通过 MQTT 连接到 WIS2

学习成果

通过本实践课程，您将能够：

使用 MQTT Explorer 连接到 WIS2 全球代理
查看 WIS2 主题结构
查看 WIS2 通知消息结构

引言

WIS2 使用 MQTT 协议来宣传天气/气候/水数据的可用性。WIS2 全球代理订阅网络中所有 WIS2 节点的消息，并重新发布它接收到的消息。全球缓存订阅全球代理，下载消息中的数据，然后在 cache 主题上用新的 URL 重新发布消息。全球发现目录从代理发布发现元数据并提供搜索 API。

这是一个在主题 origin/a/wis2/br-inmet/data/core/weather/surface-based-observations/synop 上接收到的 WIS2 通知消息结构的示例：

{
  "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
    }
  ]
}

在本实践课程中，您将学习如何使用 MQTT Explorer 工具设置 MQTT 客户端连接到 WIS2 全球代理，并能够显示 WIS2 通知消息。

MQTT Explorer 是一个有用的工具，用于浏览和查看给定 MQTT 代理的主题结构以及正在发布的数据。

请注意，MQTT 主要用于“机器对机器”的通信；这意味着通常会有一个客户端自动解析接收到的消息。要以编程方式使用 MQTT（例如，在 Python 中），您可以使用 MQTT 客户端库，如 paho-mqtt，连接到 MQTT 代理并处理传入消息。根据您的需求和技术环境，存在许多 MQTT 客户端和服务器软件。

使用 MQTT Explorer 连接到全球代理

要查看由 WIS2 全球代理发布的消息，您可以使用“MQTT Explorer”，该工具可以从 MQTT Explorer 网站下载。

打开 MQTT Explorer 并使用以下详细信息添加新连接到由 MeteoFrance 托管的全球代理：

主机：globalbroker.meteo.fr
端口：8883
用户名：everyone
密码：everyone

mqtt-explorer-global-broker-connection

点击 'ADVANCED' 按钮，删除预配置的主题并添加以下主题进行订阅：

origin/a/wis2/#

mqtt-explorer-global-broker-advanced

Note

设置 MQTT 订阅时，您可以使用以下通配符：

单级 (+)：单级通配符替换一个主题级别
多级 (#)：多级通配符替换多个主题级别

在这种情况下，origin/a/wis2/# 将订阅 origin/a/wis2 主题下的所有主题。

点击 'BACK'，然后 'SAVE' 保存您的连接和订阅详情。然后点击 'CONNECT'：

消息应该开始在您的 MQTT Explorer 会话中出现，如下所示：

mqtt-explorer-global-broker-topics

现在您已经准备好开始探索 WIS2 的主题和消息结构。

练习 1：查看 WIS2 主题结构

使用 MQTT 浏览 origin 主题下的主题结构。

Question

我们如何区分发布数据的 WIS 中心？

点击以显示答案

您可以点击 MQTT Explorer 中左侧窗口以展开主题结构。

我们可以通过查看主题结构的第四级来区分发布数据的 WIS 中心。例如，以下主题：

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

告诉我们数据是由巴西国家气象学院 - INMET 发布的，中心 ID 为 br-inmet。

Question

我们如何区分由托管 GTS 到 WIS2 网关的 WIS 中心发布的消息和由托管 WIS2 节点的 WIS 中心发布的消息？

点击以显示答案

我们可以通过查看主题结构中的中心 ID 来区分来自 GTS 到 WIS2 网关的消息。例如，以下主题：

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

告诉我们数据是由德国气象局 (DWD) 托管的 GTS 到 WIS2 网关发布的。GTS 到 WIS2 网关是一种特殊类型的数据发布者，它将全球电信系统 (GTS) 的数据发布到 WIS2。主题结构由 GTS 消息的 TTAAii CCCC 头组成。

练习 2：查看 WIS2 消息结构

从 MQTT Explorer 断开连接并更新 'Advanced' 部分以更改订阅为以下内容：

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

+ 通配符用于订阅所有 WIS 中心。

重新连接到全球代理并等待消息出现。

您可以在右侧的“Value”部分查看 WIS2 消息的内容。尝试展开主题结构以查看消息的不同级别，直到您到达最后一级并查看其中一条消息的消息内容。

Question

我们如何识别数据发布的时间戳？我们又如何识别数据收集的时间戳？

点击以显示答案

数据发布的时间戳包含在消息的 properties 部分，键为 pubtime。

数据收集的时间戳包含在消息的 properties 部分，键为 datetime。

mqtt-explorer-global-broker-msg-properties

Question

我们如何从消息中提供的 URL 下载数据？

点击以显示答案

URL 包含在 links 部分，rel="canonical" 并由 href 键定义。

您可以复制 URL 并将其粘贴到网络浏览器中以下载数据。

练习 3：查看 'origin' 和 'cache' 主题之间的区别

确保您仍然使用在练习 2 中描述的主题订阅 origin/a/wis2/+/data/core/weather/surface-based-observations/synop 和 cache/a/wis2/+/data/core/weather/surface-based-observations/synop 连接到全球代理。

尝试识别在 origin 和 cache 主题上发布的同一中心 ID 的消息。

Question

发布在 origin 和 cache 主题上的消息有什么区别？

点击以显示答案

发布在 origin 主题上的消息是全球代理从 WIS2 节点网络中重新发布的原始消息。

发布在 cache 主题上的消息是全球缓存下载的数据的消息。如果您检查以 cache 开头的主题的消息内容，您会看到 'canonical' 链接已更新为新的 URL。

WIS2 网络中有多个全球缓存，因此您将收到每个下载了该消息的全球缓存的一条消息。

全球缓存只会下载并重新发布在 ../data/core/... 主题层次结构上发布的消息。

结论

恭喜！

在这个实践课程中，您学到了：

如何使用 MQTT Explorer 订阅 WIS2 全球代理服务
WIS2 主题结构
WIS2 通知消息结构
核心数据和推荐数据的区别
GTS 到 WIS2 网关使用的主题结构
全球代理在 origin 和 cache 主题上发布的消息的区别