對接繁雜多樣的工業協議、對海量裝置產生的生產資料進行採集和處理一直是工業領域智慧化推進的難點。EMQ 透過提供邊緣工業協議閘道器軟體 [Neuron](https://www.emqx.com/zh/products/neuron) 和邊緣流式處理引擎 eKuiper，分別解決了邊緣側裝置資料的採集與處理。

之前，要想實現兩個產品的協同工作，需要額外部署 MQTT broker 進行中轉，對於使用者來說步驟較為繁瑣。自 eKuiper 1.5.0 和 Neuron 2.0 版本開始，兩者實現了整合整合，使用者可在 Neuron 中直接新增對應的北向應用節點與 eKuiper 進行通訊。此前我們曾介紹過如何在 eKuiper 1.5.0 中藉助 Neuron source 和 sink，在無需配置的情況下[接入 Neuron 採集到的資料並進行計算](https://www.emqx.com/zh/blog/industrial-iot-data-collection-cleaning-and-control)。

隨著 Neuron 2.1 和 2.2 版本的相繼釋出，使用者體驗變得更加便捷：透過內建的 data-stream-processing 節點，使用者甚至無需手動新增 eKuiper 節點，直接訂閱 group 即可實現通訊；透過代理 eKuiper 的 API，Docker 執行 Neuron 2.2 時不再需要對映 9081 埠。這些都將幫助大家更快速輕鬆地享受 Neuron+eKuiper 的工業協議接入與流式資料分析處理能力，實現生產資料的互聯互通，挖掘邊緣資料價值。

本文將以最新的 2.2 版本為例，詳細介紹如何在 Neuron 中利用 eKuiper 將採集的裝置端生產資料進行計算後傳送到雲端，以及 eKuiper 接收雲端指令後透過 Neuron 反控裝置的流程。

## Neuron 與 eKuiper 通訊機制

當前 Neuron 的 ekuiper 外掛的實現使用了 NNG 庫的 pair0 協議，透過 IPC 傳輸層與 eKuiper 通訊，其中`data-stream-processing`北向節點作為伺服器，eKuiper 作為客戶端。由於 NNG 的 pair0 協議是一種點對點的協議，ekuiper 外掛只允許例項化單個北向節點，並且因為使用的是 NNG 的 IPC 傳輸層，所以 eKuiper 需要與 Neuron 部署在同一機器中。

### Neuron 上報資料到 eKuiper

在 Neuron 中透過`data-stream-processing`北向節點訂閱南向裝置節點，被訂閱裝置的點位資料經 NNG 的 IPC 傳輸層上報給 eKuiper。上報的資料為固定的 JSON 格式，如下所示：

```json
{
  "timestamp": 1646125996000,
  "node_name": "node1", 
  "group_name": "group1",
  "values": {
    "tag_name1": 11.22,
    "tag_name2": "string"
  },
  "errors": {
    "tag_name3": 122
  }
}
```

其中，`"node_name"`域和`"group_name"`域分別是資料所屬的節點名和組名。讀取成功的點位資料以字典形式放在`"values"`域，點位名為鍵，點位資料為值。讀取失敗的點位資料以字典形式放在`"errors"`域中，點位名為鍵，錯誤碼為值。

### eKuiper 反控 Neuron

eKuiper 可以在資料處理後對 Neuron 進行反控。Neuron `data-stream-processing`北向節點收到資料後將其寫入南向節點。

eKuiper 發往 Neuron 的資料需為符合以下格式的 JSON 資料：

```json
{
    "node_name": "node1",
    "group_name": "group1",
    "tag_name": "tag_name1",
    "value": 1234
}
```

其中，`"node_name"`域和`"group_name"`域分別是資料所屬的節點名和組名，`"tag_name"`域為點位名，`"value"`域為要寫入的點位資料。

## 使用 eKuiper 對 Neuron 採集的資料進行處理

本節將透過一個簡單的例子介紹如何使用 eKuiper 對 Neuron 採集的資料進行處理。

在這個例子中，我們會透過 Neuron 介面配置兩個點位`tag1`和`tag2`，配置一條 eKuiper 規則：當`tag1`的值超過`42`時，將`tag2`的值置 1。對應到實際場景中，`tag1`可以是對應著一個感測器（如溫度感測器），`tag2`可以是對應著一個驅動器（如開關）。

### 部署 Neuron

Neuron 2.1 出於便利性考慮，在所支援的二進位制安裝包和 Docker 映象中整合了 eKuiper 併為其新增了一個預設流`neuronStream`。Neuron 前端介面也增加了相應功能以支援和 eKuiper 互動，進行規則的新增、更新、刪除等常規操作。因此使用者無需另外安裝 eKuiper，並且可以直接使用流`neuronStream`。Neuron 2.2 版本代理了 eKuiper 的 API，因此 Docker 執行時無需再對映 9081 埠。本節樣例採用 Docker 容器部署方案。

執行如下命令啟動 Neuron：

```livescript
$ docker run -d                \
             -p 7000:7000      \
             -p 7001:7001      \
             --name neuron     \
             --privileged=true \
             emqx/neuron：2.2.8
```

以上命令暴露了幾個埠，`7000`和`7001`是 Neuron 的 RESTFul API 埠。

### 新增南向節點

Neuron 啟動之後，我們需要為 Neuron 新增一個 Modbus 南向裝置，然後啟動模擬器進行模擬資料採集。

南向裝置和模擬器配置，請參考 [Neuron 快速教程](https://neugates.io/docs/zh/v2.1/getting-started/quick_start.html#資源準備) ，完成到《執行和使用》中的“第九步，管理組的資料標籤”之後，便可獲得本例使用的兩個點位配置，如下圖所示：

[![1](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/11/14/80f16dc8fac6dbe5.png?x-oss-process=style/bb "1")](https://www.emqx.com/zh/blog/industrial-edge-data-collection-and-processing "1")

### 啟動資料流處理應用節點

北向應用管理介面中將有一個預設的`data-stream-processing`節點卡片，如下圖所示。

[![](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/11/14/5811f819e54dcb98.png?x-oss-process=style/bb)](https://www.emqx.com/zh/blog/industrial-edge-data-collection-and-processing)

點選 `data-stream-processing` 應用節點開始按鈕，啟動該節點。

### 訂閱南向標籤組

點選 `data-stream-processing` 應用節點任意空白處，進入訂閱 Group 的介面，如下圖所示。

[![3](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/11/14/8f511ffa1f479cd6.png?x-oss-process=style/bb "3")](https://www.emqx.com/zh/blog/industrial-edge-data-collection-and-processing "3")

訂閱南向裝置的資料組：

1. 點選右上角`新增訂閱`；
2. 點選下拉框，選擇南向裝置，本例中選擇上一步構建的`modbus-tcp-1`；
3. 點選下拉框，選擇要訂閱的 Group，本例中選擇上一步構建的 `group-1`；
4. 點選`提交`按鍵完成訂閱。

完成這一步後，`data-stream-processing` 北向節點就能採集到`modbus-tcp-1` 南向節點的資料，並將其轉發到 eKuiper 進行處理。

### 新增規則

點選`新建規則`，如下圖所示。

[![](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/11/14/ba4363c8963e3fab.png?x-oss-process=style/bb)](https://www.emqx.com/zh/blog/industrial-edge-data-collection-and-processing)

在規則編輯介面，填寫規則資訊，如下圖所示。

[![5](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/11/14/3408f718d92934d4.png?x-oss-process=style/bb "5")](https://www.emqx.com/zh/blog/industrial-edge-data-collection-and-processing "5")

1. 填寫 `Rule ID`
2. 填寫`SQL` ： `SELECT node_name, group_name, 1 as tag2 FROM neuronStream WHERE values->tag1 > 42`
3. 點選`新增` ，為規則新增 sink 動作，每條規則可新增多條 sink 動作，詳見下一步；
4. 點選`提交` 完成規則的定義。

在新增動作的彈窗裡設定 sink 的詳細資訊， 如下圖所示。

[![6](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/11/14/371a190080dcc162.png?x-oss-process=style/bb "6")](https://www.emqx.com/zh/blog/industrial-edge-data-collection-and-processing "6")

1. 下拉選擇 Sink；
2. 填寫節點名稱；
3. 填寫分組名稱；
4. 填寫標籤欄位；
5. 選擇 `提交` 完成 sink 動作的新增

### 啟動規則

啟動規則，如下圖所示。

[![7](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/11/14/905369b152e3c93e.png?x-oss-process=style/bb)](https://www.emqx.com/zh/blog/industrial-edge-data-collection-and-processing)

### 觸發規則

開啟 Neuron 資料監控頁面，可以看到從模擬器讀到的`tag1`和`tag2`的初始值均為 0。

[![8](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/11/14/9969a6724da9a095.png?x-oss-process=style/bb "8")](https://www.emqx.com/zh/blog/industrial-edge-data-collection-and-processing "8")

在模擬器中將`tag1`的值寫為`43`， Neuron 讀取到更新的點位值後，`data-stream-processing`節點將其上報給 eKuiper，而這就會觸發之前設定的規則，繼而使 eKuiper 傳送一條寫指令將`tag2`的值寫為`1`。如下圖資料監控頁面所示，`tag1`的值為`43`，`tag2`的值為`1`。

[![9](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/11/14/3c11c651b9c15f4a.png?x-oss-process=style/bb "9")](https://www.emqx.com/zh/blog/industrial-edge-data-collection-and-processing "9")

## 結語

本文演示了使用 Neuron 與 eKuiper 進行邊緣資料採集與處理的詳細流程。透過兩者的整合使用，工業領域使用者可以實現一站式雲邊協同的資料採集、清理和反控，為打造[工業物聯網](https://www.emqx.com/zh/solutions/industries/manufacturing)資料中心奠定基礎。

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一站式工業邊緣資料採集處理與裝置反控實踐

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