水质分析仪MQTT应用案例

一、公司介绍

某仪器股份有限公司，集研发，生产，销售于一体的水质分析仪器公司。产品主要包括PH/ORP分析仪，电导度分析仪，溶氧分析仪，离子浓度分析仪，浊度分析仪及重金属分析仪等。

公司的核心产品水质分析仪是一款集PH,水温，TOC,电导率，余氯，浊度，溶解氧，色度等多种参数测量的集成化裝置，广泛应用于于泳池，自来水，小区二次供水，地表水，市政管网等场所的自动化水质检测

二、企业所面临的问题

企业生产的水质分析仪，目前仅支持现场查看监测的水质数据，无法实现远程监控，无法实现数据上云。
由于需要与第三方厂商进行项目集成，厂商要求将水质分析数据进行数据上报，实现远端监测。
项目预算卡的比较紧，急需一款__价格低廉__，__性能优秀__的网关，通过Modbus协议对接水质分析仪，并将采集到的数据上报给云端平台，实现远程监测
由于企业对云端平台技术并不了解，因此希望网关厂商能够提供专业的对接方案，咨询我方使用什么协议与云端平台进行对接，能够在短时间内实现__低成本__，__高效率__的数据上报。

三、方案总体设计

了解客户的诉求后，为了解决上述问题，我们推荐使用蓝蜂LF210网关与明柏的水质分析仪进行设备对接， LF210系列网关价格低廉，性价比高，作为一款边缘计算网关，南向支持多种PLC和仪表，北向支持标准MQTT协议，能够完全满足客户的需求

对接云平台协议方面，我方建议使用MQTT协议作为与云平台与网关的通讯协议，MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议），是一种基于发布/订阅（publish/subscribe）模式的"轻量级"通讯协议，优点是可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。

目前MQTT技术比较成熟，开源项目比较多，平台方能够快速搭建基于MQTT协议的服务器和云平台，能够在短时间内实现__低成本__，__高效率__的数据对接。我方建议通过MQTT协议将水质分析仪的数据通上报给云端平台

四、详细方案说明

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（系统架构图）

4.1 硬件部署

水质分析仪控制柜中安装蓝蜂网关，使用4G卡进行联网通信
在通过蓝蜂网关RS485 端口与水质分析仪进行连接，通过Modbus协议进行通讯
网关上电并调试好后，网关通过MQTT协议将数据上报

4.2云端平台对接方案

1.根据沟通，我方建议平台方使用自行搭建MQTT云服务器，目前MQTT技术比较成熟，开源项目比较多，平台方能够快速搭建基于MQTT协议的云端服务器和平台。

2．我方与平台方约定好MQTT服务器的对接的服务器地址，账号，用户名密码，以及报文传输协议，经过测试，顺利通过MQTT协议进行数据上报

3．我方提供蓝蜂MQTT网关配置工具，通过蓝蜂MQTT配置工具，能够快速调试网关的相关MQTT参数，包括服务器用户名，地址，账号，上报数据主题，系统设置等，支持远程进行控制

4.2 方案实际应用落地

4.2.1 接入客户自建MQTT服务器

打开蓝蜂MQTT网关配置工具，点击MQTT链接配置选项，可进行MQTT服务器链接配置

通过设置MQTT链接参数，可填写客户端ID，服务器IP/域名，用户名，密码，端口号等参数，支持SSL/TLS加密，可实现数据传输单向和双向加密认证，最大限度保证数据传输的安全性

配置成功后，即可连接至客户搭建的MQTT服务器

平台方与网关约定报文协议

根据与平台方的沟通，平台方最终选择了根据蓝蜂LF210网关提供的默认的报文格式进行数据对接，使用JSON格式数据进行上报，蓝蜂提供的报文协议具备如下优点：

1.可上报设备设备标识，msgId, 时间, 采集数据value，以及自定义的系统变量，比如型号，版本，位置等，能最大限度的满足客户对于数据的需求

2.上报主题支持使用通配符${} 代替设备表示，能否方便平台方进行数据对接

2.报文为JSON格式，跨平台通用

约定的报文协议具体如下：

实时数据上报主题：

data/report/${sn}

上报主题示例：

data/report/200121011004

上报json示例：

{

"code": "200",

"data": {

"msgId": "976",

"sn": "200121011045",

"time": 1655185922470,

"value": {

"ci": "0",

"ph": "0",

"temp": "0",

"turbidity": "0",

"cod": "0",

}

上报json参数说明 ：

Value数据说明 ：

配置驱动和变量

驱动管理用来配置网关与下位机的驱动管理，支持创建/编辑，删除驱动，设置通讯口配置信息等

如图。首次配置，需要进行添加驱动的操作，企业的水质分析仪支持Modbus协议，选择Modbus通用协议即可

创建好驱动后，即可添加变量，变量管理可用来配置网关数据变量，支持新增、编辑、导入、导出、复制等功能，按照企业提供的地址表，可创建余氯，PH，温度，低浊，COD

4.2.4 配置上报主题

点击数据传输配置惨淡，可配置MQTT网关上报数据的主题,通过约定好的主题名称，设置好上报的周期，点击保存按钮，即可按照约定好的报文协议进行数据上报。

针对于该客户的需求,LF210网关，仅需一个主题，即可将客户要求的：余氯，PH，温度，低浊，COD 等数值进行上报

配置好后，通过第三方MQTT工具可以看到，数据已上报至MQTT平台

4.3 网关数据安全稳定机制

4.3.1 支持异常状态上报

蓝蜂MQTT网关对于异常数据或网关异常状态均支持上报机制，开启状态上报后，通过设置的主题将网关会将运行中的错误信息或状态变化信息，比如（网关离线）上报给服务器。

能源平台可订阅对应主题，及时了解网关异常情况，达到实时预警报警的效果

4.3.2 数据传输安全

蓝蜂MQTT网关支持SSL/TLS加密，可实现数据传输单向和双向加密认证，最大限度保证数据传输的安全性，可以保证数据不被窃听，不会导致数据安全问题。

五、方案总结

5.2 本方案的优势和特点

1.MQTT协议具有较低的带宽占用和低功耗特点，数据传输高效，省流量，节约成本，蓝蜂LF210网关支持标准MQTT协议，可快速实现对接平台

2.MQTT技术比较成熟，开源项目比较多，平台方能够快速搭建基于MQTT协议的云端服务器和平台。

3．LF210系列网关支持多种协议PLC和仪表，包括Modbus, 三菱FX系列，西门子PPI协议，能够完全满足水质分析仪的接入需求
4.LF210为边缘侧计算网关，相比传统的透传网关，能够实现自主采集，自主上报，数据格式自动转换，能够极大减少云端的开发工作，轻松实现与云端对接，进行数据上报
5. LF210网关价格低廉，性价比极高，极大降低节约项目成本。
6. 性能稳定，功能强大：客户端软件操作简单容易上手，方便基层人员操作