變電站油水混合物及外排水質(zhì)MQTT應(yīng)用案例

一、項目介紹

隨著中國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，城市進程和工業(yè)化進程的不斷增加，環(huán)境污染日益嚴重，國家對環(huán)保的重視程度也越來越高。近年來，由于國家加大了環(huán)?；A(chǔ)設(shè)施的建設(shè)投資，有力拉動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的市場需求，環(huán)保產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模迅速擴大，產(chǎn)業(yè)水平明顯提升。

為了響應(yīng)國家環(huán)境保護的需求號召，上海博取儀器有限公司研發(fā)了一款能夠?qū)崟r監(jiān)測水質(zhì)的變化情況的水質(zhì)監(jiān)測儀，能夠監(jiān)測包括氨氮、總磷、總氮、PH、溶解氧、電導(dǎo)率等多種水質(zhì)參數(shù)，并且支持將水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)上報至華為ROMA平臺，搭建了一套針對于變電站油水混合物及外派水質(zhì)監(jiān)測解決方案

二、項目痛點和問題

1.水質(zhì)檢測主機目前僅支持現(xiàn)場查看水質(zhì)數(shù)據(jù)，無法實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)監(jiān)測，人員必須到現(xiàn)場才能了解水質(zhì)情況，導(dǎo)致運維服務(wù)成本高，人工成本大，急需對接一款邊緣計算網(wǎng)關(guān)，能夠?qū)崿F(xiàn)遠程數(shù)據(jù)監(jiān)測和上報。

2.項目要求將檢測水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)對接至國網(wǎng)湖北電科院所使用的華為ROMA平臺，通過MQTT協(xié)議進行數(shù)據(jù)上報，經(jīng)過溝通后，發(fā)現(xiàn)ROMA平臺所需要的數(shù)據(jù)格式特定格式，比較復(fù)雜，市場上其他廠家網(wǎng)關(guān)無法滿足ROMA平臺的要求。

3.由于研發(fā)企業(yè)對平臺技術(shù)并不了解，對接ROMA平臺有很大的困難，進行因此希望網(wǎng)關(guān)廠商能夠提供專業(yè)的對接方案，希望能夠在短時間內(nèi)實現(xiàn)數(shù)據(jù)對接。

三、方案總體設(shè)計

了解項目需求后，我們推薦使用藍蜂LF220網(wǎng)關(guān)，與水質(zhì)檢測主機進行設(shè)備對接，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)監(jiān)測和上報。

藍蜂LF220網(wǎng)關(guān)作為一款支持MQTT協(xié)議的邊緣計算網(wǎng)關(guān)，南向支持Modbus協(xié)議和其他多種PLC，北向支持MQTT協(xié)議，可將采集到的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為MQTT協(xié)議，上報給云平臺，可通過腳本功能控制數(shù)據(jù)上報格式，滿足復(fù)雜的數(shù)據(jù)上報要求

平臺對接方面，通過查看ROMA平臺相關(guān)文檔和說明，與項目人員溝通后，我方制定了針對于ROMA平臺的上報數(shù)據(jù)協(xié)議格式，能夠在短時間內(nèi)實現(xiàn)低成本，高效率的數(shù)據(jù)對接

四、詳細方案說明

（系統(tǒng)架構(gòu)圖）

4.1硬件部署

1.水質(zhì)分析主機控制柜中安裝藍蜂網(wǎng)關(guān)，使用4G卡進行聯(lián)網(wǎng)通信

2.藍蜂網(wǎng)關(guān)使用RS485端口與水質(zhì)分析主機進行連接，通過Modbus協(xié)議與設(shè)備進行通訊，通過客戶提供的點位表設(shè)置對應(yīng)變量，實現(xiàn)邊緣側(cè)采集數(shù)據(jù)。

3.網(wǎng)關(guān)上電后，網(wǎng)關(guān)通過MQTT協(xié)議將采集到的數(shù)據(jù)通過4G卡上報至華為ROMA平臺，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)監(jiān)測和上報

4.2對接華為ROMA平臺

1.我方與ROMA平臺方約定好MQTT服務(wù)器的對接的服務(wù)器地址，賬號，用戶名密碼，以及報文傳輸協(xié)議，經(jīng)過測試，順利通過MQTT協(xié)議進行數(shù)據(jù)上報

3．我方提供藍蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具，通過藍蜂MQTT配置工具，能夠快速調(diào)試網(wǎng)關(guān)的相關(guān)MQTT參數(shù)，包括服務(wù)器用戶名，地址，賬號，上報數(shù)據(jù)主題，可支持遠程方式進行參數(shù)的配置和調(diào)試。

4.3配置驅(qū)動和變量點位

4.3.1通過Modbus協(xié)議對接水質(zhì)檢測主機

水質(zhì)分析儀支持Modbus協(xié)議，藍蜂網(wǎng)關(guān)使用RS485端口與水質(zhì)分析主機進行連接，通過Modbus協(xié)議與設(shè)備進行通訊

通過藍蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具，進行驅(qū)動配置，可創(chuàng)建Modbus協(xié)議驅(qū)動，選擇RS485通訊口進行配置，連接至水質(zhì)檢測主機。

4.3.2配置變量

根據(jù)項目需求，需要通過網(wǎng)關(guān)采集如下數(shù)據(jù)包括：COD、氨氮、總磷、總氮、PH、溶解氧、電導(dǎo)率、濁度、溫度、空調(diào)溫度、空調(diào)濕度、液位等參數(shù)

根據(jù)客戶提供的監(jiān)測水質(zhì)的點位表，在藍蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具中點擊變量管理功能，通過配置對應(yīng)的變量，用于網(wǎng)關(guān)進行數(shù)據(jù)的采集和上報

添加變量功能中，允許用戶根據(jù)點位表，自行定義寄存器類型，數(shù)據(jù)類型，小數(shù)位數(shù)，讀寫類型

4.4數(shù)據(jù)上報

4.4.1約定數(shù)據(jù)上報格式

根據(jù)與平臺方的溝通，平臺方提供了MQTT協(xié)議通信規(guī)范，要求按通信協(xié)議規(guī)范規(guī)定的主題和數(shù)據(jù)格式進行數(shù)值上報

主題Topic

參數(shù)說明

DeviceS結(jié)構(gòu)體說明

Services結(jié)構(gòu)體說明

JSON格式示例

{

"devices": [{

"deviceId": "D68NZxB4",

"services": [{

"data": {

"key": "value"

},

"eventTime": "20191023T173625Z",

"serviceId": "serviceName"

}]

}]

}

1. 配置數(shù)據(jù)上報主題

通過藍蜂MQTT配置工具，可根據(jù)需要進行配置上報主題和上報數(shù)據(jù)內(nèi)容，按照平臺方要求的數(shù)據(jù)格式，可使用腳本代碼編寫上報數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)邏輯，匹配平臺方通信協(xié)議格式

為了匹配平臺方上報數(shù)據(jù)需求，做出如下配置：

1. 主題內(nèi)容：/v1/devices/${sn}/datas
2. 上報方式：選擇定時上報，時間間隔為30秒
3. 選擇自定義腳本加工方式，匹配數(shù)據(jù)上報格式

4.4.3 編寫腳本匹配上報數(shù)據(jù)格式要求

按照平臺方要求的數(shù)據(jù)格式，編寫對應(yīng)腳本，將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的JSON格式進行數(shù)據(jù)上報，腳本代碼如下：

function reportToJson(signalArray, system){

var data = {}

for(var i=0; i

var signal = signalArray[i];

data[signal.key] = signal.value

}

var dateStr = new Date().toISOString()

dateStr = dateStr.replace(/-/g, "")

dateStr = dateStr.replace(/:/g, "")

dateStr = dateStr.substr(0,15) + 'Z'

var json ={

devices: [{

deviceId: system.deviceId,

services: [{

data: data,

eventTime: dateStr,

serviceId: system.serviceId

}]

}]

}

return JSON.stringify(json);

}

4.4.4查看上報結(jié)果

通過第三方工具，訂閱數(shù)據(jù)上報的主題，可以看到網(wǎng)關(guān)已經(jīng)將采集到的數(shù)據(jù)按照通信協(xié)議格式上報給ROMA云平臺了

五、方案總結(jié)

5.1方案優(yōu)勢

1. 藍蜂LF220為邊緣側(cè)計算網(wǎng)關(guān)，相比傳統(tǒng)的透傳網(wǎng)關(guān)，能夠?qū)崿F(xiàn)自主采集，自主上報，數(shù)據(jù)格式自動轉(zhuǎn)換，相比市場上其他網(wǎng)關(guān)，能夠完全滿足數(shù)據(jù)遠程監(jiān)控的需求。
2. 通過藍蜂MQTT網(wǎng)關(guān)腳本加工功能，能夠?qū)覴OMA平臺的MQTT通信協(xié)議，將復(fù)雜的數(shù)據(jù)上報格式
3. LF220網(wǎng)關(guān)性能穩(wěn)定，功能強大，客戶端軟件操作簡單容易上手，方便操作人員無需花費過多時間，即可使用熟練，提升工作效率