Other languages:

English • ‎русский

Подключение iRidium server к IBM Watson IoT

IBM Cloud предоставляет множество различных сервисов. В данном примере нам потребуются только два сервиса, которые позволят сохранять в облаке исторические данные умного дома, построенного на основе ПО iRidium, и потом просматривать архивы в виде трендов, диаграмм и других элементов визуализации, а также возможны другие интересные сопутствующие возможности сервисов.

Первый сервис - Watson IoT - сервис интернета вещей, второй сервис - Cloudant NoSQL - база данных, работающая на основе JSON-запросов. IBM Cloud позволяет без особых сложностей интегрировать два этих сервиса друг с другом.

Описание примера

Скачать пример проекта

В рассматриваемом примере iRidium server считывает данные с Modbus-устройств и отсылает их в облако IBM Cloud по протоколу MQTT в формате JSON. Данные сохраняются в облачной базе данных Cloudant в реальном времени. Средствами аналитики Watson IoT можно просматривать и анализировать сохранённые данные через веб-интерфейс облака.

Для тестирования можно использовать бесплатный (Lite) план пользования сервисом Watson IoT, который включает в себя:

до 500 устройств,
до 500 связей,
месячные лимиты
- до 200 Мб трафика,
- до 200 Мб анализируемых данных
- до 200 Мб локально анализируемых данных (Edge).

Бесплатный план Lite пользования сервисом Cloudant:

не ограничен по времени,
максимум 256 Мб задействованной памяти в Cloud Foundry,
1 инстанс (1 база данных),
автозасыпание приложения (выключение приложения через 3 дня бездействия разработчика).

Подробнее:

Watson IoT (на английском языке)

Cloudant (на английском языке)

Планы использования Cloudant (на английском языке)

Настройка IBM Watson IoT

Для подключения к платформе IBM Watson IoT нужно получить аккаунт IBM Cloud (IBMid).

Подробнее об управлении аккаунтом IBM Cloud (на англ. языке)

Создание инстанса IBM Watson IoT

1 Зайдите в свою учётную запись, перейдите на панель управления (Dashboard). Нажмите на кнопку «Create Resource».

2 Выберите категорию Internet of Things и нажмите на Internet of Things Platform.

3 В параметрах выберите регион, например, US South (для этого региона доступно больше всего функциональных возможностей).

4 Выберите ценовой план (например, Lite) и нажмите на кнопку «Create»:

5 На панели приборов в списке отобразится добавленный сервис, перейдите на него, в появившемся окне нажмите на кнопку «Launch».

6 В новом окне откроется панель управления IoT Platform.

Добавление устройств

1 Перейдите на вкладку Devices на панели управления IoT Platform.

2 Добавьте устройство, для этого нажмите на кнопку «Add Device».

3 В появившемся окне задайте Device Type и Device ID и нажмите «Next».

4 Укажите информацию об устройстве, нажмите «Next».

5 Добавьте группу (можно пропустить этот шаг), нажмите «Next».

6 В окне Security создайте токен для аутентификации (если оставить поле пустым, то токен сгенерируется сам). Нажмите «Next».

7 Просмотрите результат создания устройства и нажмите кнопку «Done».

8 В появившемся окне появится сообщение о том, что было зарегистрировано устройство, и будут предоставлены реквизиты для подключения устройства к платформе. Если ранее поле токена было оставлено пустым, то будет предоставлен автоматически сгенерированный токен.

Токен аутентификации (пароль) передаётся только один раз. Сохраните его.

Настройка iRidium server

Настройка драйвера MQTT

1 Создайте проект сервера.

2 Добавьте драйвер MQTT в проект.

3 При добавлении устройств на платформе Watson IoT предоставляются реквизиты для подключения к MQTT-брокеру. Введите их в настройки драйвера.

Host - адрес облачного интерфейса IoT, кодируется следующим образом:

<your_orgID>.messaging.internetofthings.ibmcloud.com

Port - порт
- 1883 (незашифрованное соединение; по умолчанию отключен в iRidium server)
- 8883 (зашифрованное соединение с использованием TLS и SSL)
- 443 (зашифрованное соединение WebSocket; не поддерживается в iRidium server)

Login - логин, здесь должно быть задано фиксированное значение use-token-auth

Password - созданный или сгенерированный Authentication Token

MQTT Version - версия MQTT, должна быть 4

Client ID - идентификатор клиента, кодируется следующим образом:

d:<your_orgID>:<your_Type>:<your_Device>

Keep Alive - время удержания соединения в секундах

Clean - очистка сессии (удаление всех подписок) при разрыве соединения

SSL - метод шифрования связи с облаком

4 Добавьте команду в драйвер MQTT. Настройте её следующим образом:

Topic - топики сообщений, для брокера IBM Bluemix в отличие от брокера Mosquitto не могут содержать произвольные данные. Они кодируются по определённым правилам:
- Формат топика публикации данных (запись): iot-2/evt/<event_id>/fmt/<format_string>
- Формат топика подписки на данные (чтение): iot-2/cmd/<command_id>/fmt/<format_string>
  - <event_id> - идентификатор события. Идентификатор события может быть любой строкой, которая действительна в MQTT.
  - <command_id> - идентификатор команды. Идентификатор команды может быть любой строкой, которая действительна в MQTT.
  - <format_string> - это строка, которая определяет тип содержимого сообщения. В рассматриваемом примере может использоваться только формат json.

Пример топика публикации: iot-2/evt/status/fmt/json

Пример топика подписки: iot-2/cmd/read/fmt/json

Value type - должен быть задан тип String, чтобы успешно передать данные в JSON-формате.

QoS и Retain могут быть выбраны произвольно в зависимости от требований задачи.

Настройка драйвера Modbus TCP

1 Добавьте драйвер Modbus TCP.

2 Настройте параметры подключения.

3 Создайте необходимое количество команд и тэгов в драйвере.

4 Настройте каждую команду и тэг в соответствии с задачей.

Шлюз Modbus/MQTT

1 Добавьте скрипт в проект:

var driver1 = IR.GetDevice("MQTT");       // Name of MQTT driver
var driver2 = IR.GetDevice("Modbus TCP"); // Name of Modbus driver
var command = "MQTT_Command";             // Name of a command in MQTT driver
var taglist = {
  "Door_switch"         : 1,              // List of Modbus tags to send via MQTT
  "Ring_button"         : 1,
  "Outdoor_temperature" : 1,
  "Indoor_temperature"  : 1
}; 
 
IR.AddListener(IR.EVENT_TAG_CHANGE, driver2, function(name, value) {
  if (taglist[name]) {
    var json_obj = {};
    json_obj[name] = value;
    var json_str = JSON.Stringify(json_obj);
    driver1.Set(command, json_str);
  }	
});

2 Не забудьте в скрипте задать правильные имена драйверов, между которыми организуется шлюз, а также имя команды в драйвере MQTT и список имён тэгов в сети Modbus, которые вы хотите передавать в облако IBM. Вы можете дополнять список тэгов (переменная taglist).

Данный скрипт может передавать данные только в одном направлении: из сети Modbus TCP в облако.

Проверка подключения к IBM Watson IoT

1 Запустите проект сервера.

2 На панели управления IBM Watson IoT Platform перейдите во вкладку Device.

3 Выберите ранее настроенное устройство.

4 Затем перейдите в Logs. Если соединение было установлено, то в логах подключений появится сообщение об успешности подключения:

Настройка IBM Cloudant

В целом платфома IBM Watson IoT - самостоятельно работающий сервис, но подключение IBM Cloudant NoSQL DB к платформе IBM Watson IoT расширяет возможности: можно длительно хранить данные от устройств и отображать эти данные в инструментах аналитики IBM Watson IoT.

1 Перейдите в панель управления IBM Cloud. Нажмите «Create resource».

2 Выберите категорию Data & Analytics и нажмите на сервис Cloudant NoSQL DB.

3 В открывшемся окне выберите Region, например, US South.

4 Выберите ценовой план (например, Lite) и нажмите «Create».

5 На панели приборов IBM Cloud, в списке помимо IoT Platform отобразится добавленный сервис Cloudant NoSQL DB. Нажмите на кнопку «Launch».

6 В новом окне откроется панель управления базой данных.

Изначально сервис Cloudant пустой (не содержит баз данных и документов). Необходимые базы данных и документы будут позже созданы автоматически при интеграции сервисов.

7 Перейдите в панель управления сервиса IoT Platform. В панели навигации перейдите на вкладку Extensions. В разделе Historical Data Storage нажмите на «Setup».

8 В разделе конфигурирования перечисляются все доступные службы Cloudant NoSQL DB. Выберите службу, которую хотите подключить.

9 В открывшемся разделе настройте конфигурацию сервера Cloudant NoSQL, нажмите на кнопку «Done».

Bucket Interval - временной интервал, в течение которого будет записываться один документ базы данных; вся база данных разбивается на несколько документов.

Time Zone - часовой пояс; указывается для корректировки даты и времени.

Database Name - имя базы данных; введите произвольное имя для дальнейшей идентификации.

Полное имя базы данных будет иметь вид:

iotp_<Org ID>_<Database Name>_<Current Date>

10 Должно появиться всплывающее окно с просьбой разрешить подключение к службе Cloudant. Нажмите "Confirm".

Если всплывающие окна заблокированы браузером, то всплывающее окно не появится.

11 Должно появиться сообщение об успешной авторизации. При успешном завершении настройки базы данных Cloudant NoSQL DB, в поле статус отобразится подключенный сервис.

В сервисе Cloudant будут автоматически созданы базы данных и документы. Теперь данные, которые поступают от iRidium server, сохраняются в базе данных Cloudant NoSQL DB.

Подробнее о подключении Cloudant к IoT Platform

Настройка аналитики в IBM Watson IoT

1 В окне навигации платформы IoT выберите Boards и нажмите «Create New Board».

2 Заполните информацию о новой доске и нажмите «Next».

3 Заполните информацию о участниках и нажмите «Submit».

4 Перейдите на созданную доску.

5 Нажмите «Add New Card».

6 Выберите Card Type из предложенного списка, например, «Line Chart».

7 В списке отображаемых устройств выберите нужное и нажмите «Next».

8 Нажмите «Connect new data set» и заполните необходимые данные. Нажмите "Next".

Параметры Event и Property берутся со вкладки Devices > State сервиса IoT Platform.

9 Отобразится окно предварительного просмотра карты. Перейдите в настройки, в поле Cloudant instance должен появиться установленный экземпляр базы данных. Измените необходимые настройки и нажмите «Next».

10 В окне информации о карте укажите заголовок, выберите цветовую схему и нажмите «Submit».

11 Таким образом можно добавить несколько элементов отображения данных (карточек).

Тестирование системы

1 Запустите проект сервера.

2 Подайте питание на Modbus-устройства.

Вместо реальных устройств можно использовать Modbus-эмулятор, например, бесплатный Modbus PLC Simulator.

3 Теперь можно анализировать данные с сервера iRidium: просто перейдите в панель управления Watson Iot и наблюдайте, как данные изменяются в реальном времени.