صفحة 296 - كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 إنشاء تقرير

المفاهيم الأساسية

دالة `generate_report()`: دالة تنشئ كائن JSON للتقرير وتلحقه بملف البيانات عند استلام رسالة امتلاء حاوية النفايات.

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.

برمجة دالة إنشاء التقرير (صفحة 296)

دالة generate_report()

#### الوظيفة: إنشاء كائن JSON للتقرير وإلحاقه بملف البيانات.

#### العملية:

##### الوصول إلى المتغيرات العامة: data_file_objects, messages_stack, reports.

##### استخراج الرسالة الأولى والأخيرة من messages_stack.

##### تحويل الطابع الزمني للرسائل من نص إلى كائن datetime.

##### حساب وقت الامتلاء (time_to_fill) بالدقائق من فرق الطابع الزمني بين الرسالة الأولى والأخيرة.

##### إنشاء كائن التقرير (report) الذي يحتوي على:

###### id: رقم التقرير (طول مصفوفة reports).

###### timestamp: الطابع الزمني للامتلاء.

###### garbage_drops: عدد قطرات النفايات.

###### time_to_fill: الوقت المستغرق لملء الحاوية.

```

نقاط مهمة

• تستخدم الدالة الرسالة الأولى والأخيرة في `messages_stack` لحساب الوقت المستغرق لملء الحاوية.
• يتم حساب `time_to_fill` بتحويل فرق الوقت بين الرسالتين من ثوانٍ إلى دقائق.
• كائن التقرير الناتج هو كائن JSON يحتوي على أربعة حقول رئيسية: المعرف، الطابع الزمني، عدد القطرات، ووقت الامتلاء.

قم بإنشاء دالة generate_report الآتية والتي ستنشئ كائن JSON للتقرير وتلحقه بملف البيانات في كل مرة تستلم فيها رسالة تشير إلى امتلاء حاوية النفايات.

def generate_report(): global data_file_objects # Access data_file_objects variable global messages_stack # Access messages_stack variable global reports # Access reports variable # Getting the first and last objects from the messages_stack first_msg = messages_stack[0] last_msg = messages_stack[len(messages_stack) - 1] # Converting the string attributes of the messages objects to datetime time_filled_timestamp = last_msg["timestamp"] first_timestamp = datetime.strptime(first_msg["timestamp"], "%H:%M:%S") last_timestamp = datetime.strptime(last_msg["timestamp"], "%H:%M:%S") garbage_drops = last_msg["garbage_drops"] # Calculating the time_to_fill by comparing the timestamps # of the first and last fillings time_delta = last_timestamp - first_timestamp time_to_fill = time_delta.total_seconds() / 60 # This will be used for object indexing report_id = len(reports) # The JSON object that will be appended to the JSON data file report = { "id": report_id, "timestamp": time_filled_timestamp, "garbage_drops": garbage_drops, "time_to_fill": time_to_fill }

ستستخدم الرسالتين الأولى والأخيرة لحساب فرق الوقت.

تستخدم عملية الطابع الزمني لحساب فرق الوقت.

وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447

296

قم بإنشاء دالة generate_report الآتية والتي ستنشئ كائن JSON للتقرير وتلحقه بملف البيانات في كل مرة تستلم فيها رسالة تشير إلى امتلاء حاوية النفايات. def generate_report(): global data_file_objects # Access data_file_objects variable global messages_stack # Access messages_stack variable global reports # Access reports variable # Getting the first and last objects from the messages_stack first_msg = messages_stack[0] last_msg = messages_stack[len(messages_stack) - 1] # Converting the string attributes of the messages objects to datetime time_filled_timestamp = last_msg["timestamp"] first_timestamp = datetime.strptime(first_msg["timestamp"], "%H:%M:%S") last_timestamp = datetime.strptime(last_msg["timestamp"], "%H:%M:%S") garbage_drops = last_msg["garbage_drops"] # Calculating the time_to_fill by comparing the timestamps # of the first and last fillings time_delta = last_timestamp - first_timestamp time_to_fill = time_delta.total_seconds() / 60 # This will be used for object indexing report_id = len(reports) # The JSON object that will be appended to the JSON data file report = { "id": report_id, "timestamp": time_filled_timestamp, "garbage_drops": garbage_drops, "time_to_fill": time_to_fill } ستستخدم الرسالتين الأولى والأخيرة لحساب فرق الوقت. تستخدم عملية الطابع الزمني لحساب فرق الوقت. وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 296