一种融合大模型与MQTT虚拟终端的物联网平台测试方法与流程

本发明涉及物联网平台测试，具体涉及一种融合大模型与mqtt虚拟终端的物联网平台测试方法。

背景技术：

1、随着物联网技术的快速普及，工业物联网、智慧电力、智能家居、智慧市政等行业的物联网平台规模化落地，物联网平台承担海量终端接入、数据解析、消息转发、设备管控与异常告警等核心业务，平台的稳定性、并发承载能力、数据处理精度与故障容错能力直接决定物联网系统的整体运行可靠性。在物联网平台的版本迭代、功能升级、性能优化与上线验收过程中，需要依托大规模、高真实度、全场景的测试验证手段，对平台功能与性能进行全面校验。

2、现有物联网平台测试方案主要分为两类。第一类为物理终端实测方案，通过批量部署真实物联网设备搭建测试环境，依托物理设备上报真实数据完成平台测试。该方案依赖大量物理终端设备、部署场地与人工运维，硬件采购与部署成本高，物理设备难以灵活复现数值越界、时序乱序、心跳中断、批量掉线、重复上报等异常场景，也无法快速扩容以开展高并发压力测试，测试周期长、迭代效率低。第二类为传统脚本仿真测试方案，通过固定代码脚本生成模拟数据，配合简易mqtt客户端模拟终端接入与数据上报。该方案生成的数据格式固化、波动规律单一、同质化严重，与真实设备运行数据差异大，且仅能覆盖常规正常上报场景，边界极值、设备故障与链路异常等场景覆盖缺失，导致大量潜在功能漏洞与性能瓶颈无法被检出。

3、此外，现有大模型数据生成工具仅支持离线数据输出，不具备mqtt协议适配与批量终端并发调度能力，传统mqtt仿真工具不具备智能场景生成能力，仅能按固定频次上报数据，两类工具相互独立、无法联动，测试过程需要人工转换数据、编写脚本与配置终端，自动化程度低。同时，传统测试仅校验设备接入成功率与基础数据上报功能，校验维度单一，无法精准识别平台并发瓶颈、数据解析漏洞与异常识别缺陷。

4、综上，现有物联网平台测试技术存在成本高、场景覆盖不全、数据真实度低、并发测试能力弱、自动化程度低与缺陷定位不准等缺陷，亟需一种能够以纯软件方式实现大规模、高真实度、全场景自动化测试的融合大模型与mqtt虚拟终端的物联网平台测试方法。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种融合大模型与mqtt虚拟终端的物联网平台测试方法，该方法能够解决现有物联网平台测试方案测试成本高、测试数据失真、异常场景难以复现、大规模并发模拟能力不足以及测试自动化程度低的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种融合大模型与mqtt虚拟终端的物联网平台测试方法，包括：s1，部署包括大模型智能造数层、测试调度管控层、mqtt虚拟终端仿真层与待测物联网平台服务层的四层测试架构，将物联网设备语义知识库与故障场景库导入大模型智能造数层，初始化mqtt虚拟终端集群，并完成与待测物联网平台的通信适配；s2，在测试调度管控层配置测试工况参数并生成标准化测试任务下发至大模型智能造数层，测试工况参数包括虚拟终端数量、测试时长、异常数据占比与数据上报频率；s3，大模型智能造数层根据标准化测试任务，从物联网设备语义知识库与故障场景库中检索设备运行规则与异常规则，据此构建生成约束条件，由大语言模型在生成约束条件下生成常态波动数据、边界极值数据与异常故障数据三类结构化仿真数据并封装输出；s4，测试调度管控层对结构化仿真数据进行合法性校验、时序排序与批量分组，生成符合mqtt协议的上报报文与终端交互脚本；s5，测试调度管控层启动mqtt虚拟终端集群，按照上报报文批量完成设备注册鉴权、并发数据上报与异常工况模拟，并应答待测物联网平台下发的控制指令；s6，采集待测物联网平台的接入成功率、传输时延、解析准确率、异常识别率、并发峰值与系统负载作为核心测试指标；s7，将核心测试指标与预设性能阈值比较，按照三级校验模型完成合规性判定、缺陷分析与性能瓶颈定位，生成测试验证报告。

4、在本发明中，优选的，s3包括：s31，对标准化测试任务进行解析，得到待仿真设备类型、目标测试场景与生成数据规模；s32，按照待仿真设备类型与目标测试场景，从物联网设备语义知识库与故障场景库中检索对应的数据规则与异常规则；s33，根据检索到的数据规则与异常规则构建生成约束条件，生成约束条件包括数据取值范围、数据变化趋势、上报时间间隔与异常触发条件；s34，由大语言模型按照生成约束条件生成连续时序数据，并按照异常数据占比在连续时序数据中动态插入异常事件；s35，对生成数据进行格式校验、范围校验与逻辑校验，校验通过后封装为结构化仿真数据输出。

5、在本发明中，优选的，所述物联网设备语义知识库按设备类别层、设备属性层、运行规则层与约束规则层组织，所述设备类别层记录温湿度传感器、电力采集终端、智能开关与可编程逻辑控制器的设备分类信息，所述设备属性层记录设备型号、通信协议、数据点位、采集周期与数据格式，所述运行规则层记录设备正常运行状态下的数据变化规律，所述约束规则层记录数据范围、逻辑关系与合法性校验规则；所述故障场景库按照故障类型组织，记录数据异常类、通信异常类、时序异常类与设备状态异常类的故障特征，所述数据异常类包括数值越界、数据突变与非法字段，所述通信异常类包括掉线、重连失败、消息延迟与数据丢包，所述时序异常类包括乱序上报、重复上报与时间戳异常，所述设备状态异常类包括心跳丢失、批量离线与设备失联；所述物联网设备语义知识库与所述故障场景库通过设备类型、数据点位、运行状态与异常规则建立映射关系；s32中，依据所述映射关系，按照待仿真设备类型匹配对应的数据规则与故障场景。

6、在本发明中，优选的，s3中，所述大语言模型具备设备语义理解、测试场景推理与测试反馈优化能力；所述设备语义理解为对设备类型、通信协议、数据点位、采样周期、运行状态与正常阈值范围进行结构化描述并据此理解设备的数据生成规律；所述测试场景推理为根据所述标准化测试任务识别正常运行、边界压力、异常故障与通信异常场景的测试需求；所述测试反馈优化为根据所述核心测试指标以及所述待测物联网平台的响应结果，调整后续测试数据的生成策略。

7、在本发明中，优选的，s5中，所述mqtt虚拟终端集群中的每个虚拟终端采用基于状态机的生命周期控制模型，所述状态机包括初始化状态、注册状态、在线状态、异常状态与恢复状态；虚拟终端在所述初始化状态完成设备参数加载与身份配置，在所述注册状态接入所述待测物联网平台并完成鉴权，在所述在线状态保持mqtt长连接并按照所述数据上报频率上报数据，在所述异常状态按照测试规则触发故障行为，在所述恢复状态模拟设备重新连接与业务恢复；状态之间按照事件驱动转换，网络异常事件触发所述在线状态转入所述异常状态，重连成功事件触发所述异常状态恢复至所述在线状态，所述待测物联网平台下发的控制指令触发设备响应流程。

8、在本发明中，优选的，还包括：s8，检测到掉线事件、数据异常事件或响应超时事件时，mqtt虚拟终端仿真层记录事件类型、发生时间与关联设备并上报至测试调度管控层，测试调度管控层根据预设策略触发对应的处理流程，实现异常模拟、异常跟踪与测试结果分析的闭环。

9、在本发明中，优选的，s4包括：s41，对合法性校验通过的结构化仿真数据进行时序排序与批量分组；s42，将时序排序后的数据转换为适配mqtt协议的标准化上报主题与载荷报文；s43，根据测试工况参数生成批量终端自动化运行脚本与指令应答脚本。

10、在本发明中，优选的，s7中，所述三级校验模型包括功能合规校验、并发性能校验与异常容错校验；所述功能合规校验为校验所述待测物联网平台对上报数据的解析准确率与异常识别率；所述并发性能校验为将所述接入成功率、传输时延、并发峰值与系统负载同对应的预设性能阈值比较，定位并发性能瓶颈；所述异常容错校验为根据注入的异常工况与所述待测物联网平台的响应，判定所述待测物联网平台的异常识别与容错处理能力；校验完成后生成功能测试报告、压力性能报告与异常容错测试报告。

11、在本发明中，优选的，s1中，所述mqtt虚拟终端集群采用分布式节点部署，单节点承载预设数量的虚拟终端会话，所述mqtt虚拟终端集群按照所述虚拟终端数量弹性扩缩容；s5中，所述mqtt虚拟终端集群分批次完成设备注册鉴权与并发数据上报。

12、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述任一项所述的融合大模型与mqtt虚拟终端的物联网平台测试方法。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、本方法通过大语言模型结合物联网设备语义知识库与故障场景库生成测试数据，使测试数据受设备领域知识约束，真实复现设备动态波动与故障工况，克服了固定脚本数据固化、同质化的缺陷；通过mqtt虚拟终端集群实现批量注册鉴权、并发数据上报与异常工况模拟，无需部署任何物理终端设备即可支撑万级终端并发接入测试，大幅降低测试成本；通过虚拟终端状态机与事件驱动机制，可复现掉线重连、时序乱序、心跳中断等传统测试环境难以复现的异常工况；通过数据校验、时序编排与协议适配的一体化处理，配合三级校验模型与报告自动生成，实现从测试任务创建到报告输出的全流程自动化，测试效率较传统方案提升70%以上，场景覆盖率提升50%以上，异常故障场景覆盖30余类。