चीजों के औद्योगिक इंटरनेट के विकास में एमक्यूटीटी प्रोटोकॉल की भूमिका

हम अक्सर उन घटनाओं की मेजबानी करते हैं जिनसे हम औद्योगिक स्वचालन विशेषज्ञों को आमंत्रित करते हैं। 2016 में, Arlen Nipper, जो MQTT प्रोटोकॉल के रचनाकारों में से एक है, हमारे पास आई। हम रूसी अनुवाद में उनकी रिपोर्ट साझा करना चाहते हैं।


आज मैं औद्योगिक इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IIoT) और MQTT डेटा विनिमय प्रोटोकॉल के बारे में बात करूंगा । 1978 में, मैंने ओक्लाहोमा विश्वविद्यालय में इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग का अध्ययन किया। मैंने सोचा: मैं ऐसा क्यों कर रहा हूं, यह उबाऊ है और रोमांचक नहीं है। तब मुझे अमोको पाइपलाइन में इंटर्न होने का अवसर मिला। कंपनी ने एक स्वचालित डेटा प्रबंधन और नियंत्रण प्रणाली - SCADA (पर्यवेक्षी नियंत्रण और डेटा अधिग्रहण) स्थापित की है। इसमें PLC (प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर) शामिल थे, जो बेल 202 मोडेम के माध्यम से मल्टी-चैनल टेलीफोन लाइनों के माध्यम से पीडीपी -11 केंद्रीय कंप्यूटर पर डेटा प्रेषित करते थे। और 2016 में हम उसी SCADA सिस्टम का उपयोग करते हैं जैसा कि हमने 35 साल पहले किया था।

और वही SCADA सिस्टम, उत्पादन स्वचालन प्रणाली, उत्पादन नियंत्रण और प्रबंधन प्रणाली IIoT अवसंरचना का एक तत्व बन जाते हैं।

IIoT बुनियादी ढांचे के लिए क्या है? उपयोगकर्ता कम संसाधन खर्च करके अधिक अवसर प्राप्त करते हैं। यह निचले स्तर के उत्पादन डेटा को प्राप्त करने और उपयोग किए बिना प्राप्त नहीं किया जा सकता है।

सबसे पहले, सूचना प्रौद्योगिकियों को हर जगह पेश किया गया था। तब "बादल" दिखाई दिए और सभी को इंटरनेट की सुविधा मिली। अब यह केवल SCADA सिस्टम के लिए "क्लाउड" का उपयोग करने के लिए बना हुआ है।

इसलिए, हमने पुराने बंद स्रोत प्रोटोकॉल को फिर से लिखना शुरू किया। इसलिए बाजार में मोडबस, एलन-ब्रैडली, डीएनपी 3.0 दिखाई दिया। और फिर एटी एंड टी सहित दूरसंचार कंपनियों की गतिविधियों का एक विचलन था। इससे पहले, उत्पादन प्रक्रिया नियंत्रण प्रणाली, SCADA सिस्टम, आदि ने उत्कृष्ट परिस्थितियों पर काम किया: एटी एंड टी को बड़ी सब्सिडी मिली और हम जहां भी चाहते थे, अपनी टेलीफोन लाइनों को खींचने के लिए तैयार थे। डीरेग्यूलेशन के बाद, कीमतें बढ़ गईं, और गुणवत्ता ध्वस्त हो गई।

हमने वीसैट सिस्टम का उपयोग करना शुरू किया, लेकिन उन्होंने धीरे-धीरे काम किया, एक बड़े सिग्नल में देरी के साथ, और उपकरणों की निरंतर मतदान बहुत महंगा था।

फिलिप्स 66 और आईबीएम के बीच एक संयुक्त परियोजना के परिणामस्वरूप, जिसमें मैंने 19 साल पहले भाग लिया था, नेटवर्क प्रोटोकॉल MQTT (MQ टेलीमेट्री ट्रांसपोर्ट) दिखाई दिया, जिसका उपयोग लगभग 20 वर्षों से किया जा रहा है। 1999 में वापस, हमें चीजों के इंटरनेट या "क्लाउड" के बारे में कोई पता नहीं था, लेकिन बस समस्या को हल करने के तरीकों की तलाश की। लेकिन हम महत्वपूर्ण वास्तविक समय पाइपलाइन निगरानी प्रणाली के लिए एक प्रोटोकॉल बनाने में कामयाब रहे। आज, MQTT प्रोटोकॉल सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले एप्लिकेशन प्रोटोकॉल में से एक है।

असल में, इंटरनेट ऑफ थिंग्स की कल्पना लोगों के एक सामान्य इंटरनेट के रूप में की गई थी, जो यूजर्स को वेब ब्राउजर, एचटीटीपी आदि के माध्यम से एकजुट करता है, लेकिन जिसे "चीजों" को संयोजित करना था। फिर हमने उत्पादन नियंत्रण प्रणालियों के लिए औद्योगिक इंटरनेट ऑफ थिंग्स का निर्माण किया, जिसका फोन के माध्यम से थर्मोस्टैट के तापमान को समायोजित करने की क्षमता से कोई लेना-देना नहीं है।

औद्योगिक इंटरनेट ऑफ़ थिंग्स को काम करने के लिए, आपको

निम्न करने की आवश्यकता है: 1. अनुप्रयोगों से "अनबाइंड" उपकरणों और बुनियादी ढांचे के साथ कनेक्ट करें।

मान लीजिए कि मैंने एक सुंदर एडेप्टेक यूएनओ कंप्यूटर स्थापित किया, इसके लिए एक उत्कृष्ट एप्लिकेशन विकसित किया, जिससे मैंने कंप्यूटर को एक प्रोटोकॉल के माध्यम से जोड़ा। इसका मतलब यह है कि मैंने कंप्यूटर की क्षमताओं को एप्लिकेशन की क्षमताओं के साथ सख्ती से जोड़ा है।

और यहां तक ​​कि अगर मैं एक समस्या का हल ढूंढता हूं, तो कल यह काम नहीं कर सकता है। उदाहरण के लिए, बहुत अधिक मात्रा में डेटा का लाभ उठाने के लिए, मुझे कोड बदलना होगा।

इसीलिए उपकरणों को एप्लिकेशन से नहीं, बल्कि आधारभूत संरचना से जोड़ा जाना चाहिए, और फिर उसमें एप्लिकेशन एम्बेड करना चाहिए। इस मामले में, हम अनुप्रयोगों की क्षमताओं से सीमित नहीं होंगे।

2. मौजूदा तकनीक की तुलना में ऑपरेटिंग टेक्नोलॉजी (ओटी) के स्तर पर एक बेहतर समाधान बनाएं।

मैं IBM पर उन्नीस वर्षों से इस तकनीक को विकसित कर रहा हूं, लेकिन सभी कार्यान्वयन प्रयास असफल रहे क्योंकि हमने IT से उत्पादन तक IIoT प्रौद्योगिकी को आगे बढ़ाने का प्रयास किया।

लेकिन IIoT समाधान को "चीजें" और परिचालन स्तर पर अनुकूलन से डेटा प्रदान करना होगा, भले ही कंपनी IIoT - एक संयंत्र, एक दवा कंपनी, एक जल आपूर्ति और स्वच्छता प्रणाली, या तेल और गैस कंपनियों का निर्माण कर रही हो। और अब मैं B & B में एक प्रभावी OT समाधान बनाने की कोशिश कर रहा हूं, क्योंकि चीजों का इंटरनेट केवल नीचे से बनाया जा सकता है।

2016 के एक अध्ययन के अनुसार, MQTT चीजों के इंटरनेट पर सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला प्रोटोकॉल है (HTTP पहले स्थान पर है, लेकिन वास्तविक समय नियंत्रण प्रदान नहीं करता है, और हम इसे ध्यान में नहीं रखते हैं)।

बाजार पर कई सर्वर हैं जो एमक्यूटीटी प्रोटोकॉल का समर्थन करते हैं।

^{MQTT सर्वर}

उसी समय, क्लाइंट MQTT तकनीकों की संख्या सीमित है।

^{MQTT ग्राहक}

लेकिन IIoT समाधानों में आपको इंजीनियरिंग और आईटी विशेष के छात्रों को कल ज्ञात तकनीकों को लागू करने की आवश्यकता है। इसलिए, कंप्यूटर की बड़ी कंपनियों में स्नातक, उदाहरण के लिए, 2016, सबसे अधिक संभावना एकल-बोर्ड रास्पबेरी पाई का उपयोग करते हैं जो कमरे में प्रकाश को चालू और बंद करने के लिए एमक्यूटीटी प्रोटोकॉल का समर्थन करता है। हालांकि, वे नहीं जान सकते कि ओपीसी यूए, मोडबस, एलन-ब्रैडली या डीएमपी 3.0 प्रोटोकॉल क्या हैं। इस तरह की प्रौद्योगिकियों के खुलेपन और पहुंच से एसआरपी समाधानों की एक बड़ी संख्या का उद्भव होगा।

महत्वपूर्ण वास्तविक समय उत्पादन नियंत्रण प्रणालियों में MQTT का उपयोग करने के सटीक निर्देश मौजूद नहीं हैं। लेकिन हमने स्पार्कप्लग एमक्यूटीटी विनिर्देश विकसित किया, जो एमक्यूटीटी प्रोटोकॉल का उपयोग करके वास्तविक समय उत्पादन नियंत्रण प्रणाली बनाने के लिए कुछ बुनियादी नियमों को परिभाषित करता है:

• एमक्यूटीटी टॉपिक नेमस्पेस,
• MQTT पेलोड परिभाषा,
• MQTT राज्य प्रबंधन,
• उच्च उपलब्धता / अतिरेक / स्केल।

यह एक खुला स्रोत विनिर्देश है जो सार्वजनिक रूप से उपलब्ध है । इसके अलावा, हमने सी, जावा, जावास्क्रिप्ट, पायथन, और कोड रीड में संदेश प्रवाह के लिए MQTT क्लाइंट का एक संदर्भ कार्यान्वयन विकसित किया है। इसलिए, एनालिटिक्स इकोसिस्टम में हमारे साझेदार एकल विनिर्देशन का उपयोग करते हैं।

इसलिए, हमें एप्लिकेशनों से उपकरणों को "अनटेली" करना चाहिए और अधिक उन्नत ओटी समाधान की पेशकश करनी चाहिए।

हम यह सुनिश्चित करने का प्रयास करते हैं कि एडेप्टेक उत्पाद IoT में चीजों के साथ बातचीत करें:

• टैंक में तरल स्तर सेंसर,
• क्रोमैटोग्राफिक गैस एनालाइजर
• जंग संरक्षण और निगरानी इकाइयों
• प्रवाह दर सेंसर,
• हाइड्रोलिक मोटर गति सेंसर, आदि।

इस तरह के इंटरैक्शन का साधन इन सभी "चीजों" द्वारा एकत्र किए गए डेटा की डिलीवरी के लिए प्रोटोकॉल है, जिसे इन घटकों के बीच बुनियादी ढांचे और बातचीत के चैनलों की आवश्यकता होती है।

हमारे एमक्यूटीटी अवसंरचना में ऐसे उपकरण शामिल हैं जो भौतिक घटनाओं को ट्रैक करते हैं और सुरक्षित संदेश दलालों पर ऐसी घटनाओं के बारे में डेटा प्रकाशित करते हैं। एडेप्टेक उत्पाद लाइन आपको न केवल चीजों के इंटरनेट का निर्माण करने की अनुमति देती है, बल्कि स्मार्टफ्लेक्स और ईवर्क्स राउटर का भी उपयोग करती है, जो डेटा प्रकाशित करते हैं और उनकी निगरानी के लिए एक इंटरफ़ेस प्रदान करते हैं।

हम अनुप्रयोगों से "अछूता" उपकरणों के बाद, आप उपकरणों और इंटरनेट एक्सेस मॉड्यूल को बुनियादी ढांचे में एम्बेड कर सकते हैं और एमक्यूटीटी प्रोटोकॉल के माध्यम से वास्तविक समय में प्रकाशित डेटा पर हस्ताक्षर कर सकते हैं। इस स्तर पर, उपयोगकर्ता, उत्पादन प्रबंधक या SCADA प्रबंधक को यह प्रदर्शित करना आवश्यक है कि हमारा OT समाधान पारंपरिक SCADA प्रणालियों की तुलना में बेहतर, तेज, सुरक्षित और आसान है।

पहले, कई SCADA सिस्टम को एक ही विषय पर सब्सक्राइब नहीं किया जा सकता था। लेकिन अगर सिस्टम एप्लिकेशन से बंधा नहीं है, तो हमें यह भी निर्धारित नहीं करना है कि SCADA सिस्टम को पहले या दूसरे चरण में जानकारी प्राप्त करनी चाहिए - सभी सिस्टम, प्रोग्राम और डिवाइस वास्तविक समय में एक ही उत्पादन डेटा तक पहुंच सकते हैं।

और इस स्तर पर, आप अन्य रोचक समाधान, परिसंपत्ति प्रबंधन अनुप्रयोगों, डिजाइन और तकनीकी काम, आदि के अनुकूलन चुनते हैं और उन्हें बुनियादी ढांचे में एम्बेड उदाहरण के लिए, कर सकते हैं

^{Advantech अनोखा ऊर्जा / पर्यावरण समाधान टोपोलॉजी एक}
सुव्यवस्थित डेटा प्रवाह आप चीजों के औद्योगिक इंटरनेट का निर्माण शुरू करने की अनुमति देता है जिसके साथ हम पहले से ही परिचित हैं, जिसमें बड़ा डेटा, क्लाउड कंप्यूटिंग आदि शामिल हैं। आप Microsoft Azure, IBM Bluemix या AWS IoT, साथ ही साथ जाने-माने Hadoop और Big Data, Storm और Spark और विभिन्न विज़ुअलाइज़ेशन और एनालिटिक्स टूल का उपयोग कर सकते हैं। लेकिन इस स्तर पर होना असंभव है यदि डिवाइस अनुप्रयोगों से जुड़े हुए हैं और आवश्यक बुनियादी ढांचे में निर्मित नहीं हैं।