水質分析儀MQTT應用案例
一、公司介紹
某儀器股份有限公司,集研發(fā),生產(chǎn),銷售于一體的水質分析儀器公司。產(chǎn)品主要包括PH/ORP分析儀,電導度分析儀,溶氧分析儀,離子濃度分析儀,濁度分析儀及重金屬分析儀等。
公司的核心產(chǎn)品水質分析儀是一款集PH,水溫,TOC,電導率,余氯,濁度,溶解氧,色度等多種參數(shù)測量的集成化裝置,廣泛應用于于泳池,自來水,小區(qū)二次供水,地表水,市政管網(wǎng)等場所的自動化水質檢測
二、企業(yè)所面臨的問題
- 企業(yè)生產(chǎn)的水質分析儀,目前僅支持現(xiàn)場查看監(jiān)測的水質數(shù)據(jù),無法實現(xiàn)遠程監(jiān)控,無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)上云。
- 由于需要與第三方廠商進行項目集成,廠商要求將水質分析數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)上報,實現(xiàn)遠端監(jiān)測。
- 項目預算卡的比較緊,急需一款__價格低廉__,__性能優(yōu)秀__的網(wǎng)關,通過Modbus協(xié)議對接水質分析儀,并將采集到的數(shù)據(jù)上報給云端平臺,實現(xiàn)遠程監(jiān)測
- 由于企業(yè)對云端平臺技術并不了解,因此希望網(wǎng)關廠商能夠提供專業(yè)的對接方案,咨詢我方使用什么協(xié)議與云端平臺進行對接,能夠在短時間內(nèi)實現(xiàn)__低成本__,__高效率__的數(shù)據(jù)上報。
三、方案總體設計
了解客戶的訴求后,為了解決上述問題,我們推薦使用藍蜂LF210網(wǎng)關與明柏的水質分析儀進行設備對接, LF210系列網(wǎng)關價格低廉,性價比高,作為一款邊緣計算網(wǎng)關,南向支持多種PLC和儀表,北向支持標準MQTT協(xié)議,能夠完全滿足客戶的需求
對接云平臺協(xié)議方面,我方建議使用MQTT協(xié)議作為與云平臺與網(wǎng)關的通訊協(xié)議,MQTT(Message Queuing Telemetry Transport,消息隊列遙測傳輸協(xié)議),是一種基于發(fā)布/訂閱(publish/subscribe)模式的"輕量級"通訊協(xié)議,優(yōu)點是可以以極少的代碼和有限的帶寬,為連接遠程設備提供實時可靠的消息服務。作為一種低開銷、低帶寬占用的即時通訊協(xié)議,使其在物聯(lián)網(wǎng)、小型設備、移動應用等方面有較廣泛的應用。
目前MQTT技術比較成熟,開源項目比較多,平臺方能夠快速搭建基于MQTT協(xié)議的服務器和云平臺,能夠在短時間內(nèi)實現(xiàn)__低成本__,__高效率__的數(shù)據(jù)對接。我方建議通過MQTT協(xié)議將水質分析儀的數(shù)據(jù)通上報給云端平臺
四、詳細方案說明
(系統(tǒng)架構圖)
4.1 硬件部署
- 水質分析儀控制柜中安裝藍蜂 網(wǎng)關,使用4G卡進行聯(lián)網(wǎng)通信
- 在通過藍蜂網(wǎng)關RS485端口與水質分析儀進行連接,通過Modbus協(xié)議進行通訊
- 網(wǎng)關上電并調(diào)試好后,網(wǎng)關通過MQTT協(xié)議將數(shù)據(jù)上報
4.2云端平臺對接方案
1.根據(jù)溝通,我方建議平臺方使用自行搭建MQTT云服務器,目前MQTT技術比較成熟,開源項目比較多,平臺方能夠快速搭建基于MQTT協(xié)議的云端服務器和平臺。
2.我方與平臺方約定好MQTT服務器的對接的服務器地址,賬號,用戶名密碼,以及報文傳輸協(xié)議,經(jīng)過測試,順利通過MQTT協(xié)議進行數(shù)據(jù)上報
3.我方提供藍蜂MQTT網(wǎng)關配置工具,通過藍蜂MQTT配置工具,能夠快速調(diào)試網(wǎng)關的相關MQTT參數(shù),包括服務器用戶名,地址,賬號,上報數(shù)據(jù)主題,系統(tǒng)設置等,支持遠程進行控制
4.2 方案實際應用落地
4.2.1 接入客戶自建MQTT服務器
打開藍蜂MQTT網(wǎng)關配置工具,點擊MQTT鏈接配置選項,可進行MQTT服務器鏈接配置
通過設置MQTT鏈接參數(shù),可填寫客戶端ID,服務器IP/域名,用戶名,密碼,端口號等參數(shù),支持SSL/TLS加密,可實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸單向和雙向加密認證,最大限度保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?/p>
配置成功后,即可連接至客戶搭建的MQTT服務器
平臺方與網(wǎng)關約定報文協(xié)議
根據(jù)與平臺方的溝通,平臺方最終選擇了根據(jù)藍蜂LF210網(wǎng)關提供的默認的報文格式進行數(shù)據(jù)對接,使用JSON格式數(shù)據(jù)進行上報,藍蜂提供的報文協(xié)議具備如下優(yōu)點:
1.可上報設備設備標識,msgId, 時間, 采集數(shù)據(jù)value,以及自定義的系統(tǒng)變量,比如型號,版本,位置等,能最大限度的滿足客戶對于數(shù)據(jù)的需求
2.上報主題支持使用通配符${} 代替設備表示,能否方便平臺方進行數(shù)據(jù)對接
2.報文為JSON格式,跨平臺通用
約定的報文協(xié)議具體如下:
實時數(shù)據(jù)上報主題:
data/report/${sn}
上報主題示例:
data/report/200121011004
上報json示例:
{
"code": "200",
"data": {
"msgId": "976",
"sn": "200121011045",
"time": 1655185922470,
"value": {
"ci": "0",
"ph": "0",
"temp": "0",
"turbidity": "0",
"cod": "0",
}
}
}
上報json參數(shù)說明 :
Value數(shù)據(jù)說明 :
配置驅動和變量
驅動管理用來配置網(wǎng)關與下位機的驅動管理,支持創(chuàng)建/編輯,刪除驅動,設置通訊口配置信息等
如圖。首次配置,需要進行添加驅動的操作,企業(yè)的水質分析儀支持Modbus協(xié)議,選擇Modbus通用協(xié)議即可
創(chuàng)建好驅動后,即可添加變量,變量管理可用來配置網(wǎng)關數(shù)據(jù)變量,支持新增、編輯、導入、導出、復制等功能,按照企業(yè)提供的地址表,可創(chuàng)建余氯,PH,溫度,低濁,COD
4.2.4 配置上報主題
點擊數(shù)據(jù)傳輸配置慘淡,可配置MQTT網(wǎng)關上報數(shù)據(jù)的主題,通過約定好的主題名稱,設置好上報的周期,點擊保存按鈕,即可按照約定好的報文協(xié)議進行數(shù)據(jù)上報。
針對于該客戶的需求,LF210網(wǎng)關,僅需一個主題,即可將客戶要求的:余氯,PH,溫度,低濁,COD 等數(shù)值進行上報
配置好后,通過第三方MQTT工具可以看到,數(shù)據(jù)已上報至MQTT平臺
4.3 網(wǎng)關數(shù)據(jù)安全穩(wěn)定機制
4.3.1 支持異常狀態(tài)上報
藍蜂MQTT網(wǎng)關對于異常數(shù)據(jù)或網(wǎng)關異常狀態(tài)均支持上報機制,開啟狀態(tài)上報后,通過設置的主題將網(wǎng)關會將運行中的錯誤信息或狀態(tài)變化信息,比如(網(wǎng)關離線)上報給服務器。
能源平臺可訂閱對應主題,及時了解網(wǎng)關異常情況,達到實時預警報警的效果
4.3.2 數(shù)據(jù)傳輸安全
藍蜂MQTT網(wǎng)關支持SSL/TLS加密,可實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸單向和雙向加密認證,最大限度保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕梢员WC數(shù)據(jù)不被竊聽,不會導致數(shù)據(jù)安全問題。
五、方案總結
5.2 本方案的優(yōu)勢和特點
1.MQTT協(xié)議具有較低的帶寬占用和低功耗特點,數(shù)據(jù)傳輸高效,省流量,節(jié)約成本,藍蜂LF210網(wǎng)關支持標準MQTT協(xié)議,可快速實現(xiàn)對接平臺
2.MQTT技術比較成熟,開源項目比較多,平臺方能夠快速搭建基于MQTT協(xié)議的云端服務器和平臺。
3.LF210系列網(wǎng)關支持多種協(xié)議PLC和儀表,包括Modbus, 三菱FX系列,西門子PPI協(xié)議,能夠完全滿足水質分析儀的接入需求
4.LF210為邊緣側計算網(wǎng)關,相比傳統(tǒng)的透傳網(wǎng)關,能夠實現(xiàn)自主采集,自主上報,數(shù)據(jù)格式自動轉換,能夠極大減少云端的開發(fā)工作,輕松實現(xiàn)與云端對接,進行數(shù)據(jù)上報
5. LF210網(wǎng)關價格低廉,性價比極高,極大降低節(jié)約項目成本。
6. 性能穩(wěn)定,功能強大:客戶端軟件操作簡單容易上手,方便基層人員操作
六、客戶現(xiàn)場圖片
藍蜂MQTT網(wǎng)關安裝現(xiàn)場1
藍蜂MQTT網(wǎng)關安裝現(xiàn)場2
審核編輯 黃宇
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