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Integre dados ao SiteWise Edge usando um gateway V3 habilitado para MQTT

Este tutorial orienta você na integração de dispositivos e sensores de terceiros que usam o protocolo de mensagens MQTT com o gateway V3 AWS IoT SiteWise habilitado para MQTT. Você aprenderá a configurar um gateway de AWS IoT SiteWise borda para coletar e monitorar dados de seus dispositivos habilitados para MQTT. AWS IoT SiteWise permite coletar, processar e monitorar dados de equipamentos industriais. Use os recursos do SiteWise Edge para otimizar as operações industriais de IoT e transformar dados brutos em insights acionáveis.

Neste tutorial, usamos dados de uma demonstração de parque eólico para ilustrar os principais conceitos. Depois de se familiarizar com o processo, você pode repetir o tutorial com seus próprios dados.

Depois de concluir este tutorial, você pode fazer os seguintes itens:

Além disso, você pode aproveitar seus recursos de gateway de borda conectando-se a outros AWS IoT serviços para realizar as seguintes tarefas:

Pré-requisitos

Para concluir este tutorial, você precisará do seguinte:

Etapa 1: criar uma AWS IoT política

Este tutorial usa a AWS IoT política que você criou no tutorial de ingestão de dados. Essa política define as regras de segurança para seus dispositivos e cria uma representação digital de seus dispositivos externos e sensores em AWS IoT. A política permite que seus dispositivos de terceiros enviem dados AWS IoT Core usando o MQTT (Message Queuing Telemetry Transport). Para ter mais informações sobre as mensagens MQTT, consulte O que é MQTT?.

Console

Garanta a conclusão de uma AWS IoT política. Para obter instruções detalhadas, consulte a Etapa 1 no tutorial de ingestão de dados.

Para verificar se você tem uma AWS IoT política ativa

1. Navegue até o console do AWS IoT.

2. No painel de navegação esquerdo, escolha Valores Mobiliários e, em seguida, Políticas.

3. Escolha a política que você criou. Por exemplo, .SiteWiseTutorialDevicePolicy

4. Confirme se o status da política está listado como Ativo.

AWS CLI

Garanta a conclusão de uma AWS IoT política. Para obter instruções detalhadas, consulte a Etapa 1 no tutorial de ingestão de dados.

Use o seguinte comando AWS CLI get-policy na Referência de AWS CLI Comandos para verificar se você tem uma política ativa AWS IoT :

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

Essa política permite que seus AWS IoT dispositivos estabeleçam conexões e se comuniquem com sombras de dispositivos usando mensagens MQTT. Para interagir com as sombras do dispositivo, suas AWS IoT coisas publicam e recebem mensagens MQTT sobre tópicos que começam com. $aws/things/thing-name/shadow/ Essa política incorpora uma variável da política de coisas conhecida como ${iot:Connection.Thing.ThingName}. Essa variável substitui o nome da coisa conectada em cada tópico. A instrução iot:Connect define limitações sobre quais dispositivos podem estabelecer conexões, garantindo que a variável da política de coisas só possa substituir nomes que começam com SiteWiseTutorialDevice.

Para obter mais informações, consulte Thing policy variables in the AWS IoT Developer Guide.

Etapa 2: criar e configurar qualquer AWS IoT coisa

Nesta etapa, registre seu dispositivo de borda como uma AWS IoT coisa e gere os certificados e chaves necessários para uma comunicação segura com o AWS IoT SiteWise Edge. Esse processo estabelece a base para que seu dispositivo envie dados de terceiros por meio do gateway V3 habilitado para MQTT.

Console

Garanta a conclusão das etapas de criação e configuração de qualquer AWS IoT coisa. Para obter instruções detalhadas, consulte a Etapa 2 no tutorial de ingestão de dados.

Para verificar se você tem uma AWS IoT coisa ativa

1. Navegue até o console do AWS IoT.

2. No painel de navegação esquerdo, escolha Todos os dispositivos e depois Coisas.

3. Escolha o que você criou. Por exemplo, .SiteWiseTutorialDevice1

4. Em Certificados, confirme se o status está listado como ativo.

AWS CLI

Garanta a conclusão das etapas de criação e configuração de qualquer AWS IoT coisa. Para obter instruções detalhadas, consulte a Etapa 2 no tutorial de ingestão de dados.

Use o AWS CLI comando a seguir para verificar se você tem uma AWS IoT política ativa:

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

Depois de concluir essas etapas, você pode conectar seu dispositivo com segurança ao AWS IoT SiteWise Edge. Você criou um diretório local para armazenar seus certificados e chaves que você gerou para a autenticação MQTT. Seu dispositivo está registrado como AWS IoT algo no AWS IoT console e está preparado para integrar dados com o SiteWise Edge. Você pode conectar seu equipamento industrial ou outros dispositivos à AWS IoT plataforma e começar a ingerir dados no SiteWise Edge.

Etapa 3: Configurar seu gateway V3 compatível com SiteWise Edge MQTT

Nesta etapa, crie seu gateway V3 compatível com AWS IoT SiteWise Edge MQTT e configure-o para receber dados do agente EMQX. O gateway atua como uma ponte entre seus dispositivos AWS IoT e. Isso permite que você processe dados localmente na borda antes de enviá-los para Nuvem AWS o. Essa configuração reduz a largura de banda e diminui os atrasos no processamento na nuvem.

Console

Para criar seu gateway V3 AWS IoT SiteWise habilitado para MQTT

1. Faça login no AWS Management Console e abra o console do AWS IoT SiteWise.

2. No painel de navegação esquerdo, escolha Edge gateways e, em seguida, escolha Create gateway.

3. Em Destino de implantação, escolha Gateway auto-hospedado.

4. Em Opções de gateway auto-hospedado, escolha Gateway V3 habilitado para MQTT - recomendado.

5. Na configuração do Gateway:

   1. Em Nome do gateway, insira um nome para o gateway. Por exemplo, .SiteWise Tutorial Device Gateway

   2. No sistema operacional do dispositivo Greengrass, selecione a opção apropriada para seu dispositivo.

6. Em Configuração avançada:

   1. Escolha Configuração padrão.

   2. Insira um nome para o dispositivo principal do Greengrass ou use o nome gerado por. AWS IoT SiteWise

7. Escolha Criar gateway.

8. Na caixa de diálogo de confirmação, escolha Gerar e baixar para gerar um instalador para seu gateway SiteWise Edge. Para obter mais informações, consulte Criar um gateway SiteWise Edge auto-hospedado.

Atenção

Armazene o arquivo do instalador em um local seguro. Esse arquivo não pode ser regenerado e é necessário para concluir a configuração do gateway em etapas posteriores.

AWS CLI

Use AWS CLI para criar um gateway auto-hospedado. Você precisa fornecer um nome para o gateway, especificar a plataforma e a versão do gateway. Para obter mais informações, consulte CreateGateway na Referência de APIs do AWS IoT SiteWise .

Para usar esse exemplo, substitua os espaços reservados para entrada do usuário por suas próprias informações.

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— Um nome exclusivo para o gateway, por exemplo,SiteWise Tutorial Device Gateway.

• gateway-platform— EntrargreengrassV2. Para obter mais informações, consulte CreateGateway na Referência de APIs do AWS IoT SiteWise .

  • coreDeviceThingName— O nome da AWS IoT coisa para o seu dispositivo AWS IoT Greengrass V2 principal. Por exemplo, .SiteWiseTutorialDevice1

  • coreDeviceOperatingSystem— O sistema operacional do dispositivo principal em AWS IoT Greengrass V2. É necessário especificar o sistema operacional para a versão 3 do gateway. As opções incluem: LINUX_AARCH64LINUX_AMD64, WINDOWS_AMD64 e.

• gateway-version— A versão do gateway.

  • Use 3 para a versão do gateway para criar um gateway V3 habilitado para MQTT.

• cli-input-json— Um arquivo JSON contendo parâmetros de solicitação.

Use o AWS CLI comando a seguir para verificar se o gateway foi criado com êxito:

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

Etapa 4: instalar o software SiteWise Edge Gateway

Para instalar o software do gateway, use o pacote do instalador que você baixou na etapa anterior. O processo de instalação configura os componentes necessários, inicia o serviço principal do Greengrass e registra seu dispositivo com. AWS IoT Greengrass Após a conclusão da instalação, verifique se o gateway aparece no AWS IoT SiteWise console sob os gateways Edge e se o serviço Greengrass está funcionando corretamente no seu dispositivo.

Para obter instruções detalhadas, consulte Instale o software AWS IoT SiteWise Edge Gateway em seu dispositivo local.

Etapa 5: Configurar o agente EMQX para se conectar a aplicativos externos

Configure o agente EMQX para permitir a comunicação segura entre seus dispositivos de IoT e aplicativos externos. O agente EMQX funciona como um hub central de mensagens que roteia dados entre seus dispositivos de IoT, gateway e aplicativos. O agente EMQX garante a entrega confiável de mensagens em seu gateway e em aplicativos conectados na borda. Para obter mais informações, consulte Conecte aplicativos externos ao corretor EMQX.

Para configurar o corretor EMQX

O EMQX permite criar regras de autorização com base em identificadores como nome de usuário, endereço IP ou ID do cliente. Isso é útil para controlar o acesso aos seus dados. Para obter mais informações, consulte Configurar regras de autorização para o AWS IoT SiteWise Edge no EMQX.

Após a implantação bem-sucedida, seu agente EMQX está configurado e pronto para se conectar com segurança a aplicativos externos.

Exemplo: adicionar cargas JSON de CPU, memória e timestamp

Carga útil da CPU JSON

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

Carga útil de memória JSON

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

Carga útil JSON com carimbo de data/hora

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

A carga define a estrutura JSON necessária que seus dispositivos de IoT devem usar para enviar dados do dispositivo por meio do agente EMQX para o Edge. SiteWise Esse formato garante que AWS IoT SiteWise você possa identificar seus dispositivos e processar as leituras do sensor. Depois de implementar essas configurações e estruturas de carga útil, seu sistema de monitoramento de parques eólicos está pronto para coletar e processar dados.

Etapa 6: publicar dados com o Mosquitto

Depois de criar seu gateway V3 habilitado para MQTT, configure o Eclipse Mosquitto para enviar dados de teste para o Edge. SiteWise O Mosquitto é um agente de mensagens MQTT de código aberto que usa o protocolo MQTT para mensagens leves entre dispositivos. O cliente Mosquitto permite que você publique mensagens em tópicos do MQTT, simulando dados de sensores de parques eólicos. Usando o Mosquitto, simule os dados do dispositivo sem precisar de serviços de terceiros ou equipamentos adicionais. Para obter mais informações, consulte a documentação no site oficial do Eclipse Mosquitto. Neste tutorial, dados locais do tutorial de ingestão de dados e dados fictícios estão sendo usados para fins de demonstração.

Use o cliente Mosquitto CLI para testar o corretor Edge EMQX SiteWise

Use o Mosquitto para publicar dados de teste. Abra uma linha de comando e execute os seguintes comandos:

Exemplo: propriedade da 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
      }
    }
  ]
}' 

Exemplo: propriedade de memória

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
      }
    }
  ]
}'

Exemplo: propriedade 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
      }
    }
  ]
}'

Etapa 7: especificar destinos

Nesta etapa, especifique destinos para determinar para onde direcionar seus dados de origem. Use AWS IoT SiteWise com o buffer do Amazon S3 como seu destino. Essa opção fornece uma maneira escalável de armazenar e processar seus dados de IoT.

Console

Para adicionar destinos

1. Navegue até o AWS IoT SiteWise console e selecione Edge gateways.

2. Em SiteWise Tutorial Device Gateway, escolha Adicionar destinos.

3. Em Detalhes do destino, escolha AWS IoT SiteWise Armazenado em buffer usando o Amazon S3. Para saber mais sobre os tipos de destino, consulte destinos de AWS IoT SiteWise gateway.

4. Em Nome do destino, insira um nome para seu destino, por exemplo,SiteWise Tutorial S3 Destination.

5. Em Configurações de upload do S3, insira a localização do bucket do S3. Por exemplo, .s3://sitewise-tutorial-mqtt-data-[your-account-id] Para saber mais sobre o Amazon S3, consulte Criação, configuração e trabalho com buckets do Amazon S3 no Guia do usuário do Amazon Simple Storage Service.

6. Em Frequência de upload de dados, insira um valor entre 1 minuto e 30 dias. Por exemplo, .1 minute

7. Em Configurações de armazenamento de dados:

   1. Desmarque Copiar dados para armazenamento. Embora essa configuração seja recomendada para ambientes de produção, você não precisa dela para este tutorial. Quando você desmarca essa opção, a opção Excluir dados do S3 é automaticamente desmarcada.

8. Escolha Adicionar destino.

nota

Este tutorial usa um intervalo de 1 minuto para testes. Depois de concluir o tutorial, você pode ajustar esse intervalo para atender às suas necessidades de produção ou excluí-lo para evitar cobranças adicionais.

AWS CLI

Exemplo: Crie um novo AWS IoT SiteWise destino armazenado em buffer usando o Amazon S3

Use o update-gateway-capability-configurationna Referência de AWS CLI Comandos para configurar o editor. Defina o parâmetro capabilityNamespace como 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": [
                "#"
              ]
            }
          }
        ]
      }
    ]
  }          
      

Para obter mais informações sobre destinos, consulteAdicione um destino em AWS IoT SiteWise buffer usando o Amazon S3.

Etapa 8: especificar filtros de caminho

Nesta etapa, configure filtros de caminho para especificar quais tópicos do MQTT devem ser monitorados para os dados do dispositivo do seu parque eólico.

Os filtros de caminho seguem a especificação curinga do tópico MQTT, que suporta dois caracteres especiais:

Console

Para configurar seus filtros de caminho

Em Filtros de caminho:

1. Navegue até o AWS IoT SiteWise console e selecione Edge gateways.

2. Em SiteWise Tutorial Device Gateway, escolha Adicionar destinos.

3. Escolha Adicionar filtros de caminho para inserir manualmente os seguintes filtros de caminho:

   • SiteWiseTutorialDevice/#

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

   • cpu/+/idle-time

   • cpu/+/interruption-count/+

   • +/memory/consumption

   • timestamp/+/measurement

   • device/+/status/+

   • system/+/performance-log

4. Escolha Adicionar destino.

Para obter mais informações sobre as melhores práticas para filtros de caminho, consulteMelhores práticas para filtros de caminho.

AWS CLI

Use os AWS CLI comandos a seguir para configurar seus filtros de caminho:

Exemplo 1: dados do dispositivo usando curinga

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

Essa configuração de filtro de caminho usa curingas de vários níveis (#) para capturar todos os dados SiteWiseTutorialDevice e todos os dados de desempenho de qualquer turbina no parque eólico.

Exemplo 2: desempenho da CPU e da memória

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

Este exemplo captura várias métricas de CPU (tempo ocioso e contagem de interrupções) e dados de consumo de memória em todos os dispositivos.

Exemplo 3: Diagnóstico do dispositivo

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

Essa configuração usa o + caractere curinga para capturar dados de diagnóstico de vários dispositivos, especificamente registros de desempenho do sistema e atualizações de status do dispositivo.

Esses três filtros de caminho correspondem aos tópicos do MQTT que você usa para publicar dados de teste com o Mosquitto. Os filtros garantem que seu gateway SiteWise Edge capture e processe as mensagens MQTT relevantes. Para obter mais informações sobre como adicionar filtros de caminho, consulteAdicione filtros de caminho aos destinos AWS IoT SiteWise do Edge.

Etapa 9: configurar seus recursos de AWS IoT

Nesta etapa, crie os modelos e ativos de AWS IoT SiteWise ativos necessários para representar seus dispositivos simulados de terceiros e permitir a ingestão de dados por meio de seu gateway de borda.

Antes de iniciar essa etapa, você deve ter concluído as etapas 3 a 8 no tutorial de ingestão de dados. Essas etapas estabelecem os componentes fundamentais para integrar seus dados de terceiros por meio do gateway V3 habilitado para MQTT. Você também configura regras que definem como os dados do sensor fluem AWS IoT SiteWise e executa um script de cliente de dispositivo que simula dados de parques eólicos industriais.

Para validar sua configuração de recursos AWS de IoT

Etapa 10: visualize seus dados

Configure a versão de código aberto do Grafana para visualizar os dados do dispositivo do seu parque eólico. Grafana é uma plataforma de visualização que exibe seus dados operacionais em tempo real. Esses painéis ajudam você a monitorar a eficiência operacional e identificar as necessidades de manutenção em toda a sua infraestrutura. Para obter mais informações sobre integração, consulteIntegre AWS IoT SiteWise com a Grafana.

Para configurar o Grafana

Depois de concluir essas etapas, você pode criar e personalizar os painéis da Grafana para exibir as métricas operacionais do seu parque eólico. Isso permite que você acompanhe e analise o desempenho do seu parque eólico na borda em tempo real.

Você concluiu o tutorial. Neste procedimento, você configurou o AWS IoT SiteWise Edge para integrar dados de dispositivos de terceiros usando um gateway V3 habilitado para MQTT. Essa configuração permite coletar, processar e visualizar dados de equipamentos industriais na borda, reduzindo a latência e os custos operacionais. Ao usar a demonstração do parque eólico, você coletou e processou métricas operacionais, como dados de uso de CPU e memória, por meio de seu gateway V3 habilitado para MQTT.

Para aprimorar sua solução de IoT, considere explorar recursos avançados, como detecção de anomaliasDetectar anomalias com o Lookout for Equipment, aproveitando-os ou integrando-os a outros serviços, AWS como a Amazon, no Guia do QuickSight Usuário QuickSight da Amazon para análises avançadas.

Etapa 11: limpar os recursos após o tutorial

Depois de concluir este tutorial sobre a integração de dados no AWS IoT SiteWise Edge, limpe seus recursos para evitar cobranças adicionais.

Para desinstalar o AWS IoT Greengrass Core

Desinstale o software AWS IoT Greengrass Core do seu dispositivo local. Para obter instruções detalhadas, consulte Desinstalar o software AWS IoT Greengrass principal no Guia do AWS IoT Greengrass desenvolvedor, versão 2.

(Opcional) Para excluir recursos de terceiros

Depois de concluir este tutorial, considere desligar todos os recursos externos que você criou. Isso ajuda a evitar cobranças de fornecedores terceirizados.

Recursos adicionais

Consulte os seguintes recursos para obter mais informações: