MQTT プロトコルの概念
MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) は、Message Queuing Telemetry Transport プロトコルとも呼ばれ、パブリッシュ/サブスクライブ モードに基づく「軽量」通信プロトコルです。 これは、TCP/IP 上に構築され、1999 年にリリースされた通信プロトコルです。MQTT の利点は、少ないコードと限られた帯域幅でリモート デバイスを接続するためのリアルタイムで信頼性の高いメッセージング サービスを提供できることです。 低エネルギー消費と低帯域占有率のリアルタイム通信プロトコルとして、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使用されています。
MQTT サーバー (メッセージ エージェント)、一般的な MQTT サーバーはマクロ コンピューター ルームのキャビネットの集まりではなく、ソフトウェアの Erlang/OTP プラットフォーム開発に基づいており、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あります。 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のクラスターとして直感的に理解できます。
図 1-1 は関数を示しています:
(1) クライアントからのネットワーク接続を受け付ける
(2) 依頼者から開示され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要求を処理する
(4) 申し込みメッセージを購読者に転送するため。
MQTT プロトコル ネットワーク伝送
MQTT は、基盤となるネットワーク トランスポートを構築し、クライアントとサーバーの接続を確立し、バイト ストリームに基づいて、順序付けされたロスレスの双方向伝送を提供します。 データを送信するとき、MQTT は関連するサービス品質 (Qos) をトピックに関連付けます。
(1) 議定書の原則
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の両方で完了する必要があります。 パブリッシュ、ブローカー、サブスクライブの 3 つの ID 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。
①MQTTの実装
トピック: メッセージのタイプとして理解できるもの。
ペイロード: 使用するデータ コンテンツであるメッセージ コンテンツを示します。
②MQTTクライアント
MQTT サーバーに基づくネットワーク接続である 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は、情報の発行、情報の発行の購読、アプリケーション メッセージの購読解除または削除、およびサーバーからの切断に使用されます。
(2) MQTT プロトコルの特徴
このプロトコルは、低帯域幅で信頼性の低いネットワークでリモート センサーおよび制御デバイスと通信するように設計されています。 次の主な機能があります。
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 パブリッシングおよびデカップリング アプリケーション プログラムを提供します。
②負荷内容マスクのメッセージ送信。
③ TCP/IP を使用してネットワーク接続を提供します。
④メッセージ公開のサービス品質、メッセージ公開の3種類あります（Qos：0最大1回、1少なくとも1回、21回のみ）
⑤ 送信量が少なく、トラフィックの需要が少ない。
MQTT サーバーと端末監視デバイス間の通信
多くのメーターはゲートウェイに接続して、デバイスが MQTT サーバーと対話できるようにします。 しかし、当社のADWシリーズメーターの1つであるADW300メーターは、4GやWIFIを含むインターネット機能自体を備えているため、デバイスはIoTカードまたはLANを介してインターネット機能を持つことができます. デバイスをゲートウェイに接続し、サーバーに接続するという簡単なプロセスを削減し、産業用モノのインターネットを実現します。
1. ADW300Wireless エネルギー メーターの主な機能:
小さいサイズ
高精度: クラス 0.5S
豊富な機能：高調波、温度測定、DI/DO、アラームなど
通信のための多くのオプション: RS485、LoRa、NB、4G、WiFi
外付けCT
2. 標準化された MQTT プロトコル
①定期購読
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の品質 (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ています。 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 フィルターがあります。
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対話が行われる必要があります。 セッションはネットワーク間に存在するか、クライアントとサーバー間の複数の連続ネットワーク接続にまたがる場合があります。
③トピック名
サーバーのサブスクリプションに一致するアプリケーション メッセージに接続されたタグと、サーバーは、サブスクリプションがタグに一致す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
電力量計の無線伝送により、小伝送・小トラフィック需要を実現。 この電気メーターのデータアップロードプロセスは簡単です。 (詳細については、付録を参照してください) 冗長なデータ アップロード手順は、カスタマイズされたデータ アップロードを促進するために最適化されています。 これには、一般的に使用される電気パラメータ 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、ピークと谷の電気エネルギーなどが含まれます。
結論
要約すると、モノのインターネット技術の現在の環境では、MQTT サーバーと MQTT プロトコルがインテリジェントな管理ニーズを満たすことができるため、MQTT サーバーはさまざまな企業に採用されています。 多くの企業の一部の生産ワークショップでは、ワイヤレス機器を使用して電気機器の動作状態を監視する必要があり、企業の生産ワークショップはほとんどが分散した独立した電気機器であり、各機器にゲートウェイが設置されている場合、変換のコストは多額の資本です. したがって、コストを節約するために、ほとんどの企業はワイヤレス監視機器 -- ADW300. CTを介して、電流や電圧などの電気パラメータデータを中心に、ケーブルや生産ラインのさまざまな機器パラメータが収集され、取得されたデータはリアルタイムでMQTTサーバークラウドにアップロードされます。 次に、IoT プラットフォームとデータベースを介して MQTT サーバーのサブジェクトにサブスクライブして、端末監視機器のデータを取得し、端末とクラウド間の双方向通信を実現し、強力なデータ チャネルを構築します。 取得したデータはMQTTサーバーのクラウドデータベースに保存され、データのセキュリティを確保し、電源管理および表示システムを構築できます。 クラウド技術、ビッグデータ、インターネットを通じて、得られたデータが前面に表示され、ユーザーはモバイルアプリと Web ページにログインすることで、機器やケーブルの電力データをリアルタイムで監視できます。