MQTT 프로토콜과 단말 모니터링 장비의 결합
MQTT 프로토콜(Message Queuing Telemetry Transport)은 메시지 큐잉 텔레메트리 전송(Message Queuing Telemetry Transport)이라고도 하며, 발행/구독 모드를 기반으로 하는 "경량" 통신 프로토콜입니다. TCP/IP 프로토콜을 기반으로 구축되어 1999년에 발표되었습니다. MQTT의 장점은 적은 코드와 제한된 대역폭으로 원격 장치 연결을 위한 실시간의 안정적인 메시지 서비스를 제공할 수 있다는 것입니다. 저전력, 저대역폭 특성을 가진 실시간 통신 프로토콜로서 사물 인터넷, 소형 기기, 모바일 애플리케이션 등에서 널리 사용되고 있습니다.
MQTT 서버(메시지 프록시). 일반적인 MQTT 서버는 대형 컴퓨터실에 있는 여러 대의 장비가 아니라 Erlang/OTP 플랫폼으로 개발된 소프트웨어입니다. 그리고 이 소프트웨어를 실행하는 컴퓨터 및 기타 장치들이 있습니다. 직관적으로 MQTT 메시지 서버 소프트웨어를 실행하는 서버 또는 서버 클러스터로 이해할 수 있습니다.
주요 기능은 그림 1-1에 나타낸 것과 같습니다.
(1) 클라이언트로부터 네트워크 연결을 수락합니다.
(2) 고객이 게시한 정보를 수락합니다.
(3) 고객의 구독 및 구독 취소 요청 처리
(4) 애플리케이션 메시지를 구독 고객에게 전달합니다.
(1)MQTT는 기본 네트워크 전송을 구성합니다. 클라이언트와 서버 간의 연결을 설정하고, 손실 없는 바이트 스트림 기반의 양방향 전송을 제공합니다. 데이터를 전송할 때 MQTT는 관련 서비스 품질(QoS) 및 토픽 이름을 함께 전송합니다.
MQTT 프로토콜 통신 과정은 클라이언트와 서버 간의 상호 작용을 통해 완료됩니다. 메시지 발행자, 메시지 중개자, 구독자라는 세 가지 주체가 있으며, 클라이언트가 메시지 발행자와 구독자 역할을 모두 수행할 수 있습니다. 메시지 중개자는 MQTT 서버입니다.
① MQTT 구현
주제: 메시지의 유형으로 이해할 수 있는 주제;
페이로드: 메시지 내용으로, 사용될 구체적인 데이터 내용으로 이해할 수 있습니다.
② MQTT 클라이언트
MQTT 프로토콜을 사용하는 애플리케이션 또는 장치입니다. MQTT 서버를 기반으로 하는 네트워크 연결 방식입니다. 주로 정보 게시, 정보 게시 구독, 구독 취소 또는 애플리케이션 메시지 삭제, 서버 연결 해제 등에 사용됩니다.
① 메시지 발행/구독 모드를 사용하여 일대다 메시지 발행을 제공하고 애플리케이션 간의 결합도를 낮춥니다.
② 부하 내용을 보호하는 메시지 전송.
③ TCP/IP를 사용하여 네트워크 연결을 제공합니다.
④ 메시지 게시 서비스 품질에는 세 가지 종류가 있습니다. 메시지 게시(QoS: 0 최대 1회, 1 최소 1회, 2 1회만)
⑤ 전송량과 트래픽 수요가 적습니다.
많은 전력량계는 게이트웨이에 연결되어 있으며, 게이트웨이는 장비가 MQTT 서버와 상호 작용하는 통로 역할을 합니다. ADW 시리즈 전력량계 중 ADW300은 4G 및 Wi-Fi 인터넷 접속 기능을 갖추고 있습니다. 이를 통해 장비는 IoT 네트워크 카드 또는 LAN을 통해 네트워크 기능을 활용할 수 있으며, 장비를 게이트웨이에 연결한 후 서버에 연결하는 번거로운 과정을 간소화하여 산업용 IoT를 구현할 수 있습니다.
(1)ADW300 무선 계량기이 장비는 주로 저전압 네트워크의 3상 유효 전력을 측정하는 데 사용됩니다. 소형 크기, 높은 정확도, 풍부한 기능, 다양한 통신 모드 선택 기능 등의 장점을 가지고 있습니다. RS485 통신은 물론 LoRa, NB, 4G, Wi-Fi 등 다양한 무선 통신 모드를 지원합니다. 또한 외부 변압기 전류 샘플링 모드를 추가하여 사용자가 다양한 환경에 편리하게 설치하고 사용할 수 있습니다. 배전반에 유연하게 설치하여 다양한 지역 및 부하 환경에서 하위 항목 전력 측정, 운영 및 유지 보수 감독 또는 전력 모니터링 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
①구독
구독에는 주제 필터와 서비스 품질(QoS)이 포함됩니다. 구독은 세션과 연결되며, 하나의 세션에는 여러 개의 구독이 포함될 수 있습니다. 각 세션의 각 구독은 서로 다른 주제 필터를 가집니다.
②세션
각 클라이언트가 서버와 연결을 설정한 후에는 세션 클라이언트와 서버 간에 상태를 유지하는 상호 작용이 필요합니다. 세션은 세션과 네트워크 간에 존재하거나, 클라이언트와 서버 간의 여러 연속적인 네트워크 연결에 걸쳐 존재할 수 있습니다.
③주제명
애플리케이션 메시지의 레이블에 연결합니다. 이 레이블은 서버의 구독과 일치합니다. 서버는 일치하는 레이블을 구독하는 각 클라이언트에게 메시지를 전송합니다.
④ 데이터 업로드
이 계량기의 무선 전송 방식은 전송량과 유량 요구량을 최소화합니다. 데이터 업로드 과정 또한 간단합니다. (자세한 내용은 부록 참조) 중복 데이터 업로드 단계를 최적화하여 사용자 지정 데이터 업로드를 지원하며, 여기에는 일반적으로 사용되는 전기 파라미터 데이터, 신호 강도, 유효 전력 요구량, 전압 전류비, 온도, DI 상태, 전압 전류 고조파 왜곡률, 피크 및 평탄 전압 전력 등이 포함됩니다.
요약하자면, 사물인터넷(IoT) 기술 환경이 확산되는 현재, MQTT 서버와 MQTT 프로토콜은 다양한 기업과 사업체에서 지능형 관리 요구사항을 충족할 수 있기 때문에 점차 도입되고 있습니다. 많은 기업의 생산 작업장 내 배전반에서는 전기 장비의 작동 상태를 모니터링하기 위해 무선 장비가 필요하며, 대부분의 생산 작업장은 분산되어 있고 전기 장비가 독립적으로 설치되어 있습니다. 만약 각 장비에 게이트웨이를 설치한다면 전환 비용이 매우 높아질 것입니다. 따라서 대부분의 기업은 비용 절감을 위해 무선 전기 설비 모니터링용 전력량계(ADW300 등)를 대량으로 설치하여 센서를 통해 케이블 및 생산 라인의 다양한 장비 매개변수(주로 전류, 전압 등의 전기 매개변수 데이터)를 수집하고, 수집된 데이터를 MQTT 서버 클라우드에 실시간으로 업로드합니다. 그런 다음 사물인터넷(IoT) 플랫폼과 데이터베이스를 통해 MQTT 서버 토픽을 구독하여 단말 모니터링 장비의 데이터를 수신하고, 단말과 클라우드 간의 양방향 통신을 구현하여 강력한 데이터 채널을 구축합니다. 또한, 수집된 데이터를 MQTT 서버의 클라우드 데이터베이스에 저장하여 데이터 보안을 확보하고, 전력 관리 및 표시 시스템을 구축합니다. 클라우드 기술, 빅데이터 및 인터넷을 활용하여 수집된 데이터를 전경에 표시하고, 사용자는 모바일 앱 컴퓨터 페이지 등에 로그인하여 장비 및 케이블의 전력 데이터를 실시간으로 모니터링할 수 있습니다.
게시 시간: 2022년 10월 31일
