楊世宏老師 : IOT Intro

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IoT Solution Architecture

機房監控系統

• 電流感測器
  • 型號：PZEM-004T
  • 安裝位置：一條電源延長線中間剪一段連上去，另外抽一條 USB 線，這條 USB 線就是用來傳送 Sensor 收集到的數據。
  • 接法：將延長線的電源接到牆壁插座，延長線的插座接要偵測的電器，只要將想偵測的電器接到延長線的插座就可以收集到數據
  • USB 線：傳送 Sensor 收集到的數據到 Windows or Linux 機器（都可以），這台機器收到以後，會將資料傳到雲端，這台機器就是扮演 IOT Gateway 的角色。

:::spoiler 電流感測器圖片

:::

:::spoiler 距離感測器圖片

:::

IOT Gateway

定義：

• 能夠處理和蒐集 IoT Device 的資料
• 具備網際網路傳輸能力的機器

IOT Device

• 又稱為 Sensor
• 通常不具有網際網路的傳輸能力。
• 有些人會直接在 Sensor 上面加工，讓它具有網際網路傳輸的能力，缺點是該 Sensor 就只能傳它自己的資料，不能同時接多個 Sensor 。

傳輸方法

從 IOT Gateway 傳到 MQTT broker ，是透過 MQTT 通訊協定

:::spoiler MQTT 通訊協定

:::info

• 主要是用來傳輸資料，傳輸資料消耗的流量低。
• Client 端會與 Server 端建立通道，一旦通道建立成功，除非 Clinet 端主動結束通道，不然通道不會結束。
• Server 端可以主動傳資料到 Client 端，不需得到 Client 端同意。
• Server 無須知道 Client 端的 IP 位址也能進行即時的雙向溝通。
• 

:::

• MQTT Broker

  • 它是 MQTT 的中心，允許 Clinet 端收集和傳送資料。
  • 做資料的中轉，所有設備會將資料傳到 broker 上面， broker 會根據 Subscriber 的需求，將資料轉送給 Subscriber (資料科學家)

• MQTT Client

  • Publisher ，代表 IOT Gaeway ，發布者
    • 可自定義 Topic
  • Subscriber ，資料科學家，訂閱者
    • Topic 設為 # ，代表一次訂閱 Broker 的所有內容

• Topic

  • 資料的分類
  • 例如：iotdata/powermeter/{MQTT_Broker_hostname}

• Payload

  • Topic 的內容

:::danger

• 重點整理
  • clinet（ 資料科學家 ） 與 client ( IOT Gayeway ) 溝通會需要透過 MQTT 的 Broker。
  • Topic 由發布者定義。
  • broker 本身不會儲存資料，他是中間的轉寄站。
  • Subscriber 一定要先訂閱 Topic 才會接收到 Publisher 發布的 Topic 資料。
  • MQTT Broker 收到 Publisher 發布的資料後，發現沒有 Subscriber 訂閱，則將資料丟掉。 :::

MQTT Client 端命令

• Mosquitto
  • 由 Eclipse 公司設計的 program
  • 讓我們可以扮演 MQTT client 的角色
  • Ubuntu Linux 安裝方法：sudo apt install mosquitto-clients
  • Alpine Linux 安裝方法：sudo apk add mosquitto-clients

:::success

MQTT Subscribe 命令

mosquitto_sub -v -t 'iotdata/powermeter/J509-12' \
-h 'pu230.oc99.org' \
-p 1883 \
-u 'bigred' \
-P 'bigred'

-v 詳細資訊，收到的資訊會看到資料是哪個 Topic -t Puberlisher 端的 Topic -h MQTT broker 網址 -p port 號

以下為連接到 broker 使用的帳號密碼： -u 帳號 -P 密碼

執行完命令後，看到卡住是正常的，因為他正在等待 Puberlisher 傳資料給他。 :::

:::success

MQTT Publish 命令

mosquitto_pub -t 'iotdata/powermeter/J509-12' \
 -h 'pu230.oc99.org' \
 -p 1883 \
 -u "bigred"\
 -P 'bigred' \
 -m 'Hello'

-m Topic 內容 :::

Install MQTT Broker on alpine

文件連結

prepare

$ sudo apk update && sudo apk add podman 

$ sudo  rc-update add cgroups

$ sudo rc-service cgroups start

Create work directory

$ mkdir iot && cd iot 

Setting mosquitto config file and password_file

Create Config file

$ nano mosquitto.conf

listener 1883
allow_anonymous false
password_file /mosquitto/data/password_file

Create password_file

$ touch password_file

Create mosquitto container

$ sudo podman run -itd \
 --restart=always \
 --name mosquitto \
 -p 1883:1883 \
 -v ./mosquitto.conf:/mosquitto/config/mosquitto.conf \
 -v ./password_file:/mosquitto/data/password_file \
 eclipse-mosquitto

Create mosquttio user

Use mosquitto_passwd command to create user, please replace {USERNAME} and {PASSWORD} to you wanted.

# Add user
$ sudo podman exec -it mosquitto mosquitto_passwd -b /mosquitto/data/password_file {USERNAME} {PASSWORD}

# Reload password_file
$ sudo podman exec -it mosquitto kill -SIGHUP 1

Publisher Program

SmartHost - 世宏老師的 Github 連結

tags: IOT