Desenvolvimento de borda IIoT - Usando WebSockets

Nota do Editor:A Internet das Coisas Industrial (IIoT) promete fornecer uma visão profunda das operações industriais e aumentar a eficiência das máquinas e sistemas conectados. Os aplicativos IIoT em grande escala contam com arquiteturas em camadas para coletar dados de uma ampla gama de sensores, mover dados de maneira confiável e segura para a nuvem e realizar a análise necessária para fornecer essa percepção e eficiência. No Industrial Internet Application Development, os autores fornecem um exame detalhado da arquitetura IIoT e discutem abordagens para atender aos amplos requisitos associados a esses sistemas.

Adaptado de Industrial Internet Application Development, por Alena Traukina, Jayant Thomas, Prashant Tyagi, Kishore Reddipalli.

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Capítulo 3. Desenvolvimento do IIoT Edge (continuação)
Por Alena Traukina, Jayant Thomas, Prashant Tyagi, Kishore Reddipalli

Protocolos de nível de aplicativo - WebSocket

Nesta seção, tentaremos construir um aplicativo IoT simples para enviar dados de um módulo sensor de luz XD-80 para um dispositivo receptor, usando um hub Raspberry Pi e o protocolo WebSocket:

Fluxo de dados de um sensor XD-80 para um dispositivo receptor

O WebSocket é mais amplamente utilizado no caso de ser necessário habilitar a transferência rápida de dados em tempo real. O protocolo permite a interação bidirecional entre um cliente e um servidor e para o streaming de várias mensagens usando a mesma conexão TCP, o que reduz a sobrecarga de comunicação.

Na tabela a seguir, você pode encontrar uma descrição mais detalhada do protocolo para entender se ele é adequado para suas necessidades:
Chave Valor Código aberto SimA camada OSITipos de dados de aplicaçãoStringLimitaçõesNão adequado para grandes quantidades de dados bináriosOperações possíveisEnviar / receber dadosLatênciaMuito baixo Uso Comunicação em tempo realSegurançaSimCompressãoSim
Tabela 3:Especificações do protocolo WebSocket


Para construir o aplicativo, precisaremos do seguinte.

Software necessário:

• Node.js 6+ ( https:/ /nodejs.org/en/download/ )
• RPIO ( https://www.npmjs.com/package/rpio )
• WebSocket ( https://www.npmjs.com/package/ws )
• Docker ( https://docs.docker.com/engine/installation/ )

Hardware necessário:

• Raspberry Pi 3 (modelo B)
• Um adaptador de energia (2A / 5V)
• Um cartão microSD (8 GB +) e um adaptador SD
• Um módulo sensor de luz XD-80
• Uma placa de ensaio e um conjunto de cabos duplos
• Um cabo Ethernet para uma conexão de rede com fio

Montagem de um dispositivo

Antes de construir um aplicativo, você precisa conectar um sensor XD-80 a um Raspberry Pi por meio de uma placa de ensaio.

Preparando um cartão SD

Para preparar um cartão SD, siga a sequência de ações conforme descrito:

1. Baixe a imagem Raspbian LITE mais recente (disponível em https://raspberrypi.org/downloads/raspbian/ ).
2. Conecte seu cartão SD a um computador e use o Etcher ( https:// io / ) para piscar o Raspbian . img arquivo para o cartão SD.
3. Habilite o SSH usando o seguinte comando:

cd / Volumes / boot
toque em ssh

4. Para habilitar o Wi-Fi, crie conf com o seguinte conteúdo:

rede ={
ssid =”YOUR_SSID”
psk =”YOUR_WIFI_PASSWORD”
}
Para criar um arquivo em um console Linux, você pode usar o editor GNU nano. Ele é pré-instalado na maioria das distribuições Linux. Tudo que você precisa é executar o nano FILE_NAME comando e siga as instruções exibidas.

5. Crie o / home / pi / sensor
6. Crie o / home / pi / sensor / package.json arquivo com o seguinte conteúdo:

{
“nome”:“sensor”,
“versão”:“1.0.0”,
“descrição”:“”,
“main”:“index.js”,
“scripts”:{
“start”:“node index.js”,
“test”:“echo“ Erro:nenhum teste especificado ”&&exit 1 ″
},
“ autor ”:“ ”,
“ licença ”:“ ISC ”,
“ dependências ”:{“ rpio ”:“^ 0.9.16”,
“ws”:“^ 2.3.1”
}
}

7. Crie o / home / pi / sensor / index.js arquivo com o seguinte conteúdo, substituindo REMOTE-SERVER-ADDRESS.com com um valor real:

var WebSocket =require ('ws');
var rpio =require ('rpio');

var ws;
var receiver ='ws://REMOTE-SERVER-ADDRESS.com:8080';
rpio.open (11, rpio.INPUT);

var activateConnection =function () {
ws =novo WebSocket (receptor);
ws.on ('fechar', estabelecer Conexão);
ws.on ('erro', estabelecer Conexão);
};
Establection ();

var sendStatus =function () {
var status =rpio.read (11) ===0;
console.log ('light status:'+ status);
var data =JSON.stringify ({
dispositivo:' raspberry ',
carimbo de data / hora:Date.now (),
luz:status
});

tente {ws.send (dados); }
catch (e) {console.log ('falhou ao enviar dados para' + receptor);}

setTimeout (sendStatus, 1000);
};
SendStatus ();

8. Crie o / home / pi / sensor / Dockerfile arquivo com o seguinte conteúdo:

DE hypriot / rpi-node:boron-onbuild