Transfert de données du capteur RS485 vers un serveur/une plateforme cloud

Explication détaillée de la transmission de données des capteurs RS485 vers les serveurs/plateformes cloud 

Dans les domaines de l'automatisation industrielle et de l'Internet des objets (IoT), les capteurs RS485 sont privilégiés pour leurs capacités de transmission longue distance, leur excellente résistance aux interférences électromagnétiques et leur connectivité multi-nœuds. Cet article explique en détail comment combiner des capteurs RS485 (alimentés en 12 V CC) avec des collecteurs de données (également alimentés en 12 V CC) pour transmettre efficacement et en toute sécurité des données à des serveurs ou des plateformes cloud via divers modes de communication tels que 3G/4G/5G, Ethernet et Wi-Fi, et en utilisant des protocoles comme MQTT, HTTP, TCP/IP, UDP et JOSE pour la surveillance et l'analyse à distance.

 Qu'est-ce qu'un capteur RS485 ? 

Un capteur RS485 est un appareil utilisant le protocole de communication RS485, largement utilisé pour mesurer diverses grandeurs physiques en environnement industriel, telles que la température, la pression et la force. Ses avantages incluent des capacités de communication longue distance et multipoint, ainsi qu'une haute résistance aux interférences électromagnétiques, ce qui le rend idéal pour les sites industriels complexes et dispersés.

 Qu'est-ce qu'un collecteur de données ? 

Un collecteur de données, ou passerelle, sert de pont entre les capteurs de terrain et les serveurs distants. Les collecteurs de données modernes prennent en charge les connexions filaires traditionnelles (comme RS485) et intègrent également des modules de communication sans fil comme la 3G/4G/5G, Ethernet et le Wi-Fi pour garantir flexibilité et fiabilité de la transmission des données.

 Protocoles de communication expliqués 

- MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) : un protocole de messagerie de publication/abonnement léger, particulièrement adapté aux environnements réseau à faible bande passante, à latence élevée ou peu fiables, ce qui en fait un choix privilégié pour les applications IoT.

- HTTP/HTTPS : Protocoles standards pour la transmission de données Web, adaptés aux scénarios nécessitant une interaction directe avec les services Web.

- TCP/IP : Le protocole fondamental d'Internet, assurant la transmission de données de bout en bout tout en garantissant la fiabilité et l'ordre.

- UDP (User Datagram Protocol) : Comparé au TCP, UDP est plus léger et sacrifie la fiabilité pour des vitesses de transmission plus rapides, ce qui le rend adapté au transfert de données en temps réel.

- JOSE (JSON Object Signing and Encryption) : Principalement utilisé pour l'authentification et le cryptage de sécurité, peut également garantir l'intégrité et la sécurité des données lors des interactions avec les plateformes cloud nécessitant des signatures et un cryptage des données. 

Cet article détaille comment connecter des capteurs RS485 à des collecteurs de données via diverses méthodes et protocoles de communication pour une transmission de données efficace et sécurisée vers des serveurs ou des plates-formes cloud, couvrant la préparation du matériel, l'architecture du système, la collecte et le traitement des données, la transmission des données et la sélection du protocole, la réception et le traitement des données, ainsi que le dépannage et la maintenance.

 I. Préparation et connexion du matériel 

 1.1 Capteur RS485 :

- Choisissez un capteur prenant en charge le protocole de communication RS485 en fonction des exigences de l'application (par exemple, capteur de température, capteur d'humidité, capteur d'humidité du sol , capteur de rayonnement solaire , capteur de lumière).

- Prévoir une alimentation DC12V avec un adaptateur secteur approprié.

- Connectez le capteur au collecteur de données via l'interface RS485. 

 1.2 Collecteur de données ou passerelle :

- Sélectionnez un collecteur de données ou une passerelle prenant en charge les protocoles de communication nécessaires (MQTT, HTTP, TCP/IP, UDP, etc.).

- Assurez-vous que le collecteur de données ou la passerelle dispose d'une connectivité réseau stable (Ethernet filaire, Wi-Fi, 3G/4G/5G) pour sélectionner la méthode de communication appropriée en fonction de l'environnement du site.

- Le collecteur de données doit également prendre en charge l'interface RS485 pour lire les données du capteur et les protocoles de communication choisis.

 1.3 Alimentation :

- Fournissez une alimentation DC12V stable pour le capteur et le collecteur de données, soit en utilisant des adaptateurs d'alimentation séparés, soit en tirant l'alimentation du collecteur de données si cela est pris en charge. 

 1.4 Fils de connexion :

- Utilisez des fils de connexion RS485 pour relier le capteur à l'interface RS485 du collecteur de données, en veillant à une polarité correcte (fil A à la borne A, fil B à la borne B). 

 1.5 Serveur ou plateforme Cloud :

- Choisissez un serveur ou une plateforme cloud fiable capable de recevoir et de traiter les données des capteurs.

- Le serveur ou la plate-forme cloud sélectionné doit prendre en charge les formats MQTT, HTTP, TCP/IP, UDP et JOSE, ainsi que les mesures de sécurité appropriées pour protéger la confidentialité des données. 

 II. Architecture et connexions du système 

 2.1 Système d'alimentation :

- Alimentez le capteur RS485 et le collecteur de données en 12 V CC. Si le collecteur de données prend en charge l'alimentation du capteur, pensez à l'alimenter directement afin de minimiser le nombre de lignes électriques.

- Assurez-vous que l'alimentation électrique est stable pour éviter les dommages causés par les fluctuations de tension.

 2.2 Connexion physique :

- Utilisez des câbles RS485 pour connecter le capteur à l'interface RS485 du collecteur de données, en garantissant une polarité correcte.

- Connectez le collecteur de données au réseau de communication approprié (module 3G/4G, port Ethernet, antenne WiFi) en fonction de la méthode de communication sélectionnée. 

 III. Collecte et traitement des données 

 3.1 Lecture des données du capteur :

- Configurer le collecteur de données avec le protocole de communication Modbus en fonction de la fiche technique du capteur.

- Le collecteur de données envoie des commandes de requête via l'interface RS485 et reçoit des données de réponse du capteur.

- Le logiciel ou le micrologiciel intégré du collecteur de données est responsable de l'analyse des données du capteur et de leur conversion dans un format approprié (par exemple, JSON, XML).

 3.2 Prétraitement des données :

- Avant la transmission, le collecteur de données peut avoir besoin de prétraiter les données, y compris la validation des données, la conversion de format et la compression des données.

- Les données prétraitées seront regroupées dans des paquets de données, prêts à être transmis via le protocole de communication sélectionné.

 IV. Transmission des données et sélection du protocole 

 4.1 Sélection de la méthode de communication :

- Choisissez le mode de communication adapté à l'environnement du site et aux exigences de transmission de données. Par exemple, utilisez Ethernet lorsqu'un accès filaire est disponible, le Wi-Fi lorsque la couverture sans fil est bonne et la 3G/4G/5G dans les zones où la connectivité sans fil est faible.

- Pour les scénarios distants ou mobiles, les technologies sans fil (par exemple, Bluetooth, Zigbee, LoRa) peuvent transmettre des données à des appareils intermédiaires (par exemple, smartphones, passerelles LoRaWAN, systèmes embarqués), qui téléchargent ensuite les données vers des serveurs ou des plateformes cloud. 

 4.2 Sélection du protocole de communication :

- Sélectionnez les protocoles de communication appropriés en fonction des exigences du serveur ou de la plate-forme cloud.

  - MQTT pour les scénarios IoT à faible consommation et faible bande passante.

  - HTTP pour une transmission fiable avec des besoins de bande passante plus élevés.

  - TCP/IP et UDP pour la prise en charge des communications réseau de niveau inférieur.

  - JOSE pour le cryptage et la signature des données pour assurer la sécurité. 

 4.3 Configuration du protocole de communication :

- Configurez les paramètres du protocole de communication du collecteur de données selon les exigences du serveur ou de la plateforme cloud, notamment l'adresse IP, le numéro de port, le nom d'utilisateur et le mot de passe. Assurez la cohérence des protocoles de communication entre le collecteur de données et le serveur/la plateforme cloud pour une transmission optimale des données.

 4.4 Transmission des données :

- Le collecteur de données transmet les paquets de données analysés et convertis au serveur ou à la plate-forme cloud en fonction de la méthode de communication et du protocole sélectionnés.

  - À l'aide de MQTT, le collecteur de données se connecte au courtier MQTT en tant que client et publie des données sur des rubriques spécifiées.

  - Avec HTTP, le collecteur de données envoie des requêtes HTTP POST au serveur, y compris des paquets de données dans le corps de la requête.

  - Pour TCP/IP ou UDP, le collecteur de données établit des connexions avec le serveur pour envoyer des paquets de données selon les besoins. 

Lors de la transmission, le collecteur de données peut crypter les données pour garantir la sécurité, tout en tenant compte de la fiabilité et de la stabilité grâce à des mécanismes de retransmission, de détection d'erreurs et de techniques de correction. 

 V. Réception et traitement des données (côté serveur/plateforme cloud)

  5.1 Réception des données :

- Le serveur ou la plateforme cloud reçoit des paquets de données du collecteur de données selon la méthode de communication et le protocole sélectionnés.

  - Pour MQTT, le serveur s'abonne aux rubriques pertinentes pour recevoir des données.

  - Pour HTTP, il traite les requêtes HTTP POST et analyse les données dans le corps de la requête.

  - Pour TCP/IP ou UDP, il écoute sur les ports spécifiés pour recevoir des paquets de données. 

La plateforme serveur/cloud traite les paquets de données reçus, qui peuvent contenir des données provenant de plusieurs capteurs, selon des formats prédéterminés. 

 5.2 Stockage et analyse des données :

- Le serveur ou la plateforme cloud stocke les données reçues dans une base de données pour une analyse et un traitement ultérieurs.

- Des outils d’analyse de données peuvent être utilisés pour analyser les données stockées, permettant ainsi l’identification rapide des anomalies et des réponses appropriées.

- Il convient également de prendre en compte la sécurité des données et les stratégies de sauvegarde pour éviter toute perte ou corruption. 

 5.3 Visualisation des données :

- Le serveur ou la plateforme cloud peut analyser et traiter les données stockées, notamment en les nettoyant, en les explorant et en les analysant statistiquement. Des outils de visualisation peuvent présenter les résultats d'analyse sous forme de graphiques, de rapports, etc., aidant ainsi les utilisateurs à mieux comprendre et exploiter les données.

 VI. Dépannage et maintenance 

Tout au long du processus de transmission de données, divers défauts et problèmes peuvent survenir, nécessitant un dispositif complet de dépannage et de maintenance pour une identification et une résolution rapides des problèmes. Cela comprend la vérification du bon fonctionnement des périphériques matériels, l'absence d'obstruction des lignes de communication, la vérification de la cohérence des protocoles et la confirmation de l'exactitude du format des données. Une maintenance et un entretien réguliers des équipements sont également essentiels pour garantir un fonctionnement stable à long terme. 

 Exemple de cas

Prenons l'exemple du collecteur de données TR341 de Niubol : cet appareil prend en charge les interfaces RS485 et intègre divers modules et protocoles de communication. Pour la transmission des données, procédez comme suit : 

1. Connectez le capteur RS485 à l'interface RS485 du collecteur de données, en vous assurant que les connexions d'alimentation sont correctes.

2. Choisissez la méthode de communication en fonction de l'environnement et configurez les paramètres de communication correspondants (adresse IP, numéro de port, nom d'utilisateur, mot de passe, etc.).

3. Configurez MQTT, HTTP et d'autres protocoles de communication sur le collecteur de données, en garantissant une communication appropriée avec le serveur ou la plate-forme cloud.

4. Démarrez le collecteur de données pour commencer à lire les données du capteur et les envoyer au serveur ou à la plate-forme cloud via la méthode de communication et le protocole sélectionnés.

5. Recevez, stockez et analysez les données sur le serveur ou la plate-forme cloud pour réaliser une surveillance en temps réel et une gestion à distance. 

En suivant ces étapes, nous pouvons transmettre efficacement les données des capteurs RS485 vers des serveurs ou des plates-formes cloud pour le stockage, l’analyse et la visualisation. 

En résumé, la transmission des données des capteurs vers des serveurs ou des plateformes cloud implique plusieurs étapes et composants interagissant ensemble. La préparation du matériel, la collecte et le traitement des données, la configuration des protocoles de transmission et de communication, ainsi que la gestion de la réception et du traitement des données, permettent d'assurer une transmission fiable et une utilisation efficace des données.

Liens de référence :

1.  Changement d'adresse du capteur RS485 :

https://www.niuboliot.com/Technical-Support/RS485-sensor-data-transfer-to-server/cloud-platform.html

2. Plusieurs capteurs RS485 connectés à un routeur industriel :

https://www.niuboliot.com/Technical-Support/Multiple-RS485-sensors-connected-to-an-industrial-router.html

3. Les données du capteur sont téléchargées sur la plateforme cloud via le protocole MQTT :

https://www.niuboliot.com/Technical-Support/Sensor-data-is-uploaded-to-cloud-platform-via-MQTT-protocol.html

4. Méthode de câblage du capteur d'interface RS485 :

https://www.niuboliot.com/Technical-Support/RS485-interface-sensor-wiring-method.html

5. Comment connecter un capteur RS-485 au PC ? 

https://www.niuboliot.com/Technical-Support/How-to-connect-RS-485-sensor-device-to-PC.html

6. Comment collecter plusieurs signaux de capteurs lorsque le RTU n'a qu'une seule interface RS485. 

https://www.niuboliot.com/Technical-Support/RTU-How-to-collect-multiple-sensor-signals.html

Guide de transfert de données MODBUS+MQTT+JSON

Guide de transfert de données MODBUS+MQTT+JSON.pdf