建設數字工廠：華為云數字工廠平臺接入第三方網關設備資料-有解無憂

摘要：本期介紹工業自動化產線設備由第三方數采網關（軟體）采集資料后，如何快速接入到華為云數字工廠平臺，實作生產自動化控制層與數字工廠應用層的資料集成和實時互動，

本文分享自華為云社區《數字工廠深入淺出系列（五）：接入第三方網關設備資料》，作者：云起MAE，

華為云數字工廠平臺內置工業IoT資料引擎，基于同一業務物件對業務資訊流和自動化設備控制流進行統一建模，能構建“主動感知、主動分析、主動執行”的智能化應用，實作IT業務層與OT控制層的實時融合，

華為云數字工廠平臺接入設備資料有兩種方法：

邊緣連接器直連設備采集：在華為云數字工廠平臺（前提條件：在開通數字工廠企業賬號時，選擇開通物聯網服務）的“系統模塊”下，自帶“邊緣連接器”功能，可實作在云端遠程配置與下發設備點表，通過配套安裝本地網關來直聯和接入設備資料；
設備由第三方數采網關（軟體）接入：由第三方數采網關(軟體)連接設備后，按要求的設備資料格式，接入到華為云數字工廠平臺，

本期重點介紹設備由第三方數采網關（軟體）采集資料后，如何接入到華為云數字工廠平臺，實作工業自動化產線設備與華為云數字工廠應用的資料集成互動，

（一）總體配置流程

（二）詳細步驟說明

1.設備建模，擴展觀測點屬性

使用華為云數字工廠企業平臺的“建模作業臺>產品模型”系統功能，基于預置的“設備”模型，擴展所需采集的“觀測點”欄位，在擴展“設備”資訊模型之前，需要先停用模型，然后我們選擇在相應的業務領域下（比如“生產”），點擊資訊模型的“編輯器”圖示，進入“資訊模型配置器”：

按實際需求，新增資訊組，“資料分類”選擇“觀測Metric”：

在資訊組下，新增所需采集的IoT觀測點欄位：

2.注冊第三方網關

我們在華為云數字工廠平臺的“系統”模塊下，使用“第三方IoT網關接入”功能，或者訪問以下鏈接：https://console.huaweicloud.com/iotdm/?region=cn-north-4#/dm-portal/device/all-device ，

按實際需求，注冊第三方數采網關，用于在第三方數采網關（或數采軟體）連接平臺上報資料時進行鑒權，

注冊第三方網關

在“設備串列”頁簽下，點擊“注冊設備”按鈕，根據頁面視窗提示填寫引數，其中所屬資源空間選擇默認資源空間“DefaultApp_XXX”，所屬產品為“thirdGateway”，設備標識碼填寫第三方網關對應有業務含義的編碼：

如果在默認資源空間 “DefaultApp_XXX”，找不到產品“thirdGateway”，用戶可以手工創建一個產品模型：

產品模型創建完成后，如果需要向第三方網關下發資料，需要進一步定義產品模型：添加一個服務（$edge_hub），以及在服務下面新建一個命令（set_properties）：

接著介紹上面注冊設備的步驟：按設備注冊界面要求填寫資訊后，點擊“確定”，完成第三方網關注冊，平臺自動為第三方網關生成用于網關鑒權的身份資訊：“device_id”、“secret”：

第三方網關連接配置

第三方網關通過MQTT協議與華為云數字工廠平臺的IoT設備接入服務建立連接，建立連接時，網關需要帶上注冊時生成的身份資訊進行鑒權，詳細配置方法參考官方檔案：https://support.huaweicloud.com/api-iothub/iot_06_v5_3009.html ，

獲取第三方網關接入地址

在華為云數字工廠平臺的IoT設備接入服務的“總覽”選單下，查看獲取到用于第三方網關與平臺通信的接入地址資訊：

獲取第三方網關與平臺資料通信Topic

在華為云數字工廠平臺的IoT設備接入服務的“產品”選單下，查看產品模型“thirdGateway”的詳情，在“Topic管理”頁簽下，獲取到第三方網關與平臺的資料通信Topic：

(1)設備訊息上報Topic：$oc/devices/{device_id}/sys/messages/up

(2)平臺下發設備資料至第三方網關Topic：$oc/devices/{device_id}/sys/commands/request_id={request_id}

其中{device_id}在第三方網關與平臺資料通信時，動態替換為前面注冊第三方網關后生成的身份資訊“device_id”，

3.創建設備實體主資料

在華為云數字工廠企業平臺的“資料作業臺>制造資源”模塊下，我們使用預置的“設備”模型功能實體，來創建設備實體主資料：

設備主資料實體創建完成后，點擊“編輯”，進去設備主資料詳情頁面，點擊“感知服務”卡片，可獲取到設備實體的全域唯一標識，以及所有IoT觀測點欄位編碼，在第三方網關上報設備訊息報文中需要用到這些資訊：

（三）第三方網關資料通信

1.網關上報資料

網關連接鑒權

首先我們訪問華為云IoT設備接入服務提供的引數生成工具：https://iot-tool.obs-website.cn-north-4.myhuaweicloud.com/，填寫注冊第三方網關后生成的設備ID（DeviceId）和密鑰（DeviceSecret），生成網關連接鑒權所需的引數（ClientId、Username、Password）：

我們使用MQTTX客戶端軟體，模擬第三方網關連接到華為云數字工廠平臺：

在“Host”中填寫前面“注冊第三方網關”步驟獲取的第三方網關與平臺通信的接入地址，以及填寫上面步驟生成的ClientId、Username、Password，然后點擊“connect”按鈕，建立連接：

網關上報設備訊息

第三方網關連接鑒權成功后，即可上報設備訊息，通過前面“注冊第三方網關”步驟，可以獲得設備訊息上報Topic:

$oc/devices/{device_id}/sys/messages/up，其中{device_id}需要動態替換為網關注冊生成的device_id，

上報的設備訊息報文內容：

{
  "content": {
           "devices": [{
                   "device_id": "{mae_device_id}",
                   "properties": {
                            "{metric_attr_code}": "xxx"
                   },
                   "event_time": "2023-06-18T15:04:05.000Z"
           }]
  }
}

資料格式說明：

我們使用MQTTX客戶端軟體，模擬第三方網關上報設備訊息到華為云數字工廠平臺：

在“Topic”中填寫前面“注冊第三方網關”步驟獲取的設備訊息上報Topic，以及按“設備訊息上報報文”的資料格式填寫需要上報的設備屬性資料，然后點擊“發送”訊息圖示，向平臺上報設備屬性資料：

查看驗證上報的設備屬性資料

在華為云數字工廠企業平臺的設備主資料實體詳情頁面，可查看上報的IoT觀測點屬性欄位的最新上報值：

點擊某觀測點欄位后方的“查看”圖示，可以查看觀測點的歷史資料：

2.平臺下發資料到網關

設備觀測點資料反寫

進入某設備主資料實體的詳情頁面，修改某個支持寫入的觀測點欄位值，然后點擊欄位后方的“資料下發”圖示，觸發向網關下發當前設備觀測點欄位值：

網關訂閱平臺資料

第三方網關需要訂閱命令下發topic: $oc/devices/{device_id}/sys/commands/ request_id={request_id}，其中：

(1) {device_id}需要動態替換為網關注冊生成的device_id；

(2) {request_id}用于唯一標識這次請求，第三方網關收到下行請求的topic帶該引數時，上行回應的topic需要將該引數值回傳給平臺，第三方網關可以使用通配#來訂閱平臺命令下發的topic，即：$oc/devices/{device_id}/sys/commands/# ，

下發命令資料格式如下：

{
  "paras": {
        "device_id": "DefaultSite-sys_equipments-M10012301",
        "properties": {
              "taskID": "WJ20230619001"
        }
  },
  "service_id": "$edge_hub",
  "command_name": "set_properties"
}

下發的設備資料資訊在引數“paras”中，其資料格式說明：

第三方網關訂閱并處理平臺下發的設備屬性資料后，需通過命令回應訊息 topic: $oc/devices/{device_id}/sys/commands/response/request_id={request_id}

來回傳命令執行結果狀態，命令回應訊息格式如下：

{
    "result_code": 0,
    "paras": {
  "result_code": "200",
              "result_desc": "success" 
    }
}

資料格式說明：

（四）設備資料開放第三方應用

設備資料接入到華為云數字工廠平臺存盤后，支持資料同時開放給第三方應用實時訂閱，具體配置步驟如下：

1.注冊第三方應用

使用華為云數字工廠企業平臺的“系統作業臺>應用集成”功能，來注冊第三方應用：

2.創建資料訂閱規則

點擊注冊的第三方應用的“訂閱管理”，然后“新建訂閱規則”，并選擇資料開放范圍涉及的產品模型：

華為云數字工廠平臺，以AMQP協議開放實時資料，點擊并查看創建的“訂閱規則”的編輯詳情，可以獲取到第三方應用訂閱資料的AMQP接入資訊：

3.第三方應用訂閱消費資料

第三方應用攜帶上面步驟獲取的AMQP接入資訊：AMQP接入域名、接入佇列名、接入名（access_key）和接入憑證（access_code）建立AMQP連接，建鏈成功后即可實時訂閱獲取設備實時資料，

第三方應用訂閱到的資料格式如下：

{
  "notify_data.body.content": {
    "model_id": "4255a1e27aba4300bbd7fd85e6505d6b",
    "devices": [
      {
        "device_id": "{mae_device_id}",
        "properties": {
          "{metric_attr_code}": "xxx"
        },
        "event_time": "2023-03-30T09:48:12.101+08:00"
      }
    ]
  }
}

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