MQTTプロトコルと端末監視装置の組み合わせ
MQTTプロトコル(Message Queuing Telemetry Transport)は、パブリッシュ/サブスクライブ方式に基づく「軽量」な通信プロトコルです。TCP/IPプロトコルを基盤とし、1999年にリリースされました。MQTTの利点は、少ないコード量と限られた帯域幅で、リモートデバイス間の接続にリアルタイムかつ信頼性の高いメッセージサービスを提供できることです。消費電力と帯域幅の占有率が低いリアルタイム通信プロトコルとして、IoT(モノのインターネット)、小型デバイス、モバイルアプリケーションなどで広く利用されています。
MQTTサーバー(メッセージプロキシ)。一般的なMQTTサーバーは、マクロコンピュータルームにあるキャビネット群ではなく、Erlang/OTPプラットフォーム上で開発されたソフトウェアです。そして、このソフトウェアを実行するコンピューターやその他のデバイスが存在します。直感的には、MQTTメッセージサーバーソフトウェアを実行するサーバー、またはサーバークラスターとして理解できます。
主な機能は図1-1の通りです。
(1)クライアントからのネットワーク接続を受け入れる
(2)クライアントが公開した情報を受け入れる
(3)クライアントからの購読および購読解除リクエストの処理
(4)申込メッセージを加入顧客に転送する。
(1)MQTTは基盤となるネットワーク伝送を構築します。クライアントとサーバー間の接続を確立し、秩序立ったロスレスなバイトストリームベースの双方向伝送を提供します。データ送信時には、MQTTは関連するサービス品質とトピック名を関連付けます。
MQTTプロトコルの通信プロセスは、クライアントとサーバーが連携して完了する必要があります。パブリッシャー、ブローカー、サブスクライバーという3つのアイデンティティがあります。メッセージのパブリッシャーとサブスクライバーはどちらもクライアントになることができ、メッセージブローカーはMQTTサーバーです。
① MQTTの実装
トピック: メッセージの種類として理解できるトピック。
ペイロード: メッセージの内容。使用される特定のデータの内容として理解できます。
② MQTTクライアント
MQTTプロトコルを使用するアプリケーションまたはデバイス。MQTTサーバーをベースとしたネットワーク接続です。情報の公開、公開情報のサブスクライブ、アプリケーションメッセージのサブスクライブ解除または削除、サーバーとの切断などによく使用されます。
① パブリッシュ/サブスクライブ メッセージ モードを使用して、1 対多のメッセージ パブリッシングを提供し、アプリケーションを分離します。
②負荷内容を遮断したメッセージ伝送。
③ TCP/IP を使用してネットワーク接続を提供します。
④ メッセージ発行サービスの品質には3種類あります。メッセージ発行(Qos: 0 最大1回、1 少なくとも1回、2 1回のみ)
⑤ 伝送容量が小さく、トラフィック需要も小さい。
多くの電力メーターはゲートウェイに接続されており、機器はMQTTサーバーと連携して動作します。ADWシリーズの中でも、数種類の電力メーターのうちADW300電力メーターは、4GおよびWi-Fiによるインターネットアクセス機能を備えています。これにより、IoTネットワークカードまたはLANを介して機器にネットワーク機能を提供することが可能になり、機器をゲートウェイ、そしてサーバーに接続するという煩雑なプロセスが簡素化され、産業用IoTを実現します。
(1)ADW300ワイヤレスメーター主に低圧ネットワークの三相有効電力測定に用いられます。小型、高精度、豊富な機能、そして豊富な通信オプションといった利点を有し、RS485通信に加え、Lora、NB、4G、Wi-Fiなどの無線通信モードに対応しています。また、外部トランスによる電流サンプリングモードも搭載しており、様々な設置・運用シーンに対応可能です。配電盤への設置も柔軟に対応し、様々な地域・負荷における電力測定、運用保守監視、電力監視といったサブ項目のニーズに対応します。
①サブスクリプション
サブスクリプションには、トピックフィルターとサービス品質(QoS)が含まれます。サブスクリプションはセッションに関連付けられます。セッションには複数のサブスクリプションを含めることができます。各セッションの各サブスクリプションには、異なるトピックフィルターが適用されます。
②セッション
各クライアントがサーバーとの接続を確立した後、セッションクライアントとサーバーの間でステートフルなやり取りを行う必要があります。セッションはセッションとネットワークの間に存在する場合もあれば、クライアントとサーバー間の複数の連続したネットワーク接続にまたがる場合もあります。
③トピック名
アプリケーションメッセージのラベルに接続します。ラベルはサーバーのサブスクリプションと一致します。サーバーは、一致するラベルをサブスクライブしている各クライアントにメッセージを送信します。
④データアップロード
メーターの無線伝送は、伝送容量の小型化と流量需要の低減を実現しています。メーターのデータアップロードプロセスはシンプルです。(詳細は付録を参照)冗長化されたデータアップロード手順は、カスタマイズ可能なデータアップロードを容易にするために最適化されており、一般的な電気パラメータデータ、信号強度、有効電力需要、電圧電流比、温度、DI状態、電圧電流高調波歪み率、ピーク電力とフラットバレー電力などが含まれます。
まとめると、現在のIoT技術環境において、MQTTサーバーは様々な企業に次々と導入されています。これは、MQTTサーバーとMQTTプロトコルが企業のインテリジェント管理ニーズを満たすことができるためです。多くの企業の一部の生産工場では、配電盤が無線機器を用いて電気設備の稼働状況を監視する必要がありますが、多くの企業の生産工場では電気設備が分散化・独立化されています。各設備にゲートウェイを設置すると、その移行コストは非常に高くなります。そのため、コストを節約するために、多くの企業は電気機器のワイヤレス監視用の電力メーターADW300を一括して設置し、センサーを介してケーブルや生産ラインのさまざまな機器パラメーター(主に電流や電圧などの電気パラメーターデータを含む)を収集し、取得したデータをリアルタイムでMQTTサーバーのクラウドにアップロードし、IoTプラットフォームとデータベースを介してMQTTサーバーのトピックをサブスクライブして、端末監視機器のデータを取得し、端末とクラウドの双方向通信を実現し、強力なデータチャネルを構築し、取得したデータをMQTTサーバーのクラウドデータベースに保存し、データのセキュリティを確保し、電力管理および表示システムを構築し、クラウドテクノロジー、ビッグデータ、インターネットを通じて取得したデータをフォアグラウンドに表示します。ユーザーは、モバイルAPPのコンピューターページやその他のリアルタイム監視機器、ケーブル電力データにログインできます。
投稿日時: 2022年10月31日
