MQTT Broker 通讯服务器: BRK 系列

系统架构:

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) 是 IBM 为了物联网 (IoT, Internet of Things) 所开发的一种通讯架构，此架构建构于 TCP/IP 之上，并特别针对物联网的特性，提供轻量、且针对不稳定网路的通讯架构。 MQTT 是基于发布/订阅的架构，在其网络中，有一个服务器(Broker)负责作为资讯的中介层，而其他装置可以借由发布(Publish)一个主题(Topic)，传送资讯至Broker，或是借由订阅(Subscribe)一个主题，从 Broker 中取得资讯。

BRK 系列是 MQTT 的服务器，可以大量连接泓格科技支持 MQTT 协议的模块搭配使用，如 DL-300 系列数据纪录仪，可用于纪录 CO、CO2、温度、湿度和露点讯息，同时支持 MQTT 的通讯机制将采集的现场环境参数对 BRK 系列进行发布，使用支持 MQTT Client 的行动装置或是图控软件向 BRK 系列订阅即可简单的从远距离监控现场环境。 MQ-7200M 系列的 Ethernet I/O 模块可以自动将采集到的数字量 I/O 状态值通过 MQTT 向 BRK 系列发布，MQTT Client 只须向 BRK 系列进行订阅及发布即可远程监看或改变 Ethernet I/O 模块的 DO 状态。

特色:

► 内建数据库
支持 MongoDB BRK-2841M 可直接将收集到的数据记录至内建 MongoDB，无须额外架设数据库。
数据备援机制两台以上 BRK-2841M 组成备援群组，该群组内所有数据库之间数据会保持同步，以达到数据备援。
数据库故障转移相同备援群组内的 BRK-2841M 会互相监听各自是否正常运行，故障时其余设备会接替工作，确保数据库记录服务不中断。

► 通讯备援架构 – 快速架设

系统备援

► 资安防护 – 多重机制

HTTPS

内建的网页服务器支持 HTTPS，确保内建网页服务器与浏览器之间数据传递不会被第三方拦截和读取。

Broker 权限管理

允许/禁止从特定的 IP address、Client ID 或 Broker user 对 Broker 进行联机请求，从联机进行第一阶段筛选，提升 Broker 的稳定及安全性。

Topic 发布/订阅管理

允许/禁止对 Topic 进行发布/订阅，归范已通过第一阶段筛选的 Client 对 Topic 发布/订阅的权限，避免重要的 Topic 被人窜改。

► MQTT Broker – Bridge 与 Cluster

支持 MQTT Bridge

在 Bridge 模式下，可在多台 Broker 之间互相传递数据，Bridge 模式有以下特点
- 根据预定的规则，将数据转发至指定 Broker。
- 对 Bridge 节点上的特定 Topic 进行订阅，并在接收到数据后在本地或异地 Broker 进行传递或转发。

支持 MQTT Cluster

在 Cluster 模式下，透过两台以上 BRK-2841M 共同保证 MQTT 服务的连续性及可用性，对于那些不能承受
停机的企业非常重要。

即将推出

即将停产

停产

IIoT MQTT 通讯服务器

型号

CPU

SDRAM

Flash

非挥发性记忆体

microSD 卡

以太网端口

USB
端口

BRK-2841M

Linux Kernel 4.1.15

Quad-core ARM CPU,
1.6 GHz/Core

DDR3
2 GB

8 GB

FRAM 64 KB
MRAM 128 KB

4 GB
(Max. 32 GB
microSDHC
or 2 TB microSDXC)

MQTT Broker 通讯服务器: BRK 系列应用案例

桥接(Bridge)架构应用

许多制造业或企业因工厂范围大，有些如无尘室或是有机密资料的区域会对人员进行管制造成进出不方便，导致问题排除的时间也跟着拉长，因此企业会透过导入远端控制系统解决问题。但欲进行远端监控势必会让所有设备暴露于外网的环境，系统设备中只要任何一个装置出现资安漏洞，整个系统运作就可能遭到攻击甚至瘫痪。

透过泓格科技提出的 BRK-2000 系列 MQTT 桥接架构，可限定允许传输的主题及权限透过MQTT 桥接机制发送到远端 Broker，MQTT 内建的连线身分验证方式如帐号密码、Client ID、凭证等可增加连线的安全性，避免资料被监听甚至窜改。当欲进行远端监控时则是向远端 Broker 进行操作，如此一来即可将工厂内设备网路环境与外网完全分开，当外网网路通讯发生异常时，工厂内部系统仍可继续运行不受外部影响。

冗余架构应用

随着物联网的发展与普及，越来越多企业以及制造业广泛的运用机器对机器的通讯，以便即时追踪现场生产流程、机台运作状况、回报错误、以及发出服务警报。然而，面对须全年无休的企业需求，如何保护其关键资料免于受到天灾人祸造成系统或资料损坏，导致企业无法正常运行，一直是大家所关心的议题。

泓格科技推出的冗余架构，采用两台 BRK-2000 系列，平时由其中一台 BRK-2000 ( 可称为主节点 ) 提供主要的 MQTT 服务，另一台则当作冗余 ( 可称为备用节点 ) 随时监测主节点。一旦主节点服务发生异常 ( 例如无预警关机 )，备用节点就会及时接管服务，约 5 秒切换、无时间戳记，让 MQTT 相关服务不至于中断，也提供系统管理人员有更多处理问题的时间，不会因为只有一台设备故障造成整个系统运作停摆。

丛集(Cluster)架构应用

制造业为了提升生产效率、品质可控、减少设备无预警故障造成整条产线停摆，会布署感测器收集生产流程上机台的状态、生产参数等等，将这些数据送到中控端进行运算以及可视化，让现场管理人员可即时掌握生产制程内的运作状况。但数据采集过程可能因管理网路流量的控制设备故障导致中控无法掌握现场设备，客户希望在软硬体可能产生的错误发生时，仍能维持正常运作。

泓格科技提供 BRK-2000 系列解决此问题，使用两台以上 BRK-2000 组成一个高可用性(High Availability) 丛集，在丛集中任何 MQTT 服务由多个节点共同负担，由于丛集内有多个节点可完成同一个任务，当某一节点发生故障时，其他节点仍可继续工作，从而保证了MQTT 服务的连续性。 BRK-2000 内建平衡负载功能，可使连线服务在丛集中尽可能平均分摊处理，充分利用丛集内各节点单机的处理能力，提高对任务的处理效率。

塑胶射出成型机设备监控与产品制程管理之应用案例

随着时代演进，劳力成本不断地提高、人力短缺，这对注重产能与产品品质的制造业而言无疑是个沉重的负担，因此如何将[ 资讯数字化] 是一个重要的课题。企业在产业升级的道路上，常发生不知从何处下手，IT 与 OT 人员之间认知不同等问题造成整合困难，最终不得不放弃计画，此案例客户即是遇到类似问题。
分析案例客户遇到的困难可分为以下项目:

1. 感测器数值纪录不易
2. 机台讯息散落
3. 无数据图形化

泓格科技提出解决方案，使用U-7526M 将模拟讯号转换成为RESTful API / MQTT 数据资料来达成[ 资讯数字化] 目标，再使用BRK-2841M 来将所有讯息进行统整，使得在数据库、图控软件应用上更加灵活，让厂区状况更易于掌控与纪录。

泓格应用架构之优点:

1. 制程状态数字化便于纪录
2. 讯息集中管理不散乱
3. 数据图形化，状态一目了然