Endüstriyel nesnelerin interneti bulut uygulamaları için düşük maliyetli modbus/MQTT ağ geçidi tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Design and implementation of low-cost of modbus/MQTT gateway for industrial internet of things cloud applications
Yazar: HAMDİ ERDOĞAN
Danışman: PROF. DR. KEREM KÜÇÜK
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Ağ geçidi = Gateway ; Nesnelerin interneti = Internet of things ; İletişim protokolleri = Communication protocols

Özet:
Günümüzde, endüstride bulut teknolojilerinin kullanılması sahada kullanılan cihaz ve makinelerden elde edilen verilerin gerçek zamanlı olarak takip edilmesinde önemli rol oynamaktadır. Literatürde endüstriyel verilerin bulut platformlarına aktarılmasında birçok farklı ağ geçitlerinden faydalanılmaktadır. Bu tez çalışmasında endüstride tercih edilebilecek düşük kaynak tüketimine sahip, düşük maliyetli Nesnelerin İnterneti (IoT) tabanlı bir ağ geçidi prototipi tasarımı önerilmektedir. Bulut platformunda gerçek zamanlı takip edilecek verilerin sahadan elde edilerek ağ geçidinde toplanması için endüstride geniş kullanıma sahip olan Modbus protokolü kullanılmıştır. Verilerin ağ geçidinde toplandıktan sonra görselleştirilmek için bulut platformuna kablosuz olarak aktarımında IoT'de sıklıkla kullanılan Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) protokolü tercih edilmiştir. Önerilen ağ geçidi tasarımı veriler üzerindeki değişimi algılayan bir yazılıma sahiptir. Verilerin bulut platformunda görselleştirilmesi için IoT'ye hızlı bir giriş yapmamıza yardımcı olan IBM Watson IoT Platformu kullanılmıştır. Önerilen ağ geçidi tasarımının performans analizi MQTT sunucusu olarak yerelde çalışan Mosquitto kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Performans analizinde deneysel testlerde farklı boyutlarda mesajlar kullanılarak farklı Quality of Service (QoS) seviyelerinde uçtan uca gecikme süreleri ve istatistiksel sonuçları verilmiştir.

Abstract:
Today, the use of cloud technologies in the industry plays an important role in real-time monitoring of the data obtained from the devices and machines used in the field. In the literature, many different gateways are used to transfer industrial data to cloud platforms. In this thesis, a low-cost Internet of Things (IoT) based gateway prototype design with minimum resource consumption that can be preferred in the industry is proposed. The Modbus protocol, which is widely used in the industry, is used to collect the data to be monitored in real time on the cloud platform from the field and collect it on the gateway. Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) protocol, which is frequently used in IoT, is preferred for wireless transmission of data to the cloud platform for visualization after collection at the gateway. The proposed gateway design has software that detects the change on the data. IBM Watson IoT Platform is used to visualize the data on the cloud platform, which helps us get a quick introduction to IoT. The performance analysis of the proposed gateway design has been performed using Mosquitto running locally as the MQTT server. In the performance analysis, end-to-end delay times and statistical results are given at different Quality of Service (QoS) levels by using messages of different sizes in experimental tests.