Node-RED:in käyttö Raspberry PI tietokoneessa ja ohjelmien toteuttaminen MQTT-protokollaa hyödyntäen
Brandt, Marco (2021)
2021
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202104185053
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202104185053
Tiivistelmä
Opinnäytetyössäni asennan Node-RED ohjelmointi sovelluksen Raspberry Pi tietokoneelle ja toteutan useamman sovelluksen kyseisellä tietokoneella.
Raspberry on Raspberry Pi Foundationin omistama mikrotietokone, joka toimii yhdeltä pienikokoiselta piirikortilta. Raspberry Pi on edennyt jo neljänteen sukupolveen ja sisältääkin nykyään melko tehokkaan prosessorin, jonka tehot riittävät Linux käyttöjärjestelmän asentamiseen. Raspberry OS on oletus käyttöjärjestelmä laitteella ja sen käyttöönottaminen on helppoa. Muutamia tietoturvaan liittyviä asetuksia voi ottaa käyttöön järjestelmässä, jotka vaativat käyttäjältä kokemusta Linuxin komentorivi komennoista.
Node-RED on graafinen ohjelmointityökalu, joka perustuu Node.js ajoympäristöön. Node- RED käyttää JavaScript ohjelmointikieltä toiminnoissaan, mutta ohjelmointi tapahtuu vetämällä Node-RED työpöydälle ohjelmointipalikoita. JavaScript tulee käyttöön, kun tehdään monimutkaisempia ohjelmia. Pienen sovelluksen tekeminen, jossa seurataan Raspberry Pi tietokoneen prosessorin lämpötilaa, ei vaadi kuin muutaman rivin ohjelmointia ja saamme tulosteen arvoista.
MQTT-viestintäprotokolla on alun perin kehitetty kahden laitteen väliseksi kommunikaatioksi, jonka tavoitteena oli tehdä mahdollisimman tehokas keino kommunikoida pienen sähköenergian ja datakaistan avulla. Keksijä alun perin kehitti teknologian satelliittien ja öljyputkien väliseen kommunikaatioon, jolloin sähkön- ja tiedon määrä vaikuttivat merkittävästi kustannustehokkuuteen.
Node-RED hyödyntää MQTT-protokollaa erittäin helposti, koska siinä on valmiiksi asennettuna MQTT-työkalut. Sillä voi vastaanottaa Helsingin Seudun Liikenteen MQTT-palvelimen tietoja ja käyttää niitä haluamallaan tavalla. Tiedon määrä on valtava, jolloin tarvitsemme kehittyneempiä funktiota niiden karsimiseen. Node-RED:llä voidaan ottaa junien tai bussien liikennetiedot ja sijoittaa ne kartalle tarkasteltavaksi.
Node-RED voi olla jatkuvassa käytössä ja aina saavutettavissa Raspberry Pi mikrotietokoneen avulla. Laitteen pieni koko ja energiatehokkuus tekee siitä loistavan IoT-laitteen. Node-RED on myös kevyt sovellus, joka ei vaadi kirjautumista Rasperryyn. Node-RED toimii verkkoselaimen kautta ja sitä voidaan käyttää verkon kautta laittamalla kyseisen tietokoneen IP-osoitteen selaimeensa. Tämä on huomioitava tietoturvassa.
Raspberry on Raspberry Pi Foundationin omistama mikrotietokone, joka toimii yhdeltä pienikokoiselta piirikortilta. Raspberry Pi on edennyt jo neljänteen sukupolveen ja sisältääkin nykyään melko tehokkaan prosessorin, jonka tehot riittävät Linux käyttöjärjestelmän asentamiseen. Raspberry OS on oletus käyttöjärjestelmä laitteella ja sen käyttöönottaminen on helppoa. Muutamia tietoturvaan liittyviä asetuksia voi ottaa käyttöön järjestelmässä, jotka vaativat käyttäjältä kokemusta Linuxin komentorivi komennoista.
Node-RED on graafinen ohjelmointityökalu, joka perustuu Node.js ajoympäristöön. Node- RED käyttää JavaScript ohjelmointikieltä toiminnoissaan, mutta ohjelmointi tapahtuu vetämällä Node-RED työpöydälle ohjelmointipalikoita. JavaScript tulee käyttöön, kun tehdään monimutkaisempia ohjelmia. Pienen sovelluksen tekeminen, jossa seurataan Raspberry Pi tietokoneen prosessorin lämpötilaa, ei vaadi kuin muutaman rivin ohjelmointia ja saamme tulosteen arvoista.
MQTT-viestintäprotokolla on alun perin kehitetty kahden laitteen väliseksi kommunikaatioksi, jonka tavoitteena oli tehdä mahdollisimman tehokas keino kommunikoida pienen sähköenergian ja datakaistan avulla. Keksijä alun perin kehitti teknologian satelliittien ja öljyputkien väliseen kommunikaatioon, jolloin sähkön- ja tiedon määrä vaikuttivat merkittävästi kustannustehokkuuteen.
Node-RED hyödyntää MQTT-protokollaa erittäin helposti, koska siinä on valmiiksi asennettuna MQTT-työkalut. Sillä voi vastaanottaa Helsingin Seudun Liikenteen MQTT-palvelimen tietoja ja käyttää niitä haluamallaan tavalla. Tiedon määrä on valtava, jolloin tarvitsemme kehittyneempiä funktiota niiden karsimiseen. Node-RED:llä voidaan ottaa junien tai bussien liikennetiedot ja sijoittaa ne kartalle tarkasteltavaksi.
Node-RED voi olla jatkuvassa käytössä ja aina saavutettavissa Raspberry Pi mikrotietokoneen avulla. Laitteen pieni koko ja energiatehokkuus tekee siitä loistavan IoT-laitteen. Node-RED on myös kevyt sovellus, joka ei vaadi kirjautumista Rasperryyn. Node-RED toimii verkkoselaimen kautta ja sitä voidaan käyttää verkon kautta laittamalla kyseisen tietokoneen IP-osoitteen selaimeensa. Tämä on huomioitava tietoturvassa.