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MQTT協定與終端監控設備的結合

MQTT協定與終端監控設備的結合

MQTT協定(Message Queuing Telemetry Transport),又稱為訊息佇列遙測傳輸,是一種基於發布/訂閱模式的「輕量級」通訊協定。它是一種建立在Tcp/IP協議之上的通訊協議,於1999年發布。MQTT的優點是能夠以很少的代碼和有限的頻寬為連接遠端設備提供即時可靠的訊息服務。作為一種低能耗、低頻寬佔用的即時通訊協議,廣泛應用於物聯網、小型設備、行動應用等。
MQTT 伺服器(訊息代理)。常見的mqtt伺服器並不是宏機房的一堆櫃子,而是在Erlang/OTP平台上開發的軟體。然後還有運行該軟體的電腦和其他設備。直觀地理解為運行MQTT訊息伺服器軟體的伺服器或伺服器叢集。

主要功能如圖1-1所示。

(1)接受客戶端的網路連接

(2)接受委託人發布的訊息

(3) 處理客戶端的訂閱和取消訂閱請求

(4) 將申請訊息轉發給訂閱客戶。

(1)MQTT將建構底層網路傳輸。它將在客戶端和伺服器之間建立連接,並提供有序、無損、基於位元組流的雙向傳輸。發送資料時,MQTT 會將相關的服務品質和主題名稱關聯起來。

MQTT協定通訊過程需要客戶端和伺服器端共同完成。共有三種身分:發布者、經紀人和訂閱者。訊息發布者和訂閱者都可以是客戶端,訊息代理程式是mqtt伺服器。
① MQTT的實現

topic:主題,可以理解為訊息的類型;

Payload:訊息內容,可以理解為具體要使用的資料內容

② MQTT 客戶端

使用 mqtt 協定的應用程式或裝置。它是基於mqtt伺服器的網路連線。常用於發布資訊、訂閱發布資訊、取消訂閱或刪除應用程式訊息以及與伺服器斷開連線。

① 使用發布/訂閱訊息模式,提供一對多的消息發布,解耦應用。

② 屏蔽負載內容的訊息傳輸。

③ 使用Tcp/IP 提供網路連線。

④ 訊息發布服務品質分為三種。訊息發布(Qos:0最多一次,1至少一次,2僅一次)

⑤ 傳輸量小,流量需求小。

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很多電錶都連接到網關,這是設備與mqtt伺服器互動的方式。ADW系列電錶中的幾類電錶之一ADW300電錶具有4G和wifi上網功能。它們透過物聯網網卡或區域網路的方式使設備具備連網功能,減少設備連接閘道、再連接伺服器的繁瑣流程,實現工業物聯網。

(1)ADW300無線儀表主要用於測量低壓電網三相有功電能。具有體積小、精度高、功能豐富、可選通訊方式多種等優點。可支援RS485通訊及Lora、NB、4G、wifi等無線通訊方式。也增加了外接互感器電流取樣方式,方便使用者在不同場合安裝使用。可靈活安裝於配電箱內,滿足不同區域、不同負載的分項電能計量、運維監管或電力監控的需求。

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①訂閱

訂閱包括主題過濾器和服務品質。訂閱與會話相關聯。一個會話可以包含多個訂閱。每個會話中的每個訂閱都有不同的主題過濾器。
②會議

每個客戶端與伺服器建立連線後,需要在會話客戶端與伺服器之間進行有狀態的互動。會話存在於會話和網路之間,也可能跨越客戶端和伺服器之間的多個連續的網路連線。
③主題名稱

連接到應用程式訊息的標籤。該標籤與伺服器的訂閱相符。伺服器將訊息傳送給每個訂閱匹配標籤的客戶端
④數據上傳

表計的無線傳輸實現了小傳輸、小流量的需求。該儀表的資料上傳過程很簡單。(詳見附錄)優化冗餘資料上傳步驟,促進客製化資料上傳,包括常用電參數資料、訊號強度、有功需量、電壓電流比、溫度、DI狀態、電壓電流諧波畸變率、峰谷電能等

綜上所述,在當前物聯網技術環境下,MQTT伺服器已經陸續被各行各業、企業所採用,因為MQTT伺服器和MQTT協定能夠滿足他們的智慧化管理需求。許多企業的一些生產車間的配電櫃需要使用無線設備來監控電氣設備的工作狀態,而大多數企業的生產車間都是分散的、獨立的電氣設備。如果每台設備都安裝一個網關,改造成本非常大。因此,大多數企業為了節省成本,往往會安裝一批用於電氣設備無線監控的電錶-ADW300,透過感測器收集電纜、生產線的各種設備參數,主要包括電流、電壓等電氣參數數據,將獲取到的數據即時上傳到雲端MQTT伺服器,然後透過物聯網平台和資料庫訂閱MQTT伺服器主題,獲取終端監控設備的數據,實現終端與設備之間的雙向通訊。雲端,建立強大的數據通道,將獲取的資料儲存在MQTT伺服器的雲端資料庫中,確保資料的安全,建構電量管理及顯示系統,透過雲端技術將取得的資料展示到前台,大數據和網路。用戶可登入手機APP電腦頁面等即時監控設備及電纜電量數據。


發佈時間:2022年10月31日