本文属于机器翻译版本。若本译文内容与英语原文存在差异，则一律以英文原文为准。

使用支持 MQTT 的 V3 网关将数据集成到 SiteWise Edge

本教程将指导您完成将使用 MQTT 消息协议的第三方设备和传感器与 AWS IoT SiteWise 支持 MQTT 的 V3 网关集成的过程。您将学习如何设置 AWS IoT SiteWise 边缘网关以收集和监控来自支持 MQTT 的设备的数据。 AWS IoT SiteWise 使您能够收集、处理和监控工业设备数据。使用 SiteWise Edge 功能优化工业物联网运营，并将原始数据转化为切实可行的见解。

在本教程中，我们使用风力发电场演示中的数据来说明关键概念。熟悉该过程后，您可以使用自己的数据重复本教程。

完成本教程后，您可以执行以下操作：

此外，您可以通过连接到其他 AWS IoT 服务来利用您的 Edge 网关功能来执行以下任务：

先决条件

要完成本教程，您需要：

步骤 1：创建 AWS IoT 策略

本教程使用您在收录数据教程中创建的 AWS IoT策略。此政策为您的设备设置安全规则，并在其中创建外部设备和传感器的数字表示形式 AWS IoT。该策略允许您的第三方设备 AWS IoT Core 使用 MQTT（消息队列遥测传输）向其发送数据。有关 MQTT 消息的更多信息，请参阅什么是 MQTT？。

Console

确保 AWS IoT 政策的完成。有关详细说明，请参阅载入数据教程中的步骤 1。

验证您的 AWS IoT 政策是否有效

1. 导航至 AWS IoT 控制台。

2. 在左侧导航窗格中，选择证券，然后选择政策。

3. 选择您创建的策略。例如 SiteWiseTutorialDevicePolicy。

4. 确认该策略的状态已列为 “激活”。

AWS CLI

确保 AWS IoT 政策的完成。有关详细说明，请参阅载入数据教程中的步骤 1。

在命令参考中使用以下 AWS CLI get-pol AWS CLI icy 命令来验证您的策略处于活动状态 AWS IoT ：

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

此策略使您的 AWS IoT 设备能够使用 MQTT 消息建立连接并与设备影子通信。为了与设备影子进行交互，你的 AWS IoT 东西会发布和接收有关以开头的主题的 MQTT 消息。$aws/things/thing-name/shadow/此策略包含一个称为 ${iot:Connection.Thing.ThingName} 的事物策略变量。此变量用于替换每个主题中连接事物的名称。iot:Connect 语句限制了可以建立连接的设备，确保此事物策略变量只能替换以 SiteWiseTutorialDevice 开头的名称。

有关更多信息，请参阅AWS IoT 开发人员指南中的事物策略变量。

步骤 2：创建和配置 AWS IoT 事物

在此步骤中，将您的边缘设备注册为 AWS IoT 事物，并生成与 Ed AWS IoT SiteWise ge 进行安全通信所需的设备证书和密钥。此过程为您的设备通过支持 MQTT 的 V3 网关发送第三方数据奠定了基础。

Console

确保完成 AWS IoT 事物的创建和配置步骤。有关详细说明，请参阅载入数据教程中的步骤 2。

为了验证你有活跃的 AWS IoT 东西

1. 导航至 AWS IoT 控制台。

2. 在左侧导航窗格中，选择所有设备，然后选择事物。

3. 选择你创建的东西。例如 SiteWiseTutorialDevice1。

4. 在 “证书” 下，确认状态是否列为 “有效”。

AWS CLI

确保完成 AWS IoT 事物的创建和配置步骤。有关详细说明，请参阅载入数据教程中的步骤 2。

使用以下 AWS CLI 命令验证您的 AWS IoT 策略处于活动状态：

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

完成这些步骤后，您可以将设备安全地连接到 AWS IoT SiteWise Edge。您创建了一个本地目录来存储您为 MQTT 身份验证生成的证书和密钥。您的设备已在AWS IoT 控制台中注册为 AWS IoT 事物，并且您的设备已准备好将数据与 SiteWise Edge 集成。您可以将您的工业设备或其他设备连接到 AWS IoT 平台，然后开始将数据采集到 Edge 中 SiteWise 。

第 3 步：配置支持 SiteWise Edge MQTT 的 V3 网关

在此步骤中，创建支持 AWS IoT SiteWise Edge MQTT 的 V3 网关，并将其配置为从 EMQX 代理接收数据。网关充当您的设备和之间的桥梁 AWS IoT。这样，您就可以在边缘本地处理数据，然后再将其发送到 AWS Cloud。此配置可减少带宽并减少云处理延迟。

Console

创建 AWS IoT SiteWise 支持 MQTT 的 V3 网关

1. 登录 AWS Management Console并打开 AWS IoT SiteWise 控制台。

2. 在左侧导航窗格中，选择 Edge 网关，然后选择创建网关。

3. 在部署目标下，选择自托管网关。

4. 在自托管网关选项下，选择启用 MQTT、V3 网关- 推荐。

5. 在网关配置下：

   1. 在网关名称中，输入网关的名称。例如 SiteWise Tutorial Device Gateway。

   2. 在 Greengrass 设备操作系统中，为您的设备选择相应的选项。

6. 在 “高级配置” 下：

   1. 选择默认设置。

   2. 输入 Greengrass 核心设备的名称或使用生成的名称。 AWS IoT SiteWise

7. 选择创建网关。

8. 在确认对话框中，选择 “生成并下载”，为您的 SiteWise Edge 网关生成安装程序。有关更多信息，请参阅创建自托管 SiteWise Edge 网关。

警告

将安装程序文件存储在安全的位置。此文件无法重新生成，需要在后续步骤中完成网关设置。

AWS CLI

AWS CLI 用于创建自托管网关。您需要为网关提供名称，指定平台和网关版本。有关更多信息，请参阅 AWS IoT SiteWise API 参考中的 CreateGateway。

要使用此示例，请将用户输入占位符 替换为您自己的信息。

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— 例如，网关的唯一名称SiteWise Tutorial Device Gateway。

• gateway-platform— 输入greengrassV2。有关更多信息，请参阅 AWS IoT SiteWise API 参考中的 CreateGateway。

  • coreDeviceThingName— AWS IoT Greengrass V2 核心 AWS IoT 设备的名称。例如 SiteWiseTutorialDevice1。

  • coreDeviceOperatingSystem— 中核心设备的操作系统 AWS IoT Greengrass V2。网关版本 3 需要指定操作系统。选项包括：LINUX_AARCH64LINUX_AMD64、和WINDOWS_AMD64。

• gateway-version— 网关的版本。

  • 3用于网关版本以创建支持 MQTT 的 V3 网关。

• cli-input-json— 包含请求参数的 JSON 文件。

使用以下 AWS CLI 命令验证您的网关是否已成功创建：

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

步骤 4：安装 SiteWise Edge 网关软件

要安装网关软件，请使用您在上一步中下载的安装程序包。安装过程将配置必要的组件，启动 Greengrass 核心服务，并使用注册您的设备。 AWS IoT Greengrass安装完成后，请确认您的网关出现在AWS IoT SiteWise 控制台的 Edge 网关下方，以及 Greengrass 服务是否在您的设备上正常运行。

有关详细说明，请参阅在本地设备上安装 AWS IoT SiteWise Edge 网关软件。

步骤 5：将 EMQX 代理配置为连接到外部应用程序

配置 EMQX 代理以实现物联网设备和外部应用程序之间的安全通信。EMQX 代理充当中央消息传递中心，可在您的物联网设备、网关和应用程序之间路由数据。EMQX 代理可确保在您的网关和边缘连接的应用程序上可靠地传输消息。有关更多信息，请参阅 将外部应用程序连接到 EMQX 代理。

配置 EMQX 代理

EMQX 允许您根据用户名、IP 地址或客户端 ID 等标识符创建授权规则。这对于控制对数据的访问非常有用。有关更多信息，请参阅 在 EMQX 中为 AWS IoT SiteWise Edge 设置授权规则。

成功部署后，您的 EMQX 代理已配置完毕，可以安全地连接外部应用程序。

示例：添加 CPU、内存和时间戳 JSON 有效负载

CPU 的 JSON

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

内存 JSON 有效

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

时间戳 JSON 有效负载

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

有效负载定义了物联网设备必须使用的 JSON 结构通过 EMQX 代理将设备数据发送到 SiteWise Edge。这种格式可确保 AWS IoT SiteWise 可以识别您的设备并处理传感器读数。实施这些配置和有效载荷结构后，您的风力发电场监控系统就可以收集和处理数据了。

第 6 步：使用 Mosquitto 发布数据

创建支持 MQTT 的 V3 网关后，将 Eclipse Mosquitto 配置为向 Edge 发送测试数据。 SiteWise Mosquitto 是一个开源 MQTT 消息代理，它使用 MQTT 协议在设备之间进行轻量级消息传递。Mosquitto 客户端允许您向 MQTT 主题发布消息，模拟来自风力发电场传感器的数据。使用 Mosquitto，无需任何第三方服务或其他设备即可模拟设备数据。有关更多信息，请参阅 Eclipse Mosquitto 官方网站上的文档。在本教程中，采集数据教程中的本地数据和虚构数据用于演示目的。

使用 Mosquitto CLI 客户端测试 SiteWise Edge EMQX 代理

使用 Mosquitto 发布测试数据。打开命令行并运行以下命令：

示例：CPU 属性

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
      }
    }
  ]
}' 

示例：内存属性

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
      }
    }
  ]
}'

示例：时间戳属性

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

步骤 7：指定目的地

在此步骤中，指定目标以确定源数据的定向位置。 AWS IoT SiteWise 使用 Amazon S3 缓冲区作为目的地。此选项提供了一种可扩展的方式来存储和处理您的物联网数据。

Console

添加目的地

1. 导航到AWS IoT SiteWise 控制台并选择 Edge 网关。

2. 在SiteWise 教程设备网关下，选择添加目的地。

3. 在目的地详细信息下，选择使用 Amazon S3 进行AWS IoT SiteWise 缓冲。要了解有关目的地类型的更多信息，请参阅AWS IoT SiteWise 网关目的地。

4. 在目的地名称下，输入目的地的名称，例如SiteWise Tutorial S3 Destination。

5. 在 S3 上传设置下，输入您的 S3 存储桶位置。例如 s3://sitewise-tutorial-mqtt-data-[your-account-id]。要了解有关 Amazon S3 的更多信息，请参阅亚马逊简单存储服务用户指南中的创建、配置和使用 Amazon S3 存储桶。

6. 在数据上传频率下，输入介于 1 分钟到 30 天之间的值。例如 1 minute。

7. 在 “数据存储设置” 下：

   1. 取消选择 “将数据复制到存储”。虽然建议在生产环境中使用此设置，但本教程并不需要此设置。取消选择此选项后，将自动取消选择 “从 S3 中删除数据” 选项。

8. 选择添加目标。

注意

本教程使用 1 分钟的时间间隔进行测试。完成本教程后，您可以调整此间隔以满足您的制作需求，也可以将其删除以避免额外收费。

AWS CLI

示例：创建使用 Amazon S3 进行缓冲的新 AWS IoT SiteWise 目标

使用《AWS CLI 命令参考》update-gateway-capability-configuration中的，配置发布者。将 capabilityNamespace 参数设置为 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": [
                "#"
              ]
            }
          }
        ]
      }
    ]
  }          
      

有关目的地的更多信息，请参阅使用 Amazon S3 添加 AWS IoT SiteWise 缓冲目的地。

步骤 8：指定路径过滤器

在此步骤中，配置路径过滤器以指定要监控哪些 MQTT 主题以获取您的风力发电场设备数据。

路径过滤器遵循 MQTT 主题通配符规范，该规范支持两个特殊字符：

Console

配置路径过滤器

在 “路径” 过滤器下：

1. 导航到AWS IoT SiteWise 控制台并选择 Edge 网关。

2. 在SiteWise 教程设备网关下，选择添加目的地。

3. 选择添加路径过滤器以手动输入以下路径过滤器：

   • SiteWiseTutorialDevice/#

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

   • cpu/+/idle-time

   • cpu/+/interruption-count/+

   • +/memory/consumption

   • timestamp/+/measurement

   • device/+/status/+

   • system/+/performance-log

4. 选择添加目标。

有关路径过滤器最佳做法的更多信息，请参阅路径过滤器的最佳实践。

AWS CLI

使用以下 AWS CLI 命令配置路径过滤器：

示例 1：使用通配符的设备数据

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

此路径过滤器配置使用多级通配符 (#) 来捕获来自风力发电场中任何涡轮机的所有数据 SiteWiseTutorialDevice 和所有性能数据。

示例 2：CPU 和内存性能

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

此示例捕获各种 CPU 指标（空闲时间和中断次数）和设备间的内存消耗数据。

示例 3：设备诊断

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

此配置使用+通配符从多个设备捕获诊断数据，特别是系统性能日志和设备状态更新。

这三个路径过滤器与你用来通过 Mosquitto 发布测试数据的 MQTT 主题相匹配。过滤器可确保您的 SiteWise Edge 网关捕获和处理相关的 MQTT 消息。有关如何添加路径过滤器的更多信息，请参阅向 AWS IoT SiteWise Edge 目标添加路径过滤器。

步骤 9：配置您的 AWS 物联网资源

在此步骤中，创建必要的 AWS IoT SiteWise 资产模型和资产来代表您的模拟第三方设备，并通过边缘网关启用数据摄取。

在开始此步骤之前，您应该已经完成了载入数据教程中的步骤 3 到 8。这些步骤为通过支持 MQTT 的 V3 网关集成第三方数据奠定了基础组件。您还可以设置规则来定义传感器数据如何流入 AWS IoT SiteWise，并运行模拟工业风电场数据的设备客户端脚本。

验证您的 AWS IoT 资源配置

第 10 步：可视化您的数据

设置 Grafana 的开源版本，以可视化您的风电场设备数据。Grafana 是一个可视化平台，可显示您的实时运营数据。这些仪表板可帮助您跟踪运营效率并确定整个基础架构的维护需求。有关集成的更多信息，请参阅AWS IoT SiteWise 与 Grafana 集成。

要设置 Grafana

完成这些步骤后，您可以构建和自定义 Grafana 仪表板，以显示风电场的运营指标。这使您能够实时跟踪和分析边缘风电场的性能。

您已完成本教程。在此过程中，您将 AWS IoT SiteWise Edge 配置为使用支持 MQTT 的 V3 网关集成第三方设备数据。此设置允许您在边缘收集、处理和可视化工业设备数据，从而减少延迟和运营成本。通过使用风电场演示，您可以通过支持 MQTT 的 V3 网关收集和处理运行指标，例如 CPU 和内存使用数据。

要增强您的物联网解决方案，可以考虑在《亚马逊 QuickSight 用户指南》 QuickSight中探索高级功能使用 Lookout for Equipment 检测异常，例如利用异常检测，或者与 Amazon 等其他 AWS 服务集成，以进行高级分析。

步骤 11：完成教程后清理资源

完成本关于将数据集成到 AWS IoT SiteWise Edge 的教程后，请清理资源以免产生额外费用。

卸载 AWS IoT Greengrass Core

从本地设备上卸载 AWS IoT Greengrass Core 软件。有关详细说明，请参阅《AWS IoT Greengrass 开发人员指南，版本 2》中的卸载 AWS IoT Greengrass 核心软件。

（可选）删除第三方资源

完成本教程后，请考虑关闭您创建的所有外部资源。这有助于防止第三方提供商收取费用。

其他资源

有关更多信息，请参阅以下资源：