水质分析仪MQTT应用案例

水质分析仪MQTT应用案例

一、公司介绍

仪器股份有限公司,集研发,生产,销售于一体的水质分析仪器公司。产品主要包括PH/ORP分析仪,电导度分析仪,溶氧分析仪,离子浓度分析仪,浊度分析仪及重金属分析仪等。

公司的核心产品水质分析仪是一款集PH,水温,TOC,电导率,余氯,浊度,溶解氧,色度等多种参数测量的集成化裝置,广泛应用于于泳池,自来水,小区二次供水,地表水,市政管网等场所的自动化水质检测

二、企业所面临的问题

1. 企业生产的水质分析仪,目前仅支持现场查看监测的水质数据,无法实现远程监控,无法实现数据上云。

2. 由于需要与第三方厂商进行项目集成,厂商要求将水质分析数据进行数据上报,实现远端监测。

3. 项目预算卡的比较紧,急需一款价格低廉性能优秀的网关,通过Modbus协议对接水质分析仪,并将采集到的数据上报给云端平台,实现远程监测

4. 由于企业对云端平台技术并不了解,因此希望网关厂商能够提供专业的对接方案,咨询我方使用什么协议与云端平台进行对接,能够在短时间内实现低成本高效率的数据上报。

三、方案总体设计

了解客户的诉求后,为了解决上述问题,我们推荐使用蓝蜂LF210网关与明柏的水质分析仪进行设备对接, LF210系列网关价格低廉,性价比高,作为一款边缘计算网关,南向支持多种PLC和仪表,北向支持标准MQTT协议,能够完全满足客户的需求

对接云平台协议方面,我方建议使用MQTT协议作为与云平台与网关的通讯协议,MQTT(Message Queuing Telemetry Transport,消息队列遥测传输协议),是一种基于发布/订阅(publish/subscribe)模式的"轻量级"通讯协议,优点可以以极少的代码和有限的带宽,为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议,使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。

目前MQTT技术比较成熟,开源项目比较多,平台方能够快速搭建基于MQTT协议的服务器和云平台,能够在短时间内实现低成本高效率的数据对接。我方建议通过MQTT协议将水质分析仪的数据通上报给云端平台

四、详细方案说明

水质分析仪MQTT应用案例_第1张图片

(系统架构图)

4.1 硬件部署

1. 水质分析仪控制柜中安装蓝蜂 网关,使用4G卡进行联网通信

2. 在通过蓝蜂网关RS485端口与水质分析仪进行连接,通过Modbus协议进行通讯

3. 网关上电并调试好后,网关通过MQTT协议将数据上报

4.2云端平台对接方案

1.根据沟通,我方建议平台方使用自行搭建MQTT云服务器,目前MQTT技术比较成熟,开源项目比较多,平台方能够快速搭建基于MQTT协议的云端服务器和平台。

2.我方与平台方约定好MQTT服务器的对接的服务器地址,账号,用户名密码,以及报文传输协议,经过测试,顺利通过MQTT协议进行数据上报

3.我方提供蓝蜂MQTT网关配置工具,通过蓝蜂MQTT配置工具,能够快速调试网关的相关MQTT参数,包括服务器用户名,地址,账号,上报数据主题,系统设置等,支持远程进行控制

4.2 方案实际应用落地

4.2.1 接入客户自建MQTT服务器

打开蓝蜂MQTT网关配置工具,点击MQTT链接配置选项,可进行MQTT服务器链接配置

通过设置MQTT链接参数,可填写客户端ID,服务器IP/域名,用户名,密码,端口号等参数,支持SSL/TLS加密,可实现数据传输单向和双向加密认证,最大限度保证数据传输的安全性

配置成功后,即可连接至客户搭建的MQTT服务器

水质分析仪MQTT应用案例_第2张图片

      1. 平台方与网关约定报文协议

根据与平台方的沟通,平台方最终选择了根据蓝蜂LF210网关提供的默认的报文格式进行数据对接,使用JSON格式数据进行上报,蓝蜂提供的报文协议具备如下优点:

1.可上报设备设备标识,msgId, 时间, 采集数据value,以及自定义的系统变量,比如型号,版本,位置等,能最大限度的满足客户对于数据的需求

2.上报主题支持使用通配符${} 代替设备表示,能否方便平台方进行数据对接

2.报文为JSON格式,跨平台通用

约定的报文协议具体如下:

实时数据上报主题:

data/report/${sn}

上报主题示例:

data/report/200121011004

上报json示例:

{

"code": "200",

"data": {

"msgId": "976",

"sn": "200121011045",

"time": 1655185922470,

"value": {

"ci": "0",

"ph": "0",

"temp": "0",

"turbidity": "0",

"cod": "0",

}

}

}

上报json参数说明

参数名称

类型

说明

code

String

功能码:200-采集正常

data

object

采集数据

time

long

采集时间,标准时间戳,1970-1-1到现在的毫秒数

sn

string

默认系统变量-网关SN

msgId

string

默认系统变量-报文ID

value

object

采集值:变量key和变量值的键值对

Value数据说明

序号

参数名称

说明

1

ci

余氯值

2

ph

PH值

3

temp

温度值

4

turbidity

低浊值

5

cod

COD值

      1. 配置驱动和变量

驱动管理用来配置网关与下位机的驱动管理,支持创建/编辑,删除驱动,设置通讯口配置信息等

如图。首次配置,需要进行添加驱动的操作,企业的水质分析仪支持Modbus协议,选择Modbus通用协议即可

水质分析仪MQTT应用案例_第3张图片

创建好驱动后,即可添加变量,变量管理可用来配置网关数据变量,支持新增、编辑、导入、导出、复制等功能,按照企业提供的地址表,可创建余氯,PH,温度,低浊,COD 

水质分析仪MQTT应用案例_第4张图片

4.2.4 配置上报主题

点击数据传输配置惨淡,可配置MQTT网关上报数据的主题,通过约定好的主题名称,设置好上报的周期,点击保存按钮,即可按照约定好的报文协议进行数据上报。

水质分析仪MQTT应用案例_第5张图片

针对于该客户的需求,LF210网关,仅需一个主题,即可将客户要求的:余氯,PH,温度,低浊,COD 等数值进行上报

配置好后,通过第三方MQTT工具可以看到,数据已上报至MQTT平台

水质分析仪MQTT应用案例_第6张图片

4.3 网关数据安全稳定机制

4.3.1 支持异常状态上报

水质分析仪MQTT应用案例_第7张图片

蓝蜂MQTT网关对于异常数据或网关异常状态均支持上报机制,开启状态上报后,通过设置的主题将网关会将运行中的错误信息或状态变化信息,比如(网关离线)上报给服务器。

能源平台可订阅对应主题,及时了解网关异常情况,达到实时预警报警的效果

4.3.2 数据传输安全

蓝蜂MQTT网关支持SSL/TLS加密,可实现数据传输单向和双向加密认证,最大限度保证数据传输的安全性,可以保证数据不被窃听,不会导致数据安全问题。

五、方案总结

5.2 本方案的优势和特点

1.MQTT协议具有较低的带宽占用和低功耗特点,数据传输高效,省流量,节约成本,蓝蜂LF210网关支持标准MQTT协议,可快速实现对接平台

2.MQTT技术比较成熟,开源项目比较多,平台方能够快速搭建基于MQTT协议的云端服务器和平台。

3.LF210系列网关支持多种协议PLC和仪表,包括Modbus, 三菱FX系列,西门子PPI协议,能够完全满足水质分析仪的接入需求

4.  LF210为边缘侧计算网关,相比传统的透传网关,能够实现自主采集,自主上报,数据格式自动转换,能够极大减少云端的开发工作,轻松实现与云端对接,进行数据上报

5.  LF210网关价格低廉,性价比极高,极大降低节约项目成本。

5.  性能稳定,功能强大:客户端软件操作简单容易上手,方便基层人员操作

六、客户现场图片

水质分析仪MQTT应用案例_第8张图片

蓝蜂MQTT网关安装现场1

水质分析仪MQTT应用案例_第9张图片

蓝蜂MQTT网关安装现场2

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