一、客戶介紹

隨著城市發展和人口增長，對水務行業的監測和管理要求也越來越高。然而，傳統的水務行業監測方式存在很多不足，如數據傳輸的緩慢和不可靠，數據安全風險大等，為了更有效地監測和管理這些信息，供水公司需要一個能夠實時收集、傳輸和存儲這些信息的系統，便于供水數據能快速便捷接入總公司二次供水管理平臺，以實現泵房的遠程監控，最終保障安全供水“最后一公里”

二、客戶所面臨的問題

1.現有的監控方式低效：__如手工抄表、人工巡檢等，導致信息收集不及時、不準確，難以及時發現并解決問題，無法實現設備數據實時上云。
2.數據不可靠：__普通的透傳網關在數據傳輸過程中易受干擾，導致數據丟失或錯誤。
3.數據安全風險大：__普通的透傳網關數據傳輸方式沒有采用加密技術，數據容易被竊取或篡改
4.缺乏遠程監控功能：__在水務管理系統中，依舊使用傳統的觸摸屏管理，僅支持現場進行控制，難以實現遠程管理和控制。
5.無法遠程維護設備程序：__傳統觸摸屏、透傳網關，無法做到PLC程序的遠程上下載控制，導致程序無法及時更新。
6.普通平臺功能受限：__在使用過程中碰到額外的場景或需求時，普通平臺無法及時升級或進行解決。

三、方案總體設計

為了解決上述問題，我們提出使用 藍蜂MQTT 網關作為二次供水系統的核心監控設施，并在二次供水設施中部署傳感器，通過藍蜂MQTT網關對接供水設備進行數據采集， 再通過MQTT協議將實時數據發送到云端服務器，通過云端服務器進行數據存儲、分析、展示。

（架構圖）

四、詳細方案設計

4.1現場硬件部署

現場設備/儀表-> PLC -> MQTT網關 -> 平臺

1、部署傳感器：在二次供水設施中部署水質傳感器、水量傳感器、水壓傳感器等，實時監測水質、水量、水壓

2.連接 MQTT 網關：將傳感器PLC 與MQTT 網關連接，并使用 MQTT 協議將實時數據發送到網關上。

3.網關通過MQTT協議將數據上報給水務應用平臺或監管平臺

4.2 功能設計概要

1. 連接MQTT云服務器，做好數據上報準備
2. 對接二次供水相關設備，做好設備連接準備
3. 網關進行數據采集、上報：通過藍蜂MQTT網關，實現邊緣數據采集，邊緣上報，能夠實現按照需求進行，周期，定時，條件化數據上報
4. 數據讀取查詢：通過藍蜂MQTT網關，能夠讀取和查詢實時采集的數據，了解網關采集數值的實際情況

5 .遠程水務開關的開啟和關閉：通過藍蜂MQTT網關，可對PLC進行遠程寫值操作，能夠實現遠程下發指令開啟對應水務開關的開啟和關閉的功能

6. PLC程序遠程上下載：通過藍蜂MQTT網關，可實現對于PLC進行遠程調試，實現遠程上下載功能
7. 腳本功能：能夠通過腳本處理新增的業務邏輯或場景，增加網關的功能擴展性。

4.3 具體功能實現步驟

4.3.1連接MQTT服務器

藍蜂MQTT網關支持連接阿里云、華為云、oneNet,騰訊云，以及自建MQTT服務器，能夠很方便對接不同類型的MQTT云服務器

同時支持SSL/TLS加密，可實現數據傳輸單向和雙向加密認證，最大限度保證數據傳輸的安全性

使用藍蜂MQTT配置工具，可配置網關連接MQTT服務器的具體參數，包括服務器地址、端口號、用戶名和密碼等。配置成功即可通過數據上報主題向MQTT服務器上報數據

4.3.2創建驅動、變量

藍蜂MQTT網關，支持多種PLC協議和儀表傳感器，能夠連接多種下位機設備，包括西門子，三菱，信捷，臺達，Modbus，可根據需要進行下位設備連接，支持RS232,RS485,以及LAN口進行通訊。

通過藍蜂MQTT網關配置頁面中驅動管理功能，可進行驅動配置管理，支持創建/編輯，刪除驅動，設置通訊口配置信息等，如圖

變量管理可用來配置要上報給水務平臺的具體的變量，支持新增、編輯、導入、導出、復制等功能，能夠快速方便的定義好要上報數據基礎信息配置。

4.3.3上報數據

藍蜂網關在邊緣側實現協議解析、數據處理、數據換算、數據上報等工作。極大減少無效數據上傳云端。

通過藍蜂MQTT配置工具，可進行數據上報配置，支持將網關采集到的數據通過主題發上報MQTT服務器，并且可以通過腳本編輯上報數據的格式。

一個網關可以設置多個數據上報主題，支持通過不同的主題上報不同的數據

舉例：

主題名稱：Topic/<{Company}>/<${clientID}>/system/

支持使用通配符，對網關，公司等節點進行劃分，實現不同網關，不同組織的數據上報

數據上報方式可使用三種：定時上報，條件上報，變化上報，能夠按照客戶的實際需求進行選擇，支持定時場景上報數據，滿足特定條件上報數據，數據變化上報數三種場景

同時，針對于上報數據的格式，可通過自定義腳本實現定制化，實現靈活多樣的數據格式進行上傳

上報數據JSON舉例：

{

"time":"2019-7-1619:21:44",

"Data":[

{"name":"mqtt_connect","value":"1"},

{"name":"{SN}_{ADS}","value":"0.456280"}

]

}

4.3.4 讀取設備數據

藍蜂MQTT網關，支持通過MQTT協議對設備變量數值讀取功能。

使用藍蜂MQTT配置工具，在讀變量配置中可實現主動讀取網關中某一個或多個變量的數值

4.3.5遠程控制設備

藍蜂MQTT網關，支持通過MQTT協議進行數寫變量功能，可對設備進行寫值操作，通過請求主題向設備寫入變量的值，通過響應主題發送寫入結果，在大棚管理系統中，下發對應設備數值后，即可通過網關遠程項設備寫入數值，達到遠程控制設備目的

功能應用舉例：

比如發現某一個供水機組需要及時開閘放水，則可通過配置寫變量主題，向PLC寫入開閘參數，實現遠程開閘功能

4.4.PLC遠程上下載

藍蜂MQTT網關可以進行遠程上下載操作，選擇開啟遠程上下載功能后，可以通過網關建立與PLC的虛擬網絡通道，實現對PLC程序遠程上下載功能。

目前支持主流PLC設備的程序進行遠程上下載和在線監測，即使設備遠在國外，也可以實現遠程管理。

4.5腳本功能

4.5.1 腳本功能說明

藍蜂MQTT網關的支持強大的腳本功能，當某些任務或功能在常規情況下難以實現時，可編寫腳本進行解決

通過腳本編寫控制程序和處理邏輯，能夠極大增強整個網關對于業務的支撐，讓網關功能更強大

4.5.2 腳本功能應用

__ 客戶業務場景介紹：__

PLC需要根據數值變化修改寄存器的值，比如溫度過高（>85）需要關閉閥門。

在常規平臺中，需要人工進行監視和處理，但是無法做到24小時監控，且浪費大量的人力和無力，導致企業成本極大提高。

解決方案：

創建一個腳本，設置運行環境為：條件執行，表達式為：$(溫度)>85

按照如下邏輯腳本程序：當溫度超出85攝氏度后，網關對閥門所代表的變量自動進行寫值執行關閉操作

腳本示例代碼如下：

function main( ){

//通過腳本進行寫值操作

	API.writeSignalValue("on-off",0);

}

腳本執行結果：

創建以上腳本后，當網關檢測到對應的變量滿足設置的條件表達式后，會自動執行腳本，進行寫值操作，關閉閥門，滿足無人值守進行設備管理的需求。

4.6斷點續傳

當網絡異常時，網關會將報文緩存到存儲中，待網絡恢復后補發緩存的報文，并支持數據采集時間的上報，從而保證數據的連續和完整性

五、方案總結

5.1 本方案的優勢

1.統一的協議：使用MQTT網關可以將各個設備之間的通信統一到MQTT協議上，方便管理和維護。

2.高效的數據傳輸：MQTT協議具有較低的帶寬占用和低功耗特點，使得數據傳輸更加高效。

3.安全可靠：MQTT協議具有較高的安全性，可以通過加密等方式保證數

4.實時監控：通過實時數據采集和讀取，能夠及時發現異常情況并采取應對措施。

5.遠程管理：通過藍蜂MQTT網關，能夠對設備實現遠程上下載和實時監測，提高管理效率。

6.性能穩定，功能強大：客戶端軟件操作簡單容易上手，方便基層人員操作，在常規功能無法支持的情況下，可通過編寫腳本程序實現比較復雜的業務邏輯和功能。

審核編輯 黃宇