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Integra i dati in SiteWise Edge utilizzando un gateway V3 abilitato per MQTT

Questo tutorial illustra l'integrazione di dispositivi e sensori di terze parti che utilizzano il protocollo di messaggistica MQTT con il gateway V3 abilitato per AWS IoT SiteWise MQTT. Imparerai come configurare un AWS IoT SiteWise edge gateway per raccogliere e monitorare i dati dai tuoi dispositivi abilitati per MQTT. AWS IoT SiteWise consente di raccogliere, elaborare e monitorare i dati delle apparecchiature industriali. Utilizza le funzionalità SiteWise Edge per ottimizzare le operazioni IoT industriali e trasformare i dati grezzi in informazioni fruibili.

In questo tutorial, utilizziamo i dati di una dimostrazione di un parco eolico per illustrare i concetti chiave. Dopo aver acquisito familiarità con il processo, puoi ripetere il tutorial con i tuoi dati.

Dopo aver completato questo tutorial, puoi eseguire le seguenti operazioni:

Inoltre, puoi sfruttare le funzionalità del tuo edge gateway connettendoti ad altri AWS IoT servizi per eseguire le seguenti attività:

Prerequisiti

Per completare questo tutorial, è necessario quanto segue:

Fase 1: Creare una politica AWS IoT

Questo tutorial utilizza la AWS IoT politica che hai creato nel tutorial Ingest data. Questa politica stabilisce le regole di sicurezza per i tuoi dispositivi e crea una rappresentazione digitale dei tuoi dispositivi e sensori esterni. AWS IoT La policy consente ai dispositivi di terze parti di inviare dati AWS IoT Core utilizzando MQTT (Message Queuing Telemetry Transport). Per ulteriori informazioni sui messaggi MQTT, consulta Cos'è MQTT? .

Console

Garantire il completamento di una AWS IoT politica. Per istruzioni dettagliate, consulta la Fase 1 del tutorial Ingest data.

Per verificare di disporre di una politica attiva AWS IoT

1. Passare alla console AWS IoT.

2. Nel riquadro di navigazione a sinistra, scegli Titoli, quindi Politiche.

3. Scegli la politica che hai creato. Ad esempio, SiteWiseTutorialDevicePolicy.

4. Verifica che lo stato della politica sia indicato come Attivo.

AWS CLI

Garantire il completamento di una AWS IoT politica. Per istruzioni dettagliate, consulta la Fase 1 del tutorial Ingest data.

Utilizzate il seguente comando AWS CLI get-policy nel Command Reference per verificare di avere una policy attiva:AWS CLI AWS IoT

aws iot get-policy --policy-name "SiteWiseTutorialDevicePolicy"

Questa policy consente ai AWS IoT dispositivi di stabilire connessioni e comunicare con le ombre dei dispositivi utilizzando messaggi MQTT. Per interagire con le ombre dei dispositivi, i AWS IoT dispositivi pubblicano e ricevono messaggi MQTT su argomenti che iniziano con. $aws/things/thing-name/shadow/ Questa politica incorpora una variabile di policy relativa agli oggetti nota come. ${iot:Connection.Thing.ThingName} Questa variabile sostituisce il nome dell'oggetto connesso in ogni argomento. L'iot:Connectistruzione stabilisce delle limitazioni sui dispositivi che possono stabilire connessioni, assicurando che la variabile thing policy possa sostituire solo i nomi che iniziano con. SiteWiseTutorialDevice

Per ulteriori informazioni, vedere Thing policy variables nella AWS IoT Developer Guide.

Fase 2: Creare e configurare qualsiasi AWS IoT cosa

In questo passaggio, registra il tuo dispositivo edge come AWS IoT oggetto e genera i certificati e le chiavi necessari per una comunicazione sicura con AWS IoT SiteWise Edge. Questo processo pone le basi affinché il dispositivo invii dati di terze parti tramite il gateway V3 abilitato per MQTT.

Console

Garantite il completamento delle fasi di creazione e configurazione di qualsiasi cosa. AWS IoT Per istruzioni dettagliate, consulta la Fase 2 del tutorial Ingest data.

Per verificare di avere un elemento attivo AWS IoT

1. Passare alla console AWS IoT.

2. Nel riquadro di navigazione a sinistra, scegli Tutti i dispositivi, quindi Oggetti.

3. Scegli l'oggetto che hai creato. Ad esempio, SiteWiseTutorialDevice1.

4. In Certificati, conferma che lo stato sia indicato come attivo.

AWS CLI

Garantisci il completamento delle fasi di creazione e configurazione di qualsiasi AWS IoT cosa. Per istruzioni dettagliate, consulta la Fase 2 del tutorial Ingest data.

Utilizzate il seguente AWS CLI comando per verificare di avere una AWS IoT policy attiva:

 aws iot describe-thing --thing-name "SiteWiseTutorialDevice1"

Dopo aver completato questi passaggi, puoi connettere in modo sicuro il tuo dispositivo a AWS IoT SiteWise Edge. Hai creato una directory locale per archiviare i certificati e le chiavi che hai generato per l'autenticazione MQTT. Il dispositivo è registrato come AWS IoT dispositivo nella AWS IoT console ed è pronto per integrare i dati con SiteWise Edge. Puoi connettere le tue apparecchiature industriali o altri dispositivi alla AWS IoT piattaforma e iniziare a importare dati in SiteWise Edge.

Fase 3: Configurazione del gateway V3 abilitato per SiteWise Edge MQTT

In questo passaggio, create il gateway V3 abilitato per AWS IoT SiteWise Edge MQTT e configuratelo per ricevere dati dal broker EMQX. Il gateway funge da ponte tra i dispositivi e. AWS IoT Ciò consente di elaborare i dati localmente sulla periferia prima di inviarli a Cloud AWS. Questa configurazione riduce la larghezza di banda e riduce i ritardi nell'elaborazione del cloud.

Console

Per creare un gateway V3 abilitato per AWS IoT SiteWise MQTT

1. Accedere alla AWS Management Console e aprire la console AWS IoT SiteWise.

2. Nel riquadro di navigazione a sinistra, scegli Edge gateway, quindi scegli Crea gateway.

3. In Deployment target, scegli Self-hosted gateway.

4. In Opzioni gateway self-hosted, scegli Gateway V3 abilitato per MQTT, consigliato.

5. In Configurazione del gateway:

   1. In Nome gateway, inserisci un nome per il tuo gateway. Ad esempio, SiteWise Tutorial Device Gateway.

   2. Nel sistema operativo del dispositivo Greengrass, seleziona l'opzione appropriata per il tuo dispositivo.

6. In Configurazione avanzata:

   1. Scegli Configurazione predefinita.

   2. Immettere un nome per il dispositivo principale Greengrass o utilizzare il nome generato da. AWS IoT SiteWise

7. Selezionare Create gateway (Crea gateway).

8. Nella finestra di dialogo di conferma, scegli Genera e scarica per generare un programma di installazione per il tuo gateway SiteWise Edge. Per ulteriori informazioni, consulta Creare un gateway SiteWise Edge ospitato autonomamente.

avvertimento

Archivia il file di installazione in un luogo sicuro. Questo file non può essere rigenerato ed è necessario per completare la configurazione del gateway nei passaggi successivi.

AWS CLI

Utilizzalo AWS CLI per creare un gateway ospitato autonomamente. È necessario fornire un nome per il gateway, specificare la piattaforma e la versione del gateway. Per ulteriori informazioni, consulta CreateGateway nella documentazione di riferimento dell'API AWS IoT SiteWise .

Per utilizzare questo esempio, sostituisci i segnaposto inseriti dall'utente con le tue informazioni.

aws iotsitewise create-gateway \
    --gateway-name SiteWise Tutorial Device Gateway \
    --gateway-platform greengrassV2={coreDeviceThingName=your-core-device-thing-name, coreDeviceOperatingSystem=LINUX_AMD64} \                        
    --gateway-version 3 \
    [--cli-input-json your-configuration]

• gateway-name— Un nome univoco per il gateway, ad esempioSiteWise Tutorial Device Gateway.

• gateway-platform— EntragreengrassV2. Per ulteriori informazioni, consulta CreateGateway nella documentazione di riferimento dell'API AWS IoT SiteWise .

  • coreDeviceThingName— Il nome dell' AWS IoT oggetto per il tuo dispositivo AWS IoT Greengrass V2 principale. Ad esempio, SiteWiseTutorialDevice1.

  • coreDeviceOperatingSystem— Il sistema operativo del dispositivo principale in AWS IoT Greengrass V2. Per la versione 3 del gateway è necessario specificare il sistema operativo. Le opzioni includono:LINUX_AARCH64, e. LINUX_AMD64 WINDOWS_AMD64

• gateway-version— La versione del gateway.

  • 3Utilizzatelo per la versione gateway per creare un gateway V3 abilitato per MQTT.

• cli-input-json— Un file JSON contenente i parametri della richiesta.

Utilizzate il seguente AWS CLI comando per verificare che il gateway sia stato creato correttamente:

aws iotsitewise describe-gateway --gateway-id your-gateway-id

Passaggio 4: Installare il software SiteWise Edge gateway

Per installare il software del gateway, utilizza il pacchetto di installazione scaricato nel passaggio precedente. Il processo di installazione configura i componenti necessari, avvia il servizio di base Greengrass e registra il dispositivo con. AWS IoT Greengrass Al termine dell'installazione, verifica che il gateway sia visualizzato nella AWS IoT SiteWise console sotto Edge gateway e che il servizio Greengrass funzioni correttamente sul dispositivo.

Per istruzioni dettagliate, vedi Installa il software AWS IoT SiteWise Edge gateway sul tuo dispositivo locale.

Fase 5: Configurare il broker EMQX per la connessione ad applicazioni esterne

Configura il broker EMQX per consentire una comunicazione sicura tra i tuoi dispositivi IoT e le applicazioni esterne. Il broker EMQX funge da hub di messaggistica centrale che indirizza i dati tra dispositivi IoT, gateway e applicazioni. Il broker EMQX garantisce la consegna affidabile dei messaggi sul gateway e sulle applicazioni connesse all'edge. Per ulteriori informazioni, consulta Connect applicazioni esterne al broker EMQX.

Per configurare il broker EMQX

EMQX consente di creare regole di autorizzazione basate su identificatori come nome utente, indirizzo IP o ID client. Ciò è utile per controllare l'accesso ai dati. Per ulteriori informazioni, consulta Imposta le regole di autorizzazione per AWS IoT SiteWise Edge in EMQX.

Dopo una corretta implementazione, il broker EMQX è configurato e pronto per connettersi in modo sicuro con applicazioni esterne.

Esempio: aggiungere CPU, memoria e payload JSON con timestamp

Payload JSON della CPU

{
  "propertyAlias": "SiteWiseTutorialDevice/cpu",
  "propertyValues": [
    {
      "quality": "GOOD",
      "timestamp": {
        "offsetInNanos": 0,
        "timeInSeconds": 1753206441
      },
      "value": {
        "integerValue": 45.2
      }
    }
  ]
}

Payload JSON di memoria

{
  "propertyAlias": "SiteWiseTutorialDevice/memory",
  "propertyValues": [
    {
      "quality": "GOOD",
      "timestamp": {
        "offsetInNanos": 0,
        "timeInSeconds": 1753206441
      },
      "value": {
        "integerValue": 67.8
      }
    }
  ]
}

Payload JSON con timestamp

{
  "propertyAlias": "SiteWiseTutorialDevice/timestamp",
  "propertyValues": [
    {
      "quality": "GOOD",
      "timestamp": {
        "offsetInNanos": 0,
        "timeInSeconds": 1753206441
      },
      "value": {
        "integerValue": 23.5
      }
    }
  ]
}

Il payload definisce la struttura JSON richiesta che i dispositivi IoT devono utilizzare per inviare i dati del dispositivo tramite il broker EMQX a Edge. SiteWise Questo formato garantisce la possibilità di identificare AWS IoT SiteWise i dispositivi ed elaborare le letture dei sensori. Dopo aver implementato queste configurazioni e strutture di carico utile, il sistema di monitoraggio del parco eolico è pronto per raccogliere ed elaborare i dati.

Fase 6: Pubblicazione dei dati con Mosquitto

Dopo aver creato il gateway V3 abilitato per MQTT, configura Eclipse Mosquitto per inviare i dati di test a Edge. SiteWise Mosquitto è un broker di messaggi MQTT open source che utilizza il protocollo MQTT per una messaggistica leggera tra dispositivi. Il client Mosquitto consente di pubblicare messaggi su argomenti MQTT, simulando i dati dei sensori dei parchi eolici. Utilizzando Mosquitto, simula i dati del dispositivo senza richiedere servizi di terze parti o apparecchiature aggiuntive. Per ulteriori informazioni, consulta la documentazione sul sito Web ufficiale di Eclipse Mosquitto. In questo tutorial, i dati locali del tutorial Ingest data e i dati fittizi vengono utilizzati a scopo dimostrativo.

Usa il client CLI Mosquitto per testare il broker Edge EMQX SiteWise

Usa Mosquitto per pubblicare i dati dei test. Apri una riga di comando ed esegui i seguenti comandi:

Esempio: proprietà CPU

mosquitto_pub -h localhost -p 1883 -t "SiteWiseTutorialDevice/cpu" -m '{
  "propertyAlias": "SiteWiseTutorialDevice/cpu",
  "propertyValues": [
    {
      "quality": "GOOD",
      "timestamp": {
        "timeInSeconds": 1753206441,
        "offsetInNanos": 0
      },
      "value": {
        "integerValue": 45.2
      }
    }
  ]
}' 

Esempio: proprietà di memoria

mosquitto_pub -h localhost -p 1883 -t "SiteWiseTutorialDevice/memory" -m '{
  "propertyAlias": "SiteWiseTutorialDevice/memory",
  "propertyValues": [
    {
      "quality": "GOOD",
      "timestamp": {
        "timeInSeconds": 1753206441,
        "offsetInNanos": 0
      },
      "value": {
        "integerValue": 72.1
      }
    }
  ]
}'

Esempio: proprietà Timestamp

mosquitto_pub -h localhost -p 1883 -t "SiteWiseTutorialDevice/timestamp" -m '{
  "propertyAlias": "SiteWiseTutorialDevice/timestamp",
  "propertyValues": [
    {
      "quality": "GOOD",
      "timestamp": {
        "timeInSeconds": 1753206441,
        "offsetInNanos": 0
      },
      "value": {
        "integerValue": 1683000000
      }
    }
  ]
}'

Fase 7: Specificare le destinazioni

In questo passaggio, specifica le destinazioni per determinare dove indirizzare i dati di origine. Utilizzalo AWS IoT SiteWise con il buffering di Amazon S3 come destinazione. Questa opzione offre un modo scalabile per archiviare ed elaborare i dati IoT.

Console

Per aggiungere destinazioni

1. Vai alla AWS IoT SiteWise console e seleziona Edge gateway.

2. In SiteWise Tutorial Device Gateway, scegli Aggiungi destinazioni.

3. In Dettagli di destinazione, scegli AWS IoT SiteWise bufferizzato con Amazon S3. Per ulteriori informazioni sui tipi di destinazione, consulta Destinazioni AWS IoT SiteWise gateway.

4. In Nome destinazione, inserisci un nome per la tua destinazione, ad esempioSiteWise Tutorial S3 Destination.

5. Nelle impostazioni di caricamento S3, inserisci la posizione del bucket S3. Ad esempio, s3://sitewise-tutorial-mqtt-data-[your-account-id]. Per ulteriori informazioni su Amazon S3, consulta Creazione, configurazione e utilizzo dei bucket Amazon S3 nella Guida per l'utente di Amazon Simple Storage Service.

6. In Frequenza di caricamento dei dati, inserisci un valore compreso tra 1 minuto e 30 giorni. Ad esempio, 1 minute.

7. In Impostazioni di archiviazione dei dati:

   1. Deseleziona Copia i dati nell'archivio. Sebbene questa impostazione sia consigliata per gli ambienti di produzione, non è necessaria per questo tutorial. Quando deselezioni questa opzione, l'opzione Elimina dati da S3 viene deselezionata automaticamente.

8. Seleziona Aggiungi destinazione.

Nota

Questo tutorial utilizza un intervallo di 1 minuto per i test. Dopo aver completato il tutorial, puoi regolare questo intervallo in base alle tue esigenze di produzione o eliminarlo per evitare costi aggiuntivi.

AWS CLI

Esempio: creazione di una nuova AWS IoT SiteWise destinazione con buffer utilizzando Amazon S3

Usa update-gateway-capability-configurationnel AWS CLI Command Reference per configurare l'editore. Imposta il parametro capabilityNamespace su iotsitewise:publisher:3.

{
    "sources": [
      {
        "type": "MQTT"
      }
    ],
    "destinations": [
      {
        "type": "SITEWISE_BUFFERED",
        "name": "your-s3-destination-name",
        "config": {
          "targetBucketArn": "arn:aws:s3:::amzn-s3-demo-bucket/Optional/SomeFolder",
          "publishPolicy": {
            "publishFrequency": "1m",
            "localSizeLimitGB": 10
          },
          "siteWiseImportPolicy": {
            "enableSiteWiseStorageImport": true,
            "enableDeleteAfterImport": true,
            "bulkImportJobRoleArn": "arn:aws:iam::123456789012:role/your-role-name"
          }
        },
        "filters": [
          {
            "type": "PATH",
            "config": {
              "paths": [
                "#"
              ]
            }
          }
        ]
      }
    ]
  }          
      

Per ulteriori informazioni sulle destinazioni, vedereAggiungi una destinazione AWS IoT SiteWise con buffer utilizzando Amazon S3.

Passaggio 8: Specificare i filtri di percorso

In questo passaggio, configurate i filtri di percorso per specificare quali argomenti MQTT monitorare per i dati del dispositivo del parco eolico.

I filtri di percorso seguono la specifica dei caratteri jolly dell'argomento MQTT, che supporta due caratteri speciali:

Console

Per configurare i filtri di percorso

In Filtri Path:

1. Vai alla AWS IoT SiteWise console e seleziona Edge gateway.

2. In SiteWise Tutorial Device Gateway, scegli Aggiungi destinazioni.

3. Scegli Aggiungi filtri di percorso per inserire manualmente i seguenti filtri di percorso:

   • SiteWiseTutorialDevice/#

   • windfarm/+/turbine/+/performance/#

   • cpu/+/idle-time

   • cpu/+/interruption-count/+

   • +/memory/consumption

   • timestamp/+/measurement

   • device/+/status/+

   • system/+/performance-log

4. Seleziona Aggiungi destinazione.

Per ulteriori informazioni sulle best practice per i filtri di percorso, consultaProcedure consigliate per i filtri di percorso.

AWS CLI

Utilizza i seguenti AWS CLI comandi per configurare i filtri di percorso:

Esempio 1: dati del dispositivo che utilizzano caratteri jolly

{
 "destinations": [
   {
     "name": "All Device Data Destination"
   }
 ],
 "filters": [
   {
     "type": "PATH",
     "config": {
       "paths": [
         "SiteWiseTutorialDevice/#",
         "windfarm/+/turbine/+/performance/#"
       ]
     }
   }
 ]
}

Questa configurazione del filtro di percorso utilizza caratteri jolly a più livelli (#) per acquisire tutti i dati SiteWiseTutorialDevice e tutti i dati sulle prestazioni di qualsiasi turbina del parco eolico.

Esempio 2: prestazioni della CPU e della memoria

{
 "destinations": [
   {
     "name": "Performance Metrics Destination"
   }
 ],
 "filters": [
   {
     "type": "PATH",
     "config": {
       "paths": [
         "cpu/+/idle-time",
         "+/memory/consumption",
         "cpu/+/interruption-count/+"
       ]
     }
   }
 ]
}

Questo esempio acquisisce varie metriche della CPU (tempo di inattività e conteggio delle interruzioni) e dati sul consumo di memoria tra i dispositivi.

Esempio 3: diagnostica del dispositivo

{
 "destinations": [
   {
     "name": "Device Diagnostics Destination"
   }
 ],
 "filters": [
   {
     "type": "PATH",
     "config": {
       "paths": [
        "device/+/status/+",
        "system/+/performance-log"
       ]
     }
   }
 ]
}  

Questa configurazione utilizza il carattere + jolly per acquisire dati diagnostici da più dispositivi, in particolare i registri delle prestazioni del sistema e gli aggiornamenti dello stato del dispositivo.

Questi tre filtri di percorso corrispondono agli argomenti MQTT utilizzati per pubblicare i dati di test con Mosquitto. I filtri assicurano che il gateway SiteWise Edge acquisisca ed elabori i messaggi MQTT pertinenti. Per ulteriori informazioni su come aggiungere filtri di percorso, consulta. Aggiungi filtri di percorso alle destinazioni AWS IoT SiteWise Edge

Fase 9: Configurazione delle risorse AWS IoT

In questa fase, create i modelli e gli AWS IoT SiteWise asset necessari per rappresentare i dispositivi simulati di terze parti e abilitare l'ingestione dei dati attraverso il gateway perimetrale.

Prima di iniziare questo passaggio, dovreste aver completato i passaggi da 3 a 8 del tutorial Ingest data. Questi passaggi stabiliscono i componenti fondamentali per l'integrazione dei dati di terze parti tramite il gateway V3 abilitato per MQTT. È inoltre necessario impostare regole che definiscono il modo in AWS IoT SiteWise cui confluiscono i dati dei sensori ed eseguire uno script client del dispositivo che simula i dati dei parchi eolici industriali.

Per convalidare la configurazione delle risorse AWS IoT

Passaggio 10: visualizza i tuoi dati

Configura la versione open source di Grafana per visualizzare i dati dei dispositivi del tuo parco eolico. Grafana è una piattaforma di visualizzazione che mostra i dati operativi in tempo reale. Queste dashboard consentono di monitorare l'efficienza operativa e identificare le esigenze di manutenzione dell'infrastruttura. Per ulteriori informazioni sull'integrazione, consultaIntegrazione AWS IoT SiteWise con Grafana.

Per configurare Grafana

Dopo aver completato questi passaggi, puoi creare e personalizzare i dashboard Grafana per visualizzare le metriche operative del tuo parco eolico. Ciò consente di monitorare e analizzare le prestazioni del parco eolico in periferia in tempo reale.

Hai completato il tutorial. In questa procedura, hai configurato AWS IoT SiteWise Edge per integrare i dati di dispositivi di terze parti utilizzando un gateway V3 abilitato per MQTT. Questa configurazione consente di raccogliere, elaborare e visualizzare i dati delle apparecchiature industriali all'edge, riducendo la latenza e i costi operativi. Utilizzando la demo del parco eolico, hai raccolto ed elaborato metriche operative come i dati sull'utilizzo della CPU e della memoria tramite il tuo gateway V3 abilitato per MQTT.

Per migliorare la tua soluzione IoT, prendi in considerazione la possibilità di esplorare funzionalità avanzate come il rilevamento delle anomalie Rileva le anomalie con Lookout for Equipment sfruttando o integrando altri servizi AWS come Amazon QuickSight nell'Amazon QuickSight User Guide per l'analisi avanzata.

Passaggio 11: ripulisci le risorse dopo il tutorial

Dopo aver completato questo tutorial sull'integrazione dei dati in AWS IoT SiteWise Edge, ripulisci le risorse per evitare di incorrere in costi aggiuntivi.

Per disinstallare AWS IoT Greengrass Core

Disinstalla il software AWS IoT Greengrass Core dal tuo dispositivo locale. Per istruzioni dettagliate, consulta Disinstallare il software AWS IoT Greengrass Core nella Guida per gli AWS IoT Greengrass sviluppatori, versione 2.

(Facoltativo) Per eliminare risorse di terze parti

Dopo aver completato questo tutorial, valuta la possibilità di chiudere tutte le risorse esterne che hai creato. Questo aiuta a prevenire addebiti da parte di fornitori terzi.

Risorse aggiuntive

Per ulteriori informazioni, consulta le seguenti risorse: