مثال توضيحي لبرنامج مستقبل MQTT - كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 برنامج البايثون دور مستقبل MQTT

المفاهيم الأساسية

برنامج مستقبل MQTT: برنامج بايثون يمكنه الاشتراك في موضوع MQTT وجمع الرسائل من عدة ناشري أردوينو في نفس الوقت.

خريطة المفاهيم

```markmap

7. الرسائل في إنترنت الأشياء

إدارة النفايات الذكية وتحليل البيانات (صفحة 292)

إنشاء برامج تحليل البيانات

#### ملف mqtt_receiver.py

##### الوظيفة: الاشتراك في موضوع MQTT وجمع الرسائل.

##### المخرجات: حفظ البيانات في ملف JSON.

#### ملف data_analysis.ipynb

##### الوظيفة: قراءة البيانات من ملف JSON وتحليلها.

##### العملية: يقرأ البيانات، يكتب النتائج، يجمع المعلومات.

تدفق البيانات في النظام

#### وسيط MQTT: نقطة تمرير الرسائل بين الحاوية وبرامج التحليل.

#### ملف JSON: وسيط تخزين للبيانات المجمعة قبل تحليلها.

إنشاء ملف بيانات جسون (صفحة 293)

خطوات إنشاء الملف

#### 1. إنشاء ملف جديد باسم data.json

##### المحتوى: مصفوفة فارغة [].

#### 2. دور ملف mqtt_receiver.py

##### إلحاق كائنات JSON (التقارير) بالمصفوفة الموجودة في data.json.

#### 3. دور ملف data_analysis.py

##### فتح ملف data.json.

##### قراءة محتويات مصفوفة JSON.

##### إجراء عمليات تحليل البيانات.

برمجة ملف mqtt_receiver.py

#### استيراد الحزم المطلوبة

##### datetime: لإضافة طابع زمني للرسائل.

##### json: للتعامل مع كائنات JSON.

##### paho.mqtt.client: لإنشاء عملاء MQTT.

##### os: للتعامل مع الملفات.

#### إنشاء المتغيرات للتعامل مع ملف JSON

##### data_file: المسار الكامل لملف JSON.

##### data_file_objects: قائمة لتخزين الكائنات من ملف JSON.

برمجة عميل MQTT (صفحة 294)

إنشاء متغيرات اتصال MQTT

#### CLIENT_ID: معرف العميل (مثل RECEIVER_01).

#### MQTT_BROKER: عنوان الوسيط (مثل broker.emqx.io).

#### TOPIC: موضوع الاشتراك (مثل waste/drops).

#### PORT: منفذ الاتصال (مثل 1883).

#### FLAG_CONNECTED: علم حالة الاتصال (يبدأ بـ False).

إنشاء متغيرات تخزين البيانات

#### messages_stack: مصفوفة لتخزين الرسائل الخاصة بكل حاوية.

#### reports: مصفوفة لتخزين كائنات التقارير.

إنشاء دالة معالج الأحداث on_connect

#### الوظيفة: طباعة رسالة تأكيد الاتصال في Terminal.

#### العملية: تغيير قيمة FLAG_CONNECTED بناءً على رمز الاستجابة (rc).

##### إذا كان rc == 0: الاتصال ناجح.

##### إذا كان rc != 0: الاتصال فاشل.

برمجة دالة معالجة الرسائل (صفحة 295)

دالة on_message

#### الوظيفة: معالجة الرسائل الواردة من وسيط MQTT.

#### العملية:

##### فك تشفير حمولة الرسالة وتحويلها إلى كائن JSON.

##### إلحاق الكائن بالمصفوفة messages_stack.

##### طباعة الرسالة المستلمة في Terminal.

##### التحقق من وجود العلم can_filled في الكائن.

###### إذا كان True: استدعاء دالة generate_report().

توسعة البرنامج

#### يمكن توسعة البرنامج لمعالجة بيانات JSON تحتوي على المزيد من الحقول والمعلومات حول الناشرين.

```

نقاط مهمة

• وظيفة `on_message` هي المسؤولة عن استقبال ومعالجة كل رسالة تصل من وسيط MQTT.
• تقوم الدالة بتحويل حمولة الرسالة من نص إلى كائن JSON يمكن التعامل معه في بايثون.
• يتم تخزين كل كائن مستلم في مصفوفة `messages_stack` للاحتفاظ بالبيانات.
• يمكن تصميم البرنامج ليتفاعل مع محتوى الرسالة، مثل استدعاء دالة إنشاء تقرير عند ملء الحاوية (`can_filled == True`).
• يمكن تطوير البرنامج ليدعم معالجة رسائل من عدة أجهزة أردوينو تحتوي على بيانات أكثر تعقيدًا.

def on_message(client, userdata, msg): global messages_stack # Access the messages_stack variable # Decode the message payload payload = str(msg.payload.decode()) # Convert the payload to a JSON object and append it # to the messages stack payload_object = json.loads(payload) messages_stack.append(payload_object) # When you receive a message, print it to the terminal print("|||---- MESSAGE RECEIVED ----|||\n") print("Payload: " + str(payload_object)) # If the payload object has the can_filled flag set to True # generate a report for the filled can if payload_object["can_filled"] == True: generate_report()

يمكن لبرنامج البايثون هذا أن يعمل كمستقبل MQTT لجمع رسائل من عدة ناشري أردوينو في نفس الوقت. يمكن توسعة هذا البرنامج لتتمكن من معالجة بيانات JSON مع إضافة المزيد من الحقول التي تحتوي على معلومات حول الناشرين أيضاً.

--- SECTION: مثال توضيحي لبرنامج مستقبل MQTT --- def on_message(client, userdata, msg): global messages_stack # Access the messages_stack variable # Decode the message payload payload = str(msg.payload.decode()) # Convert the payload to a JSON object and append it # to the messages stack payload_object = json.loads(payload) messages_stack.append(payload_object) # When you receive a message, print it to the terminal print("|||---- MESSAGE RECEIVED ----|||\n") print("Payload: " + str(payload_object)) # If the payload object has the can_filled flag set to True # generate a report for the filled can if payload_object["can_filled"] == True: generate_report() يمكن لبرنامج البايثون هذا أن يعمل كمستقبل MQTT لجمع رسائل من عدة ناشري أردوينو في نفس الوقت. يمكن توسعة هذا البرنامج لتتمكن من معالجة بيانات JSON مع إضافة المزيد من الحقول التي تحتوي على معلومات حول الناشرين أيضاً. --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: شكل 7.22: يمثل برنامج البايثون دور مستقبل MQTT Description: A diagram showing three Arduino devices connected via dashed lines to a laptop running Python code. The Python logo is visible on the laptop screen. The diagram illustrates the flow of data from Arduino devices to the Python MQTT client. Context: Illustrates the architecture of an MQTT client receiving data from multiple IoT devices (Arduinos) using Python.