Протоколы и данные

Данные от периферийных устройств (Пассер-В, Пассер-Т, Ларус-10) передаются в систему ЛиманИСУ 2.0 по нескольким промышленным и сетевым протоколам.

Обзор протоколов

Протокол	Тип данных	Источник	Принимающий модуль
Modbus TCP	16-битные регистры (Holding Register)	Пассер-В/Т	lisu-crud (Java/Spring)
TFTP	Бинарные файлы сырых сигналов (.bin)	Пассер-В/Т -> Ларус-10	FastAPI Backend Diagnost
MQTT	JSON-объект (RFC 7159)	Ларус-10	Telemetry Service, Defect Detection Service
S3 (HTTP/HTTPS)	Файлы Parquet (Apache Arrow)	Ларус-10	FastAPI Backend Diagnost, Defect Detection Service
UDP	Управляющие команды, NTP	Ларус-10, Пассер	lisu-crud

Modbus TCP

Устройства Пассер-В/Т работают как Modbus TCP server. Ларус-10 опрашивает регистры пассеров по Modbus и из полученных данных формирует JSON. Этот JSON публикуется в топик MQTT Ларуса и перенаправляется на MQTT-бридж NATS.

Формат данных

Тип данных: 16-битные регистры (Holding Register), big-endian.

Карта регистров Пассер-В/Т

Системные регистры

Номер регистра	Формат	Тип	Описание	Диапазон / По умолчанию
003	Int16	R	Версия ПО	0x1010
004-005	Int8*6	R	Серийный номер	0x00000000-0xFFFFFFFF
006-008	Int8*4	R	MAC-адрес	0x0080E10000AA
009-010	Int8*4	R/W	IP-адрес	192.168.0.100
011-012	Int8*4	R/W	Маска подсети	255.255.255.0
013-014	Int8*4	R/W	Основной шлюз	192.168.0.1
015-016	Int8*4	R/W	Server IP-адрес	192.168.0.1
017	Int16	R/W	Modbus Slave ID (TCP)	По умолчанию: 1
018	Int16	R/W	Порт TCP/IP Modbus Server	По умолчанию: 502

Калибровочные коэффициенты

Номер регистра	Формат	Тип	Описание	Комментарий
020	Int16	R/W	CH1_AI_Calibr	Калибровочный коэффициент *1000 (0.431 передается как 431)
001-027	Int16	R/W	CH2-CH8_AI_Calibr	Аналогично для каналов 2-8
028-029	Float32	R/W	CH1_Vibro_Coef	Коэффициент для датчика вибрации V->G
030-031	Float32	R/W	CH2_Vibro_Coef	Аналогично для канала 2

Пороговые значения (канал AI1)

Номер регистра	Формат	Тип	Описание
044	Int16	R/W	CH1_AI_Enable (1 -- канал включен)
046-047	Float32	R/W	CH1_Level_SZK_Notific (порог оповещения)
048-049	Float32	R/W	CH1_Level_SZK_Warning (порог предупреждения)
050-051	Float32	R/W	CH1_Level_SZK_Alarm (порог тревоги)
052	Int16	R/W	CH1_SKZ_Alarm_DO (включение DO при тревоге: bit0-bit4)
054-055	Float32	R/W	CH1_Level_AMP_Notific (порог оповещения)
056-057	Float32	R/W	CH1_Level_AMP_Warning (порог предупреждения)
058-059	Float32	R/W	CH1_Level_AMP_Alarm (порог тревоги)
060	Int16	R/W	CH1_AMP_Alarm_DO
062-067	Float32	R/W	CH1_Level_PP_Notific/Warning/Alarm (пик-пик)
068	Int16	R/W	CH1_PP_Alarm_DO
070-075	Float32	R/W	CH1_Level_PF_Notific/Warning/Alarm (ПикФактор)
076	Int16	R/W	CH1_PF_Alarm_DO

Каналы AI2-AI8

Пороги для каналов AI2-AI8 расположены в регистрах 078-314 с аналогичной структурой (по 32 регистра на канал).

Текущие значения измерений

Номер регистра	Формат	Тип	Описание
316-317	Float32	R	CH1_AI_SKZ (значение СКЗ *1000)
318-319	Float32	R	CH1_AI_AMP
320-321	Float32	R	CH1_AI_PP
322-323	Float32	R	CH1_AI_PF
324-379	Float32	R	CH2-CH8: SKZ, AMP, PP, PF (по 8 регистров на канал)
380	WORD	R	CH1_AI_STATE (bit0-SKZ, bit1-AMP, bit2-PP, bit3-PF)
411	WORD	R	CH2-CH8_AI_STATE

Цифровые входы/выходы и управление записью

Номер регистра	Формат	Тип	Описание
412	Int16	R	CH_AI_FFT_FREQ (частота для Фурье)
413	Int16	--	CH1_DO_VAL (значение DO1: 0/1)
414	Int16	--	CH1_DO_ALARM_MASK (наличие сработки по превышению SKZ)
422	Int16	--	CH1_DI_ENABLE
423	Int16	--	CH1_DI_VAL (мгновенное значение DI1: 0/1)
424-425	Int32	--	CH1_DI_FREQ (0-65536 Hz)
426-427	Int32	--	CH1_DI_Period (мс)
434	Int32	W	RawRecordCMD (штамп времени для начала записи, 0 для остановки)
436	Int16	--	RawRecordMode (0 -- одиночная 2 сек; 1 -- циклическая)
437	Int16	--	FreqDiv (делитель частоты АЦП, 1-10, оптимально 1)
438	Int16	--	RawSignalTimer (таймер отсылки сырого сигнала, секунды, мин. 10)

Данные в регистрах AI1-AI6

Данные в регистрах AI1-AI6 интерпретируются как вибрация.

TFTP (Trivial File Transfer Protocol)

Устройства Пассер-В/Т передают сырые бинарные файлы (структура tRAW_BUF) на Ларус-10 по протоколу TFTP. Ларус принимает .bin файлы и преобразует их в формат Parquet. После этого утилита rclone периодически отправляет Parquet-файлы в S3 MinIO по HTTP.

Промежуточный протокол

TFTP используется только между Пассером и Ларусом -- не напрямую в системе ЛиманИСУ 2.0. Принимающим сервисом является FastAPI Backend Diagnost, но он получает файлы косвенно через Ларус-10 как промежуточный узел.

Цепочка передачи:

Пассер-В/Т (.bin) --TFTP--> Ларус-10 --convert--> Parquet --rclone/S3--> MinIO

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)

Ларус-10 является MQTT-клиентом и публикует телеметрию в формате JSON (сигналы RMS, ток, температура, тахометр) на брокер NanoMQ, запущенный в системе ЛиманИСУ 2.0.

Топики:

На Ларусе топики могут иметь различный вид
В системе топики приводятся к стандартизированному виду: telemetry/<location_id>/<unit_id>/<equipment_id>/<measurement_point>
Сервисы Telemetry Service и Defect Detection Service подписываются на данные топики

Формат JSON -- Пассер-В

Каналы 1-8 (Вибро)

{
  "device": {
    "type": "PV-D9MG",
    "hardware_version": 20,
    "software_version": 1,
    "serial_number": "A000000",
    "timestamp": "2025-01-24T15:30:00Z",
    "channel": 1
  },
  "telemetry": {
    "channel_status": 1,
    "acceleration_rms": 0.0,
    "velocity_rms": 0.0,
    "displacement_rms": 0.0,
    "acceleration_absolute": 0.0,
    "acceleration_absolute_max": 0.0,
    "acceleration_absolute_min": 0.0,
    "acceleration_peak_to_peak": 0.0,
    "acceleration_half_peak_to_peak": 0.0,
    "kurtosis": 0.0,
    "crest_factor": 0.0
  }
}

Каналы 9-10 (Тахометр)

{
  "device": {
    "type": "PV-D9MG",
    "hardware_version": 20,
    "software_version": 1,
    "serial_number": "A000000",
    "timestamp": "2025-01-24T15:30:00Z",
    "channel": 9
  },
  "telemetry": {
    "tachometer_mode": true,
    "impulses_per_revolution": 1,
    "revolutions_per_second": 0.0,
    "revolutions_per_minute": 0.0,
    "digital_input_status": null
  }
}

Канал 13 (Выход)

{
  "device": {
    "type": "PV-D9MG",
    "hardware_version": 20,
    "software_version": 1,
    "serial_number": "A000000",
    "timestamp": "2025-01-24T15:30:00Z",
    "channel": 13
  },
  "telemetry": {
    "external_control_enabled": false,
    "digital_output_status": false,
    "digital_output_command": false
  }
}

Формат JSON -- Пассер-Т

Канал 0 (Общие данные)

{
  "device": {
    "type": "PT-D9MG",
    "hardware_version": 20,
    "software_version": 1,
    "serial_number": "A000000",
    "timestamp": "2025-01-24T15:30:00Z",
    "channel": 0
  },
  "telemetry": {
    "equipment_status": 1,
    "power_cons_3ph": 0.0,
    "work_years": 0,
    "work_days": 12,
    "work_seconds": 86400
  }
}

Каналы 1-3 (Напряжение)

{
  "device": {
    "type": "PT-D9MG",
    "hardware_version": 20,
    "software_version": 1,
    "serial_number": "A000000",
    "timestamp": "2025-01-24T15:30:00Z",
    "channel": 1
  },
  "telemetry": {
    "channel_status": 1,
    "rms": 0.0,
    "amplitude": 0.0,
    "peak_to_peak": 0.0,
    "absolute_max": 0.0,
    "absolute_min": 0.0,
    "Frequency": 0.0,
    "Sinusoidal_deviation": 0.0,
    "Nonlinear_distortion_set": 0.0,
    "Angle": 0.0
  }
}

Каналы 4-6 (Ток)

{
  "device": {
    "type": "PT-D9MG",
    "hardware_version": 20,
    "software_version": 1,
    "serial_number": "A000000",
    "timestamp": "2025-01-24T15:30:00Z",
    "channel": 4
  },
  "telemetry": {
    "channel_status": 1,
    "rms": 0.0,
    "amplitude": 0.0,
    "peak_to_peak": 0.0,
    "absolute_max": 0.0,
    "absolute_min": 0.0,
    "Frequency": 0.0,
    "Sinusoidal_deviation": 0.0,
    "Nonlinear_distortion_set": 0.0,
    "Angle": 0.0,
    "power_cons": 0.0,
    "inrush_current": 0.0
  }
}

Каналы 7-8 (Тахометр)

Структура аналогична Пассер-В, каналы 9-10 (тахометр).

Каналы 9-12 (Выходы)

Структура аналогична Пассер-В, канал 13 (выход).

NATS (внутренний обмен)

NATS -- высокоскоростной брокер сообщений, оптимизированный для передачи в распределенных системах. Поддерживает модели обмена pub/sub и request/reply. Используется для взаимодействия между микросервисами.

Топики и маршрутизация

Очереди/топики выделяются по типу событий:

Тип топика	Назначение
`telemetry/vibration`	Вибрационная телеметрия
`telemetry/current`	Ток электродвигателя
`telemetry/voltage`	Напряжение
`telemetry/tachometer`	Тахометрические данные
`events.>`	Состояние оборудования, ошибки
`file.events`	Появление новых файлов в S3

Общая структура сообщений

Все сообщения между устройствами и системой пересылаются в формате JSON. Структура едина:

device -- данные об устройстве (тип, версии ПО и аппаратуры, серийный номер, канал, timestamp)
telemetry -- телеметрические данные, зависящие от типа канала

Маршрутизация MQTT -> NATS

NanoMQ используется как MQTT-брокер на стороне устройств и принимает JSON без изменений. NATS в облаке хранит и маршрутизирует те же JSON без трансформации. Формат JSON не изменяется при пересылке между NanoMQ и NATS.

S3 (MinIO)

Ларус-10 конвертирует бинарные файлы (.bin) в Parquet-файлы и загружает их напрямую в MinIO (S3-совместимое хранилище системы ЛиманИСУ 2.0) через S3 API.

Формат: Apache Parquet (columnar format)

Путь хранения файлов:

rawdata/<ID_оборудования>/<ГГГГ>/<ММ>/<ДД>/<ЧЧ:ММ:СС>.parquet

Принимающие модули: FastAPI Backend Diagnost, Defect Detection Service

Это основной канал передачи обработанных данных для последующего анализа.

UDP (User Datagram Protocol)

Используется для управляющих команд и синхронизации времени:

NTP (Network Time Protocol) работает поверх UDP. Ларус-10 синхронизирует свое время с корпоративным NTP-сервером по UDP
Пассеры на forte передают в Ларус телеметрию и сырой сигнал при помощи UDP-пакетов

Принимающий модуль: lisu-crud, встроенный сервис Ларус-10

Форматы представления данных

Формат	Назначение
JSON	Структурированные данные в REST API и сообщениях NATS/MQTT
Parquet	Файлы телеметрических и вибрационных данных (columnar format)
PostgreSQL	Записи в реляционной базе данных (метаданные, конфигурация)
ClickHouse	Записи в аналитической базе данных (телеметрия, события)

Диагностические сообщения

Код	Условие	Описание	Действия программиста
`ERR_DB_CONN`	Потеря соединения с БД	Недоступна база данных	Проверить доступность сервиса БД
`WARN_NATS_DELAY`	Задержка сообщений	Перегрузка очереди сообщений	Проверить брокер NATS
`INFO_SERVICE_START`	Запуск сервиса	Сервис успешно запущен	Действия не требуются

Обзор протоколов​

Modbus TCP​

Карта регистров Пассер-В/Т​

Системные регистры​

Калибровочные коэффициенты​

Пороговые значения (канал AI1)​

Текущие значения измерений​

Цифровые входы/выходы и управление записью​

TFTP (Trivial File Transfer Protocol)​

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)​

Формат JSON -- Пассер-В​

Каналы 1-8 (Вибро)​

Каналы 9-10 (Тахометр)​

Канал 13 (Выход)​

Формат JSON -- Пассер-Т​

Канал 0 (Общие данные)​

Каналы 1-3 (Напряжение)​

Каналы 4-6 (Ток)​

Каналы 7-8 (Тахометр)​

Каналы 9-12 (Выходы)​

NATS (внутренний обмен)​

Топики и маршрутизация​

Общая структура сообщений​

S3 (MinIO)​

UDP (User Datagram Protocol)​

Форматы представления данных​

Диагностические сообщения​