變電站油水混合物及外排水質(zhì)MQTT應(yīng)用案例

一、項(xiàng)目介紹

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，城市進(jìn)程和工業(yè)化進(jìn)程的不斷增加，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，國(guó)家對(duì)環(huán)保的重視程度也越來越高。近年來，由于國(guó)家加大了環(huán)保基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)投資，有力拉動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)需求，環(huán)保產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模迅速擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)水平明顯提升。

為了響應(yīng)國(guó)家環(huán)境保護(hù)的需求號(hào)召，上海博取儀器有限公司研發(fā)了一款能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)的變化情況的水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀，能夠監(jiān)測(cè)包括氨氮、總磷、總氮、PH、溶解氧、電導(dǎo)率等多種水質(zhì)參數(shù)，并且支持將水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)上報(bào)至華為ROMA平臺(tái)，搭建了一套針對(duì)于變電站油水混合物及外派水質(zhì)監(jiān)測(cè)解決方案

二、項(xiàng)目痛點(diǎn)和問題

1.水質(zhì)檢測(cè)主機(jī)目前僅支持現(xiàn)場(chǎng)查看水質(zhì)數(shù)據(jù)，無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，人員必須到現(xiàn)場(chǎng)才能了解水質(zhì)情況，導(dǎo)致運(yùn)維服務(wù)成本高，人工成本大，急需對(duì)接一款邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和上報(bào)。

2.項(xiàng)目要求將檢測(cè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)接至國(guó)網(wǎng)湖北電科院所使用的華為ROMA平臺(tái)，通過MQTT協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)上報(bào)，經(jīng)過溝通后，發(fā)現(xiàn)ROMA平臺(tái)所需要的數(shù)據(jù)格式特定格式，比較復(fù)雜，市場(chǎng)上其他廠家網(wǎng)關(guān)無法滿足ROMA平臺(tái)的要求。

3.由于研發(fā)企業(yè)對(duì)平臺(tái)技術(shù)并不了解，對(duì)接ROMA平臺(tái)有很大的困難，進(jìn)行因此希望網(wǎng)關(guān)廠商能夠提供專業(yè)的對(duì)接方案，希望能夠在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)接。

三、方案總體設(shè)計(jì)

了解項(xiàng)目需求后，我們推薦使用藍(lán)蜂LF220網(wǎng)關(guān)，與水質(zhì)檢測(cè)主機(jī)進(jìn)行設(shè)備對(duì)接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和上報(bào)。

藍(lán)蜂LF220網(wǎng)關(guān)作為一款支持MQTT協(xié)議的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，南向支持Modbus協(xié)議和其他多種PLC，北向支持MQTT協(xié)議，可將采集到的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為MQTT協(xié)議，上報(bào)給云平臺(tái)，可通過腳本功能控制數(shù)據(jù)上報(bào)格式，滿足復(fù)雜的數(shù)據(jù)上報(bào)要求

平臺(tái)對(duì)接方面，通過查看ROMA平臺(tái)相關(guān)文檔和說明，與項(xiàng)目人員溝通后，我方制定了針對(duì)于ROMA平臺(tái)的上報(bào)數(shù)據(jù)協(xié)議格式，能夠在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)低成本，高效率的數(shù)據(jù)對(duì)接

四、詳細(xì)方案說明

（系統(tǒng)架構(gòu)圖）

4.1硬件部署

1.水質(zhì)分析主機(jī)控制柜中安裝藍(lán)蜂網(wǎng)關(guān)，使用4G卡進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信

2.藍(lán)蜂網(wǎng)關(guān)使用RS485端口與水質(zhì)分析主機(jī)進(jìn)行連接，通過Modbus協(xié)議與設(shè)備進(jìn)行通訊，通過客戶提供的點(diǎn)位表設(shè)置對(duì)應(yīng)變量，實(shí)現(xiàn)邊緣側(cè)采集數(shù)據(jù)。

3.網(wǎng)關(guān)上電后，網(wǎng)關(guān)通過MQTT協(xié)議將采集到的數(shù)據(jù)通過4G卡上報(bào)至華為ROMA平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和上報(bào)

4.2對(duì)接華為ROMA平臺(tái)

1.我方與ROMA平臺(tái)方約定好MQTT服務(wù)器的對(duì)接的服務(wù)器地址，賬號(hào)，用戶名密碼，以及報(bào)文傳輸協(xié)議，經(jīng)過測(cè)試，順利通過MQTT協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)上報(bào)

3．我方提供藍(lán)蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具，通過藍(lán)蜂MQTT配置工具，能夠快速調(diào)試網(wǎng)關(guān)的相關(guān)MQTT參數(shù)，包括服務(wù)器用戶名，地址，賬號(hào)，上報(bào)數(shù)據(jù)主題，可支持遠(yuǎn)程方式進(jìn)行參數(shù)的配置和調(diào)試。

4.3配置驅(qū)動(dòng)和變量點(diǎn)位

4.3.1通過Modbus協(xié)議對(duì)接水質(zhì)檢測(cè)主機(jī)

水質(zhì)分析儀支持Modbus協(xié)議，藍(lán)蜂網(wǎng)關(guān)使用RS485端口與水質(zhì)分析主機(jī)進(jìn)行連接，通過Modbus協(xié)議與設(shè)備進(jìn)行通訊

通過藍(lán)蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)配置，可創(chuàng)建Modbus協(xié)議驅(qū)動(dòng)，選擇RS485通訊口進(jìn)行配置，連接至水質(zhì)檢測(cè)主機(jī)。

4.3.2配置變量

根據(jù)項(xiàng)目需求，需要通過網(wǎng)關(guān)采集如下數(shù)據(jù)包括：COD、氨氮、總磷、總氮、PH、溶解氧、電導(dǎo)率、濁度、溫度、空調(diào)溫度、空調(diào)濕度、液位等參數(shù)

根據(jù)客戶提供的監(jiān)測(cè)水質(zhì)的點(diǎn)位表，在藍(lán)蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具中點(diǎn)擊變量管理功能，通過配置對(duì)應(yīng)的變量，用于網(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和上報(bào)

添加變量功能中，允許用戶根據(jù)點(diǎn)位表，自行定義寄存器類型，數(shù)據(jù)類型，小數(shù)位數(shù)，讀寫類型

4.4數(shù)據(jù)上報(bào)

4.4.1約定數(shù)據(jù)上報(bào)格式

根據(jù)與平臺(tái)方的溝通，平臺(tái)方提供了MQTT協(xié)議通信規(guī)范，要求按通信協(xié)議規(guī)范規(guī)定的主題和數(shù)據(jù)格式進(jìn)行數(shù)值上報(bào)

主題Topic

參數(shù)說明

DeviceS結(jié)構(gòu)體說明

Services結(jié)構(gòu)體說明

JSON格式示例

{

"devices": [{

"deviceId": "D68NZxB4",

"services": [{

"data": {

"key": "value"

},

"eventTime": "20191023T173625Z",

"serviceId": "serviceName"

}]

}]

}

1. 配置數(shù)據(jù)上報(bào)主題

通過藍(lán)蜂MQTT配置工具，可根據(jù)需要進(jìn)行配置上報(bào)主題和上報(bào)數(shù)據(jù)內(nèi)容，按照平臺(tái)方要求的數(shù)據(jù)格式，可使用腳本代碼編寫上報(bào)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)邏輯，匹配平臺(tái)方通信協(xié)議格式

為了匹配平臺(tái)方上報(bào)數(shù)據(jù)需求，做出如下配置：

1. 主題內(nèi)容：/v1/devices/${sn}/datas
2. 上報(bào)方式：選擇定時(shí)上報(bào)，時(shí)間間隔為30秒
3. 選擇自定義腳本加工方式，匹配數(shù)據(jù)上報(bào)格式

4.4.3 編寫腳本匹配上報(bào)數(shù)據(jù)格式要求

按照平臺(tái)方要求的數(shù)據(jù)格式，編寫對(duì)應(yīng)腳本，將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的JSON格式進(jìn)行數(shù)據(jù)上報(bào)，腳本代碼如下：

function reportToJson(signalArray, system){

var data = {}

for(var i=0; i

var signal = signalArray[i];

data[signal.key] = signal.value

}

var dateStr = new Date().toISOString()

dateStr = dateStr.replace(/-/g, "")

dateStr = dateStr.replace(/:/g, "")

dateStr = dateStr.substr(0,15) + 'Z'

var json ={

devices: [{

deviceId: system.deviceId,

services: [{

data: data,

eventTime: dateStr,

serviceId: system.serviceId

}]

}]

}

return JSON.stringify(json);

}

4.4.4查看上報(bào)結(jié)果

通過第三方工具，訂閱數(shù)據(jù)上報(bào)的主題，可以看到網(wǎng)關(guān)已經(jīng)將采集到的數(shù)據(jù)按照通信協(xié)議格式上報(bào)給ROMA云平臺(tái)了

五、方案總結(jié)

5.1方案優(yōu)勢(shì)

1. 藍(lán)蜂LF220為邊緣側(cè)計(jì)算網(wǎng)關(guān)，相比傳統(tǒng)的透?jìng)骶W(wǎng)關(guān)，能夠?qū)崿F(xiàn)自主采集，自主上報(bào)，數(shù)據(jù)格式自動(dòng)轉(zhuǎn)換，相比市場(chǎng)上其他網(wǎng)關(guān)，能夠完全滿足數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控的需求。
2. 通過藍(lán)蜂MQTT網(wǎng)關(guān)腳本加工功能，能夠?qū)覴OMA平臺(tái)的MQTT通信協(xié)議，將復(fù)雜的數(shù)據(jù)上報(bào)格式
3. LF220網(wǎng)關(guān)性能穩(wěn)定，功能強(qiáng)大，客戶端軟件操作簡(jiǎn)單容易上手，方便操作人員無需花費(fèi)過多時(shí)間，即可使用熟練，提升工作效率