صفحة 298 - كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 البرنامج بشكله النهائي Complete Code

المفاهيم الأساسية

* البرنامج بشكله النهائي: الكود الكامل لبرنامج `mqtt_receiver.py` الذي تم تطويره عبر الصفحات السابقة.

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.

تحديث البيانات والجزء الرئيسي للبرنامج (صفحة 297)

تحديث محتويات ملف البيانات

#### العملية:

##### إلحاق كائن التقرير (report) بمصفوفة data_file_objects.

##### كتابة مصفوفة data_file_objects المحدثة إلى ملف JSON.

##### إلحاق كائن التقرير بمصفوفة reports.

##### تفريغ مصفوفة messages_stack.

الجزء الرئيسي للبرنامج

#### العملية:

##### التحقق من وجود ملف البيانات (data.json) قبل قراءته.

##### قراءة محتويات ملف JSON وتخزينها في data_file_objects.

##### تهيئة عميل MQTT.

##### ربط معالج الأحداث on_connect بالدالة المناسبة.

##### ربط معالج الأحداث on_message بالدالة المناسبة.

##### الاتصال بوسيط MQTT باستخدام العنوان والمنفذ.

##### الاشتراك في الموضوع المحدد (TOPIC).

##### الاستماع بشكل مستمر للرسائل الواردة (loop_forever).

البرنامج بشكله النهائي (صفحة 298)

الكود الكامل لملف mqtt_receiver.py

#### استيراد المكتبات

##### from datetime import datetime

##### import json

##### import paho.mqtt.client as mq

##### from os import path

#### تعريف المتغيرات العامة

##### data_file: مسار ملف JSON.

##### data_file_objects: قائمة كائنات من ملف JSON.

##### CLIENT_ID: معرف العميل.

##### MQTT_BROKER: عنوان الوسيط.

##### TOPIC: موضوع الاشتراك.

##### PORT: منفذ الاتصال.

##### FLAG_CONNECTED: علم حالة الاتصال.

##### messages_stack: مصفوفة الرسائل لكل حاوية.

##### reports: مصفوفة كائنات التقارير.

#### تعريف دالة on_connect

##### الوظيفة: معالجة حدث الاتصال.

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

#### تعريف دالة on_message

##### الوظيفة: معالجة الرسائل الواردة.

##### العملية: فك تشفير حمولة الرسالة وإلحاقها بـ messages_stack.

```

نقاط مهمة

• هذه الصفحة تعرض الكود الكامل لبرنامج `mqtt_receiver.py` الذي تم بناؤه خطوة بخطوة في الصفحات السابقة.
• الكود يتضمن استيراد المكتبات، تعريف المتغيرات العامة، ودالتي `on_connect` و `on_message` الأساسيتين.
• يمثل هذا الكود الشكل النهائي للبرنامج الذي يستقبل رسائل MQTT ويبدأ في معالجتها.

from datetime import datetime import json import paho.mqtt.client as mq from os import path data_file = "your_file_path" # Absolute path to the JSON data file data_file_objects = [] # This contains the objects from the JSON data file # Variables to setup MQTT client CLIENT_ID = "RECEIVER_01" # ID of the client MQTT_BROKER = "broker.emqx.io" # Address of the broker TOPIC = "waste/drops" # Topic to subscribe to PORT = 1883 # Default server port FLAG_CONNECTED = False # Connection flag messages_stack = [] # The array with the messages per can filling reports = [] # The array with all the generated report objects def on_connect(client, userdata, flags, rc): global FLAG_CONNECTED # Access the FLAG_CONNECTED variable if rc == 0: FLAG_CONNECTED = True print("Connected to MQTT Broker!") else: print("Failed to connect to MQTT Broker!") def on_message(client, userdata, msg): global messages_stack # Access the messages_stack variable messages_stack.append(msg.payload.decode())

وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 298

from datetime import datetime import json import paho.mqtt.client as mq from os import path data_file = "your_file_path" # Absolute path to the JSON data file data_file_objects = [] # This contains the objects from the JSON data file # Variables to setup MQTT client CLIENT_ID = "RECEIVER_01" # ID of the client MQTT_BROKER = "broker.emqx.io" # Address of the broker TOPIC = "waste/drops" # Topic to subscribe to PORT = 1883 # Default server port FLAG_CONNECTED = False # Connection flag messages_stack = [] # The array with the messages per can filling reports = [] # The array with all the generated report objects def on_connect(client, userdata, flags, rc): global FLAG_CONNECTED # Access the FLAG_CONNECTED variable if rc == 0: FLAG_CONNECTED = True print("Connected to MQTT Broker!") else: print("Failed to connect to MQTT Broker!") def on_message(client, userdata, msg): global messages_stack # Access the messages_stack variable messages_stack.append(msg.payload.decode()) وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 298