Facilitar el despliegue del borde de la pila MING con Barbara

Acerca de la pila MING

La pila MING es una popular pila tecnológica utilizada en las soluciones Edge. Es un acrónimo que significa:  

• MQTT (Transporte de Telemetría de Colas de Mensajes): Un protocolo de mensajería ligero para dispositivos IoT con ancho de banda limitado o conexiones intermitentes.  
• InfluxDB: Una base de datos de series temporales diseñada para manejar el gran volumen de datos generados por los dispositivos IoT.  
• Node-RED: Una herramienta de programación visual para conectar dispositivos de hardware, APIs y servicios online.  
• Grafana: Una herramienta de visualización y monitorización de datos que puede crear cuadros de mando para mostrar datos de InfluxDB.  

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Cómo funciona la pila MING en el Borde:

1. Recogida de datos: Los conectores industriales utilizan MQTT para enviar datos a un intermediario de mensajes.  
2. Almacenamiento de datos: InfluxDB almacena los datos con marca de tiempo recibidos del broker MQTT.  
3. Procesamiento de datos: Node-RED puede utilizarse para procesar y transformar los datos antes de almacenarlos en InfluxDB o visualizarlos en Grafana.  
4. Visualización de datos: Grafana crea cuadros de mando y visualizaciones para mostrar los datos, permitiendo a los usuarios supervisar y analizar la información de sus dispositivos IoT.  

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Arquitectura de la solución presentada

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Esta solución utiliza una arquitectura distribuida diseñada para una gestión eficaz de los datos de los bordes. La arquitectura consta de los siguientes componentes clave:

• Adquisición de datos: Se utiliza un conector OPC UA para capturar el flujo de datos del sistema fuente.
• Intermediación de mensajes: Un broker MQTT sirve como eje central de comunicación, facilitando el intercambio de datos desde el conector OPC UA.
• Ingestión y almacenamiento de datos: Un componente ingester se suscribe al broker MQTT, recibiendo datos y persistiéndolos en una base de datos local de series temporales InfluxDB.
• Procesamiento de datos: Node-RED se emplea para procesar y transformar los datos ingeridos. Los resultados procesados se almacenan de nuevo en InfluxDB.
• Visualización de datos: Un panel de control personalizado de Grafana proporciona visualizaciones interactivas de los datos almacenados, lo que permite la supervisión y el análisis.

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Desplegar la solución en el Edge.

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1. Desplegar el Broker MQTT

Para desplegar nuestra solución en el borde, empezaremos por establecer un eje central de comunicación: un Broker MQTT. Este broker facilitará el intercambio fluido de los datos OPC-UA entre todas las aplicaciones implicadas.

El Broker MQTT puede desplegarse fácilmente en un Nodo Edge con sólo unos clics, requiriendo una configuración mínima para la conexión, los puertos expuestos, etc.

2. Adquisición de datos: despliegue del Conector OPC-UA

Un conector OPC UA es un componente crucial para conectar los equipos industriales con la pila MING en el borde. Este conector facilita el intercambio de datos entre los servidores OPC UA y el broker MQTT, que sirve de columna vertebral de comunicación para nuestra solución.

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Desplegar el Conector OPC UA implica un proceso simplificado facilitado por el Mercado de Bárbara. 

El conector, disponible a través del Marketplace, se instala directamente en el dispositivo de borde. Fundamentalmente, se requiere una configuración adecuada para establecer la comunicación entre el servidor OPC UA y el broker MQTT. Esto incluye configurar la conexión del conector al broker MQTT especificando su dirección, puerto y cualquier autenticación necesaria.

Además, el conector debe configurarse para conectarse al propio servidor OPC UA, lo que requiere la URL del punto final del servidor, la configuración de seguridad (si procede) y la especificación de los puntos de datos (nodos) que se van a recopilar. Por último, debe configurarse el tema MQTT para publicar los datos OPC UA recopilados, asegurando la alineación con la configuración del Ingester para un flujo de datos sin fisuras.

3. Ingestión y almacenamiento de datos: Despliegue de InfluxDb e Ingester

Ahora configuraremos las herramientas necesarias para ingerir datos OPC UA desde el broker MQTT y almacenarlos en una base de datos InfluxDB. Estos pasos implican instalar y configurar dos aplicaciones clave: InfluxDB y el Ingester, ambas fácilmente disponibles en el Barbara Marketplace.‍

INSTALAR INFLUXDB‍

InfluxDB es una base de datos de series temporales de alto rendimiento diseñada para manejar grandes volúmenes de datos con fecha y hora, lo que la convierte en una opción ideal para aplicaciones IoT. Para empezar:

• Accede al Barbara Marketplace y localiza la aplicación InfluxDB.
• Instálalo con sólo unos clics, aprovechando el proceso de despliegue optimizado de Marketplace.
• Durante la instalación, configura la base de datos para definir sus credenciales de acceso y especificar el puerto por el que será accesible. Este paso garantiza que la base de datos esté integrada de forma segura en tu sistema y preparada para almacenar los datos entrantes.

CONFIGURACIÓN DEL INGESTER

El Ingester tiende un puente entre el broker MQTT e InfluxDB procesando y almacenando el flujo de datos OPC UA. A continuación te explicamos cómo configurarlo:

1. Instala la aplicación Ingester desde el Barbara _Marketplace.
2. Configura el Ingester para que se conecte al broker MQTT, especificando el tema o temas que corresponden al flujo de datos OPC UA.
3. Utiliza las funciones de filtrado integradas en el Ingester para seleccionar y procesar sólo los datos relevantes de la pasarela OPC UA. Esto garantiza un uso eficiente del almacenamiento y evita la ingestión innecesaria de datos.
4. Por último, define la conexión a la base de datos InfluxDB, asegurándote de que los datos se guardan con la estructura y el formato deseados para futuras consultas y análisis.

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Con estas aplicaciones en funcionamiento, tu sistema ingestará, filtrará y almacenará sin problemas los datos OPC UA, creando una base sólida para la supervisión y el análisis en tiempo real.

4. Procesamiento de datos: Despliegue de la aplicación NodeRED

El despliegue de Node-RED en el borde se simplifica a través de Barbara Marketplace. Esta herramienta de programación visual, ideal para crear flujos de trabajo de procesamiento de datos, está fácilmente disponible y se puede instalar en cualquier Nodo Edge con sólo unos clics mediante el asistente del Marketplace.

El editor de flujos basado en navegador de Node-RED permite a los usuarios conectar fácilmente nodos preconstruidos a partir de una completa paleta, definiendo canalizaciones de datos sin una codificación extensa. 

Este enfoque visual, combinado con la posibilidad de crear funciones JavaScript personalizadas, permite tanto la creación rápida de prototipos como la manipulación de datos complejos. El tiempo de ejecución ligero Node.js de la plataforma garantiza un rendimiento eficiente en los dispositivos periféricos.

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5. Visualización de datos: Despliegue de la aplicación Grafana

Por último, desplegaremos Grafana, una potente herramienta de visualización para crear y compartir cuadros de mando interactivos. 

Una vez instalada mediante el asistente, podemos acceder a su panel de control para visualizar los datos de telemetría en tiempo real. Basta con acceder al puerto 13000 (configurado durante la instalación) para ver el panel de control predefinido, que importamos mediante un archivo JSON durante la configuración de la app.

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Por último, tenemos todas las aplicaciones necesarias para desplegar la pila MING correctamente instaladas en el Nodo Edge.

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6. Desplegar la solución en un grupo de nodos periféricos

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Aunque este artículo se ha centrado en el despliegue de la solución en un único nodo de borde, el verdadero potencial de la plataforma Barbara reside en su capacidad para escalar a través de múltiples nodos de borde.

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La funcionalidad de comandos por lotes de Barbara permite la instalación simultánea de conjuntos de aplicaciones idénticos en numerosos nodos de borde, cada uno con configuraciones a medida para adaptarse a los requisitos específicos de cada caso de uso. Esta potente función agiliza considerablemente los procesos de instalación y configuración, ahorrando mucho tiempo y esfuerzo.

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Ventajas de utilizar Barbara para el despliegue en el borde de la pila MING

Barbara simplifica y acelera significativamente el despliegue de la pila MING en el borde. Al proporcionar una plataforma centralizada y un mercado de aplicaciones preconstruidas, Barbara elimina las complejidades típicamente asociadas a la configuración y gestión de componentes individuales como MQTT, InfluxDB, Node-RED y Grafana en dispositivos de borde. 

Este enfoque racionalizado reduce el tiempo de despliegue, minimiza la configuración manual y disminuye la barrera de entrada para los proyectos de edge computing. Además, las capacidades de gestión de Barbara simplifican el mantenimiento y las actualizaciones continuas, garantizando la estabilidad y fiabilidad a largo plazo de tus despliegues de borde.

Utilizar Barbara para implantaciones en el borde de la pila MING ofrece las siguientes ventajas:

• Despliegue simplificado: El mercado de Barbara y el proceso de despliegue simplificado reducen significativamente la complejidad y el tiempo necesarios para desplegar la pila MING en dispositivos de borde.
• Gestión centralizada: La plataforma proporciona una visión y un control unificados sobre todos los dispositivos y aplicaciones de borde desplegados, lo que simplifica la gestión, la supervisión y la resolución de problemas.
• Escalabilidad: La arquitectura de Barbara permite escalar fácilmente los despliegues de borde, eliminando la necesidad de gestionar dispositivos individuales.
• Costes reducidos: Al simplificar el despliegue y la gestión, Barbara reduce los costes de desarrollo y operativos asociados a los proyectos de computación de borde.
• Aplicaciones preconstruidas: La disponibilidad de componentes preconstruidos de la pila MING en el Barbara Marketplace simplifica la configuración y acelera el desarrollo.

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