Sự kết hợp giữa giao thức MQTT và thiết bị giám sát đầu cuối
Giao thức MQTT (Message Queuing Telemetry Transport), hay còn gọi là Giao thức Truyền tải Thông điệp Xếp hàng, là một giao thức truyền thông "nhẹ" dựa trên mô hình xuất bản/đăng ký. Đây là một giao thức truyền thông được xây dựng trên giao thức TCP/IP và được phát hành vào năm 1999. Ưu điểm của MQTT là nó có thể cung cấp dịch vụ nhắn tin thời gian thực và đáng tin cậy để kết nối các thiết bị từ xa với ít mã lệnh và băng thông hạn chế. Là một giao thức truyền thông thời gian thực với mức tiêu thụ năng lượng thấp và chiếm dụng băng thông thấp, nó được sử dụng rộng rãi trong Internet vạn vật, các thiết bị nhỏ, ứng dụng di động, v.v.
Máy chủ MQTT (máy chủ trung gian truyền tin nhắn). Máy chủ MQTT thông thường không phải là một loạt tủ thiết bị trong phòng máy tính lớn, mà là một phần mềm được phát triển trên nền tảng Erlang/OTP. Sau đó là các máy tính và các thiết bị khác chạy phần mềm này. Có thể hiểu một cách trực quan rằng đó là một máy chủ hoặc một cụm máy chủ chạy phần mềm máy chủ truyền tin nhắn MQTT.
Các chức năng chính được thể hiện trong Hình 1-1.
(1) Chấp nhận kết nối mạng từ máy khách
(2) Chấp nhận thông tin do khách hàng công bố
(3) Xử lý các yêu cầu đăng ký và hủy đăng ký từ khách hàng
(4) Chuyển tiếp tin nhắn ứng dụng cho khách hàng đã đăng ký.
(1)MQTT sẽ xây dựng đường truyền mạng cơ bản. Nó sẽ thiết lập kết nối giữa máy khách và máy chủ, và cung cấp đường truyền hai chiều dựa trên luồng byte, có trật tự và không mất dữ liệu. Khi gửi dữ liệu, MQTT sẽ liên kết chất lượng dịch vụ (QoS) và tên chủ đề tương ứng.
Quá trình giao tiếp của giao thức MQTT cần được thực hiện đồng thời bởi máy khách và máy chủ. Có ba vai trò: Nhà xuất bản (Publisher), Người trung gian (Broker) và Người đăng ký (Subscribe). Nhà xuất bản và người đăng ký tin nhắn đều có thể là máy khách, còn người trung gian tin nhắn chính là máy chủ MQTT.
① Triển khai MQTT
Chủ đề: chủ đề, có thể được hiểu là loại thông điệp;
Payload: nội dung thông điệp, có thể hiểu là nội dung dữ liệu cụ thể cần được sử dụng.
② Máy khách MQTT
Ứng dụng hoặc thiết bị sử dụng giao thức MQTT. Đó là một kết nối mạng dựa trên máy chủ MQTT. Nó thường được sử dụng để đăng tải thông tin, đăng ký nhận thông tin, hủy đăng ký hoặc xóa tin nhắn ứng dụng và ngắt kết nối khỏi máy chủ.
① Sử dụng chế độ gửi/đăng ký tin nhắn để cung cấp khả năng gửi tin nhắn từ một đến nhiều và tách rời các ứng dụng.
② Truyền tải thông điệp che chắn nội dung tải.
③ Sử dụng giao thức TCP/IP để cung cấp kết nối mạng.
④ Có ba loại chất lượng dịch vụ đăng tải tin nhắn. Đăng tải tin nhắn (Qos: 0 tối đa một lần, 1 ít nhất một lần, 2 chỉ một lần)
⑤ Lượng truyền tải nhỏ và nhu cầu lưu lượng truy cập thấp.
Nhiều đồng hồ điện được kết nối với bộ điều khiển trung tâm (gateway), đây là cách thiết bị tương tác với máy chủ MQTT. Trong số các sản phẩm thuộc dòng ADW, đồng hồ điện ADW300 là một trong số nhiều loại đồng hồ điện có chức năng truy cập Internet 4G và Wi-Fi. Chúng cho phép thiết bị có chức năng kết nối mạng thông qua card mạng IoT hoặc mạng LAN, giảm thiểu quá trình kết nối phức tạp giữa thiết bị với bộ điều khiển trung tâm và máy chủ, từ đó hiện thực hóa IoT công nghiệp.
(1)Đồng hồ đo không dây ADW300Thiết bị này chủ yếu được sử dụng để đo công suất điện hoạt động ba pha của mạng điện hạ thế. Nó có ưu điểm là kích thước nhỏ gọn, độ chính xác cao, nhiều chức năng và nhiều chế độ giao tiếp tùy chọn. Nó hỗ trợ giao tiếp RS485 và các chế độ giao tiếp không dây như LoRa, NB, 4G, Wifi, v.v. Ngoài ra, nó còn bổ sung chế độ lấy mẫu dòng điện của biến áp ngoài, thuận tiện cho người dùng lắp đặt và sử dụng trong các trường hợp khác nhau. Nó có thể được lắp đặt linh hoạt trong hộp phân phối điện để đáp ứng nhu cầu đo công suất điện, giám sát vận hành và bảo trì hoặc giám sát điện năng ở các khu vực và tải khác nhau.
① Đăng ký
Các gói đăng ký bao gồm Bộ lọc chủ đề và Chất lượng dịch vụ. Mỗi gói đăng ký được liên kết với một phiên. Một phiên có thể chứa nhiều gói đăng ký. Mỗi gói đăng ký trong mỗi phiên có một bộ lọc chủ đề khác nhau.
②Phiên
Sau khi mỗi máy khách thiết lập kết nối với máy chủ, cần phải có sự tương tác có trạng thái giữa máy khách và máy chủ trong phiên làm việc. Phiên làm việc tồn tại giữa máy khách và mạng, hoặc có thể trải rộng trên nhiều kết nối mạng liên tục giữa máy khách và máy chủ.
③Tên chủ đề
Kết nối với nhãn của một thông báo ứng dụng. Nhãn này khớp với đăng ký của máy chủ. Máy chủ sẽ gửi thông báo đến mỗi máy khách đã đăng ký với nhãn phù hợp.
④Tải dữ liệu lên
Công nghệ truyền dẫn không dây của đồng hồ đo giúp giảm thiểu yêu cầu về dung lượng truyền tải và lưu lượng. Quá trình tải dữ liệu của đồng hồ này rất đơn giản. (Xem phụ lục để biết thêm chi tiết) Các bước tải dữ liệu dư thừa được tối ưu hóa để thúc đẩy việc tải dữ liệu tùy chỉnh, bao gồm các dữ liệu thông số điện thường dùng, cường độ tín hiệu, công suất tiêu thụ, tỷ lệ điện áp/dòng điện, nhiệt độ, trạng thái DI, tỷ lệ méo hài điện áp/dòng điện, điện năng đỉnh và đáy, v.v.
Tóm lại, trong môi trường công nghệ Internet vạn vật hiện nay, máy chủ MQTT đã được nhiều doanh nghiệp và công ty áp dụng rộng rãi, bởi vì máy chủ MQTT và giao thức MQTT có thể đáp ứng nhu cầu quản lý thông minh của họ. Tủ phân phối điện trong một số xưởng sản xuất của nhiều doanh nghiệp cần sử dụng thiết bị không dây để giám sát tình trạng hoạt động của thiết bị điện, trong khi hầu hết các xưởng sản xuất của doanh nghiệp đều phân tán và có thiết bị điện độc lập. Nếu mỗi thiết bị được lắp đặt một cổng kết nối (gateway), chi phí chuyển đổi sẽ rất lớn. Do đó, để tiết kiệm chi phí, hầu hết các doanh nghiệp thường lắp đặt một loạt đồng hồ điện để giám sát không dây thiết bị điện - ADW300, thu thập các thông số thiết bị khác nhau của cáp và dây chuyền sản xuất thông qua cảm biến, chủ yếu bao gồm dữ liệu thông số điện như dòng điện và điện áp, và tải dữ liệu thu được lên máy chủ MQTT trên đám mây theo thời gian thực, sau đó đăng ký các chủ đề trên máy chủ MQTT thông qua nền tảng và cơ sở dữ liệu Internet of Things để thu được dữ liệu giám sát thiết bị đầu cuối, thực hiện giao tiếp hai chiều giữa thiết bị đầu cuối và đám mây, xây dựng một kênh dữ liệu mạnh mẽ, lưu trữ dữ liệu thu được trong cơ sở dữ liệu đám mây của máy chủ MQTT, đảm bảo an toàn dữ liệu, xây dựng hệ thống quản lý và hiển thị điện năng, và hiển thị dữ liệu thu được trên giao diện người dùng thông qua công nghệ đám mây, dữ liệu lớn và Internet. Người dùng có thể đăng nhập vào ứng dụng di động trên máy tính để xem các thiết bị giám sát và dữ liệu điện năng cáp theo thời gian thực.
Thời gian đăng bài: 31 tháng 10 năm 2022
