行。在很多场合也有应用场景&#xff0c;有点像类无关…
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力扣 爬楼梯

力扣 爬楼梯

动态规划算法基础篇。 class Solution {public int climbStairs(int n) {int[] f new int[n 1];f[0] 1;f[1] 1;//当爬到n阶楼梯时&#xff0c;可知是由n-1阶或n-2阶楼梯而来for(int i 2; i < n; i) {f[i] f[i - 1] f[i - 2];//后面的每一阶种数由前两个状态得到}ret…
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Milvus 核心设计 （3） ---- metric及index原理详解与示例(1)

Milvus 核心设计 （3） ---- metric及index原理详解与示例(1)

目录 背景 Floating point embeddings 特点 适用场景 丈量方式 Euclidean distance (L2) Inner product (IP) Cosine similarity (COSINE) 代码写法 索引类型 In-Memory FLAT 索引 IVF_FLAT IVF_FLAT的工作流程 平衡准确性与速度 性能考虑 代码写法 IVF_SQ8 …
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栈和队列 OJ （一）

栈和队列 OJ （一）

括号匹配问题 题目链接&#xff1a; https://leetcode.cn/problems/valid-parentheses/ 遇到左括号入栈&#xff0c;遇到右括号&#xff0c;我们就出栈看看括号是否匹配 这里要注意如果左括号多于右括号的情况下&#xff0c;字符串循环遍历结束时&#xff0c;栈不为空&#x…
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Android --- Kotlin学习之路：自己写一个SDK给别的APP用（暴漏一个接口，提供学生的身高数据）

Android --- Kotlin学习之路：自己写一个SDK给别的APP用（暴漏一个接口，提供学生的身高数据）

今天又来肝kotlin了&#xff0c;主题是&#xff1a;用kt写一个SDK给其他人用&#xff0c;这个小技能在项目中会经常用到&#xff0c;应该有很多小伙伴还不会用&#xff0c;不会的请往下看—⬇ 在项目里面新建一个module 选择Android library&#xff0c;然后点击finish就行了 …
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【Java】二维数组

【Java】二维数组

文章目录 一、什么是二维数组二、二维数组的声明形式三、二维数组的创建(1)静态初始化(2)动态初始化 四、二维数组的输入五、二维数组在内存中的存储方式 一、什么是二维数组 一维数组的声明是int[] arr&#xff0c;int[] arr {0,1,2,3,…};通过一维数组的形式和表达式 我们…
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window下tqdm进度条

window下tqdm进度条

原代码是linux下运行&#xff0c;修改后可在window下运行。 #ifndef TQDM_H #define TQDM_H#include <chrono> #include <ctime> #include <numeric> #include <ios> #include <string> #include <cstdlib> #include <iostream> #i…
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WordPress 主题技巧：给文章页增加“谁来过”模块。

WordPress 主题技巧：给文章页增加“谁来过”模块。

模块功能&#xff1a; 我个人目前在做一个电影类的网站&#xff0c;在开发文章页的模版时候&#xff0c;突然觉得给文章页增加一个“谁对本电影感兴趣”的功能模块可能会比较有趣&#xff0c;这个功能有点类似于‘足迹’的感觉&#xff0c;用户可以通过这个功能&#xff0c;发…
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前端的页面代码

前端的页面代码

根据老师教的前端页面的知识&#xff0c;加上我也是借鉴了老师上课所说的代码&#xff0c;马马虎虎的写出了页面。如下代码&#xff1a; <!DOCTYPE html> <html lang"en"> <head><meta charset"UTF-8"><title>Title</ti…
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k8s 部署 metribeat 实现 kibana 可视化 es 多集群监控指标

k8s 部署 metribeat 实现 kibana 可视化 es 多集群监控指标

文章目录 [toc]环境介绍老(来)板(把)真(展)帅(示)helm 包准备配置监控集群获取集群 uuid生成 api_key配置 values.yaml 配置 es 集群获取集群 uuid 和 api_key配置 values.yaml 查看监控 缺少角色的报错 开始之前&#xff0c;需要准备好以下场景 一套 k8s 环境 k8s 内有两套不同…
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电脑如何重新分盘——保姆级教程

电脑如何重新分盘——保姆级教程

方法一&#xff1a; 通过此电脑&#xff0c;鼠标右键点击此电脑&#xff0c;点击管理 点击磁盘管理进入 二&#xff0c;磁盘分区 我这里选择的是“磁盘0”的C盘进行操作&#xff0c;一般新电脑拿到手的时候都处于这么一个状态&#xff0c;只有一个磁盘分区。现在我要把C盘拆分…
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从汇编层看64位程序运行——参数传递的底层实现

从汇编层看64位程序运行——参数传递的底层实现

大纲 小于等于6个参数一个参数总结 两个参数总结 三个参数总结 四个参数总结 五个参数总结 六个参数总结 大于6个参数七个参数总结 在32位系统中&#xff0c;参数的传递主要依靠栈来进行。那么64位系统上&#xff0c;是否依旧符合这个规则呢&#xff1f;答案是“不是”。64位系…
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FFmpeg开发环境搭建

FFmpeg开发环境搭建

FFmpeg是音视频开发必备的库&#xff0c;也是唯一的库。本文主要讲解在ubuntu22和macOS14环境下的编译安装。 为什么要自己编译呢&#xff1f;其中一个很重要的原因就是ffmpeg在编译时可以加入很多插件&#xff0c;这种特定的库网络上可能找不到编译好的版本&#xff0c;另外如…
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在自定义总线下注册设备

在自定义总线下注册设备

1、自定义总线下注册设备 //my_bus_dev.c #include<linux/module.h> #include<linux/init.h> #include<linux/kernel.h> #include<linux/kobject.h> #include<linux/slab.h> #include<linux/sysfs.h> #include<linux/device.h> #in…
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