Подключение к WIS2 через MQTT

Учебные результаты

К концу этой практической сессии вы сможете:

подключиться к Global Broker WIS2 с использованием MQTT Explorer
изучить структуру тем WIS2
изучить структуру сообщений уведомлений WIS2

Введение

WIS2 использует протокол MQTT для объявления о доступности данных о погоде/климате/воде. Global Broker WIS2 подписывается на все узлы WIS2 в сети и перепубликует полученные сообщения. Global Cache подписывается на Global Broker, загружает данные из сообщения, а затем перепубликует сообщение в теме cache с новым URL. Global Discovery Catalogue публикует метаданные обнаружения от Broker и предоставляет API поиска.

Вот пример структуры сообщения уведомления WIS2 для сообщения, полученного по теме origin/a/wis2/br-inmet/data/core/weather/surface-based-observations/synop:

{
  "id": "59f9b013-c4b3-410a-a52d-fff18f3f1b47",
  "type": "Feature",
  "version": "v04",
  "geometry": {
    "coordinates": [
      -38.69389,
      -17.96472,
      60
    ],
    "type": "Point"
  },
  "properties": {
    "data_id": "br-inmet/data/core/weather/surface-based-observations/synop/WIGOS_0-76-2-2900801000W83499_20240815T060000",
    "datetime": "2024-08-15T06:00:00Z",
    "pubtime": "2024-08-15T09:52:02Z",
    "integrity": {
      "method": "sha512",
      "value": "TBuWycx/G0lIiTo47eFPBViGutxcIyk7eikppAKPc4aHgOmTIS5Wb9+0v3awMOyCgwpFhTruRRCVReMQMp5kYw=="
    },
    "content": {
      "encoding": "base64",
      "value": "QlVGUgAA+gQAABYAACsAAAAAAAIAHAAH6AgPBgAAAAALAAABgMGWx1AAAM0ABOIAAAODM0OTkAAAAAAAAAAAAAAKb5oKEpJ6YkJ6mAAAAAAAAAAAAAAAAv0QeYA29WQa87ZhH4CQP//z+P//BD////+ASznXuUb///8MgAS3/////8X///e+AP////AB/+R/yf////////////////////6/1/79H/3///gEt////////4BLP6QAf/+/pAB//4H0YJ/YeAh/f2///7TH/////9+j//f///////////////////v0f//////////////////////wNzc3Nw==",
      "size": 250
    },
    "wigos_station_identifier": "0-76-2-2900801000W83499"
  },
  "links": [
    {
      "rel": "canonical",
      "type": "application/bufr",
      "href": "http://wis2bra.inmet.gov.br/data/2024-08-15/wis/br-inmet/data/core/weather/surface-based-observations/synop/WIGOS_0-76-2-2900801000W83499_20240815T060000.bufr4",
      "length": 250
    }
  ]
}

На этой практической сессии вы научитесь использовать инструмент MQTT Explorer для настройки подключения клиента MQTT к Global Broker WIS2 и сможете отображать сообщения уведомлений WIS2.

MQTT Explorer — полезный инструмент для просмотра и изучения структуры тем для данного MQTT брокера для просмотра публикуемых данных.

Обратите внимание, что MQTT в основном используется для коммуникации "машина-машина"; это означает, что обычно клиент автоматически анализирует сообщения по мере их получения. Для программной работы с MQTT (например, на Python) вы можете использовать библиотеки клиента MQTT, такие как paho-mqtt, чтобы подключаться к MQTT брокеру и обрабатывать входящие сообщения. Существует множество программного обеспечения для клиентов и серверов MQTT в зависимости от ваших требований и технической среды.

Использование MQTT Explorer для подключения к Global Broker

Для просмотра сообщений, публикуемых Global Broker WIS2, вы можете использовать "MQTT Explorer", который можно загрузить с сайта MQTT Explorer.

Откройте MQTT Explorer и добавьте новое подключение к Global Broker, размещенному MeteoFrance, используя следующие данные:

host: globalbroker.meteo.fr
port: 8883
username: everyone
password: everyone

mqtt-explorer-global-broker-connection

Нажмите кнопку 'ADVANCED', удалите предварительно настроенные темы и добавьте следующие темы для подписки:

origin/a/wis2/#

mqtt-explorer-global-broker-advanced

Note

При настройке подписок MQTT вы можете использовать следующие подстановочные знаки:

Одноуровневый (+): одноуровневый подстановочный знак заменяет один уровень темы
Многоуровневый (#): многоуровневый подстановочный знак заменяет несколько уровней темы

В данном случае origin/a/wis2/# подпишется на все темы под origin/a/wis2.

Нажмите 'BACK', затем 'SAVE', чтобы сохранить данные вашего подключения и подписки. Затем нажмите 'CONNECT':

Сообщения должны начать появляться в вашей сессии MQTT Explorer следующим образом:

mqtt-explorer-global-broker-topics

Теперь вы готовы начать изучение структуры тем и сообщений WIS2.

Упражнение 1: Изучение структуры тем WIS2

Используйте MQTT для просмотра структуры тем под origin.

Question

Как мы можем определить центр WIS, который опубликовал данные?

Нажмите, чтобы увидеть ответ

Вы можете щелкнуть в окне слева в MQTT Explorer, чтобы развернуть структуру тем.

Мы можем определить центр WIS, который опубликовал данные, посмотрев на четвертый уровень структуры тем. Например, следующая тема:

origin/a/wis2/br-inmet/data/core/weather/surface-based-observations/synop

говорит нам, что данные были опубликованы центром WIS с идентификатором центра br-inmet, который является идентификатором центра для Instituto Nacional de Meteorologia - INMET, Бразилия.

Question

Как мы можем отличить сообщения, опубликованные центрами WIS, которые размещают шлюз GTS-to-WIS2, от сообщений, опубликованных центрами WIS, которые размещают узел WIS2?

Нажмите, чтобы увидеть ответ

Мы можем отличить сообщения, исходящие от шлюза GTS-to-WIS2, посмотрев на идентификатор центра в структуре тем. Например, следующая тема:

origin/a/wis2/de-dwd-gts-to-wis2/data/core/I/S/A/I/01/sbbr

говорит нам, что данные были опубликованы шлюзом GTS-to-WIS2, размещенным Deutscher Wetterdienst (DWD), Германия. Шлюз GTS-to-WIS2 - это специальный тип публикатора данных, который публикует данные из Глобальной телекоммуникационной системы (GTS) в WIS2. Структура темы составлена из заголовков TTAAii CCCC для сообщений GTS.

Упражнение 2: Изучение структуры сообщений WIS2

Отключитесь от MQTT Explorer и обновите раздел 'Advanced', чтобы изменить подписку на следующие:

origin/a/wis2/+/data/core/weather/surface-based-observations/synop
cache/a/wis2/+/data/core/weather/surface-based-observations/synop

mqtt-explorer-global-broker-topics-exercise2

Note

Подстановочный знак + используется для подписки на все центры WIS.

Подключитесь снова к Global Broker и дождитесь появления сообщений.

Вы можете просмотреть содержимое сообщения WIS2 в разделе "Value" справа. Попробуйте развернуть структуру темы, чтобы увидеть разные уровни сообщения, пока не дойдете до последнего уровня, и изучите содержимое одного из сообщений.

Question

Как мы можем определить временную метку, когда данные были опубликованы? И как мы можем определить временную метку, когда данные были собраны?

Нажмите, чтобы увидеть ответ

Временная метка, когда данные были опубликованы, содержится в разделе properties сообщения с ключом pubtime.

Временная метка, когда данные были собраны, содержится в разделе properties сообщения с ключом datetime.

mqtt-explorer-global-broker-msg-properties

Question

Как мы можем загрузить данные по предоставленному URL в сообщении?

Нажмите, чтобы увидеть ответ

URL содержится в разделе links с rel="canonical" и определен ключом href.

Вы можете скопировать URL и вставить его в веб-браузер, чтобы загрузить данные.

Упражнение 3: Изучение различий между темами 'origin' и 'cache'

Убедитесь, что вы все еще подключены к Global Broker с подписками на темы origin/a/wis2/+/data/core/weather/surface-based-observations/synop и cache/a/wis2/+/data/core/weather/surface-based-observations/synop, как описано в Упражнении 2.

Попробуйте идентифицировать сообщение для того же идентификатора центра, опубликованное как в темах origin, так и в темах cache.

Question

В чем разница между сообщениями, опубликованными в темах origin и cache?

Нажмите, чтобы увидеть ответ

Сообщения, опубликованные в темах origin, являются оригинальными сообщениями, которые Global Broker перепубликует от узлов WIS2 в сети.

Сообщения, опубликованные в темах cache, являются сообщениями для данных, которые были загружены Global Cache. Если вы проверите содержимое сообщения из темы, начинающейся с cache, вы увидите, что ссылка 'canonical' была обновлена на новый URL.

В сети WIS2 существует несколько Global Cache, поэтому вы получите одно сообщение от каждого Global Cache, который загрузил сообщение.

Global Cache будет загружать и перепубликовать только сообщения, которые были опубликованы в иерархии тем ../data/core/....

Заключение

Поздравляем!

На этой практической сессии вы научились:

подписываться на услуги Global Broker WIS2 с использованием MQTT Explorer
структуре тем WIS2
структуре сообщений уведомлений WIS2
различиях между основными и рекомендуемыми данными
структуре тем, используемой шлюзом GTS-to-WIS2
различиях между сообщениями Global Broker, опубликованными в темах origin и cache